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一种石灰窑余热回收装置的结构，包括相互导通的石灰窑余热烟气出口、除尘***、增压风机、循环***和烟囱，解决了石灰窑烟气积灰导致的低温腐蚀以及因采用低烟温换和低沸点工质引起的换热器管束内外壁换热系数偏低的问题，并能够有效回收利用石灰窑烟气余热，转化为电能，提高能源利用率，减少环境污染和能源浪费，具有投资小，结构简单，运行稳定的特点。

Description

一种石灰窑余热回收装置的结构
技术领域
本发明属于工业炉窑余热利用技术领域，具体涉及一种石灰窑余热回收装置的结构。
背景技术
在冶金、建材、化工、机械、轻工和食品等行业存在着量大面广的余热资源，将这些余热进行回收利用，可以大大节约我国的能源消耗，同时减小污染物的排放。建材行业是典型的高耗能行业，由于行业发展迅速，建材炉窑的余热非常丰富，可利用的潜力巨大。以石灰窑为例，钢铁工业、电石工业、氧化铝工业、耐火材料等工业都是石灰消耗大户，由于近几年这几个行业以20%的速度增长，带动了石灰窑的高速发展。目前，全国600t/d以上的石灰窑有100条，全国以每年10%的速度增长。国内600-1200t/d大型活性石灰生产线在生产过程中，烟气排放温度高，约为240～260℃；烟气含尘粒度大，可达20mm。将这部分烟气余热有效利用，可以大大减少能源浪费，增加石灰窑的经济性和环保性。我国的科学技术发展思路，重点研究开发冶金、化工等流程工业和交通运输业等主要高耗能领域的节能技术与装备。
目前，国内关于石灰窑余热利用主要涉及供热和发电。利用导热油作为循环介质，回收热能；利用石灰窑的余热加热CO2工质加热到超临界，推动汽轮机发电。但是这些余热利用技术没有被实际运用推广。而其他建材炉窑余热利用，如应用于水泥窑余热利用的纯低温余热发电技术，经多个阶段的发展，已经比较成熟。可借鉴水泥窑余热发电技术，发展石灰窑余热发电***。但是，由于石灰窑余热的流量、温度、含尘量在不断的变化中，石灰窑出口烟气颗粒粘结性强，含尘颗粒粒度大，并且具有较强的腐蚀性，石灰窑余热进入换热器中会造成换热管束的腐蚀和磨蚀，严重时会使换热器破坏失效；其次，由于石灰窑出口排烟温度低，水蒸气的沸点高，采用水蒸汽朗肯循环不经济，需要选择沸点低的有机工质，但是，低沸点有机工质和管内壁的换热系数远低于水，必须提高管内低沸点工质和管内壁的换热系数，才能获得和水换热系数相当的水平，否则，会导致换热器体积庞大，重量远远超过以水为工质循环的换热器重量；第三，石灰窑出口烟气温度较低，为了减少金属耗量，管外必须采用强化换热的管型结构，才能获得技术经济性合理的余热利用效果。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种石灰窑余热回收装置的结构，解决了石灰窑烟气积灰导致的低温腐蚀以及因采用低烟温换和低沸点工质引起的换热器管束内外壁换热系数偏低的问题，并能够有效回收利用石灰窑烟气余热，转化为电能，提高能源利用率，减少环境污染和能源浪费，具有投资小，结构简单，运行稳定的特点。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种石灰窑余热回收装置的结构，包括进尘口与石灰窑15的余热烟气管道1的出口相导通连接的高压静电除尘器2，高压静电除尘器2的出尘口与换热器16中过热器3的烟气入口相导通连接，换热器16中蒸发器高温段4的烟气出口与布袋除尘器5的进尘口相导通连接，布袋除尘器5的出尘口与增压风机6的进口相导通连接，增压风机6的出口与换热器16中蒸发器低温段7的烟气入口相导通连接，换热器16中省煤器8的烟气出口和进汽口分别与烟囱9和循环泵10的出口相导通连接，循环泵10的进口也与凝汽器11的出汽口相导通连接，凝汽器11的入汽口也与透平13的排汽口相导通连接，透平13的进汽口与过热器3的工质蒸汽出口相导通连接，透平13与发电机12轴连接；发电机12、透平13、凝汽器11、循环泵10以及换热器16构成循环***，所述循环***内的循环工质14为R113，另外高压静电除尘器2以及布袋除尘器5构成除尘***。
所述的除尘***的高压静电除尘器2和布袋除尘器5分别置于过热器3之前和增压风机6之后。
所述换热器的过热器3和蒸发器高温段4为内螺纹针形管或内螺纹H型翅片管，并配有动态吹灰装置。
所述换热器的蒸发器低温段7和省煤器8为内螺纹螺旋翅片管，并配有专门的动态吹灰装置。
由于本发明的循环工质采用R113，这种工质无腐蚀、不可燃，对环境污染少；沸点低，对低温热源的回收效率高；热稳定性好。但是，由于低沸点有机工质和管内壁的换热系数远低于水，本发明选择内螺纹管提高管内低沸点工质和管内壁的换热系数，内螺纹管内壁换热系数是光管5～6倍，可以获得和水换热系数相当的水平；因石灰窑出口烟气颗粒粘结性强，含尘颗粒粒度大，容易积灰，因此，本发明将除尘***一分为二，高烟温区采用高压静电除尘器2，低烟温区采用布袋除尘器5，高压静电除尘器2的最佳长期工作温度为250℃，允许最高烟气为350℃；除尘***对烟气进行预除尘，减少高温段换热器3、4的表面积灰；石灰窑出口烟气温度偏低，属于低烟温余热利用，因此，换热器管束需要选择强化传热的管型提高烟气侧换热系数。过热器3和蒸发器高温段4选用抗积灰能力强的针形管或H型翅片管；蒸发器低温段7和省煤器8采用螺旋翅片管；因高压静电除尘器2高温除尘不彻底，烟气中还存在一定数量的烟尘，过热器3和蒸发器高温段4工作环境比较恶劣，一般石灰窑烟尘颗粒中CaO占50%左右，焦炭粉末30～40%，其余为CaCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。游离的石灰粉尘比重轻，粘性大，亲水性强，吸湿后粉尘易板结积灰，因此采用抗积灰能力强的针形管或H型翅片管；同时，加装合理的动态吹灰装置，保证其受热面换热在运行中处于良好的状态；该发明***简单，可以有效回收石灰窑烟气余热，能源利用效率高；彻底解决了石灰窑烟气积灰、低温腐蚀以及因采用低烟温换和低沸点工质引起的换热器管束内、外壁换热系数偏低的一系列问题；以一套回收1000t/d石灰回转窑余热的2.5MW发电装置为例，按照年利用7200小时计算，年供电量1656万kwh(电站自用电率8%)，按照电价0.6元/kwh计算，创造价值993.6万元，年节约标煤5700吨，减少二氧化碳排放1.63万吨。具有显著的经济、社会和环境效益；该石灰窑余热回收装置的结构布置技术可以推广应用到建材行业的陶瓷烧制、太阳能利用、地热利用等领域，具有重要的推广应用前景，产业化规模极其巨大。
附图说明
附图是本发明的工作原理结构示意图，其中箭头代表流动方向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更详细的说明。
如附图所示，石灰窑余热回收装置的结构，包括进尘口与石灰窑15的余热烟气管道1的出口相导通连接的高压静电除尘器2，高压静电除尘器2的出尘口与换热器16中过热器3的烟气入口相导通连接，换热器16中蒸发器高温段4的烟气出口与布袋除尘器5的进尘口相导通连接，布袋除尘器5的出尘口与增压风机6的进口相导通连接，增压风机6的出口与换热器16中蒸发器低温段7的烟气入口相导通连接，换热器16中省煤器8的烟气出口和进汽口分别与烟囱9和循环泵10的出口相导通连接，循环泵10的进口也与凝汽器11的出汽口相导通连接，凝汽器11的入汽口也与透平13的排汽口相导通连接，透平13的进汽口与过热器3的工质蒸汽出口相导通连接，透平13与发电机12轴连接；发电机12、透平13、凝汽器11、循环泵10以及换热器16构成循环***，所述循环***内的循环工质14为R113，另外高压静电除尘器2以及布袋除尘器5构成除尘***。所述的除尘***的高压静电除尘器2和布袋除尘器5分别置于过热器3之前和增压风机6之后。所述换热器的过热器3和蒸发器高温段4为内螺纹针形管或内螺纹H型翅片管，并配有动态吹灰装置。所述换热器的蒸发器低温段7和省煤器8为内螺纹螺旋翅片管，并配有专门的动态吹灰装置。
本发明的工作原理为：石灰窑15的余热烟气管道1将余热烟气传递到高压静电除尘器2进行除尘，随后将除尘后的余热烟气发送到过热器3进行过热，然后将过热后的余热烟气发送到蒸发器高温段4，由蒸发器高温段4将该余热烟气发送到布袋除尘器5继续除尘，继续除尘后的余热烟气发送到增压风机6中增压，增压后的余热烟气发送到蒸发器低温段7，蒸发器低温段7将此余热烟气发送到省煤器8并经烟囱9排出；同时循环泵10将循环工质14送到换热器中，在换热器中将蒸发器低温段7的热量传给循环工质14，产生高压高温蒸汽，该蒸汽进入透平12做功，带动发电机发电，透平12的排气进入凝汽器11内，从凝汽器11内出来的饱和液体经过循环泵10升压，完成整个循环。

