CN102393148A - 一种带水泥窑窑尾旁路放风的余热发电装置 - Google Patents

Abstract

一种带水泥窑窑尾旁路放风的余热发电装置，本发明主要是在现有水泥窑纯中低温余热发电***中，增加水泥窑窑尾旁路放风余热发电机构，即回转窑尾烟室的另一烟气出口与旁路放风余热锅炉壳体的进烟口相连，其出烟口通过收尘器及引风机与烟囱相连。该旁路放风余热锅炉的省煤器的进水口与除氧器出水口相连，该省煤器出水口与蒸发器汽包进口相连，该蒸发器的汽包的蒸汽出口与过热器蒸汽进口相连，该过热器的蒸汽出口与汽轮机蒸汽进气口相连。本发明不仅能充分利用水泥窑窑尾旁路放风产生的热量，增加余热发电量，而且还可以改善水泥产