Claims (4)

1.一种石灰窑余热回收装置的结构，包括进尘口与石灰窑（15）的余热烟气管道（1）的出口相导通连接的高压静电除尘器（2），其特征在于：高压静电除尘器（2）的出尘口与换热器（16）中过热器（3）的烟气入口相导通连接，换热器（16）中蒸发器高温段（4）的烟气出口与布袋除尘器（5）的进尘口相导通连接，布袋除尘器（5）的出尘口与增压风机（6）的进口相导通连接，增压风机（6）的出口与换热器（16）中蒸发器低温段（7）的烟气入口相导通连接，换热器（16）中省煤器（8）的烟气出口和进汽口分别与烟囱（9）和循环泵（10）的出口相导通连接，循环泵（10）的进口也与凝汽器（11）的出汽口相导通连接，凝汽器（11）的入汽口也与透平（13）的排汽口相导通连接，透平（13）的进汽口与过热器（3）的工质蒸汽出口相导通连接，透平（13）与发电机（12）轴连接；发电机（12）、透平（13）、凝汽器（11）、循环泵（10）以及换热器（16）构成循环***，所述循环***内的循环工质（14）为R113，另外高压静电除尘器（2）以及布袋除尘器（5）构成除尘***。
2.根据权利要求1所述的石灰窑余热回收装置的结构，其特征在于：所述的除尘***的高压静电除尘器（2）和布袋除尘器（5）分别置于过热器（3）之前和增压风机（6）之后。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的石灰窑余热回收装置的结构，其特征在于：所述换热器的过热器（3）和蒸发器高温段（4）为内螺纹针形管或内螺纹H型翅片管，并配有动态吹灰装置。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的石灰窑余热回收装置的结构，其特征在于：所述换热器的蒸发器低温段（7）和省煤器（8）为内螺纹螺旋翅片管，并配有专门的动态吹灰装置。
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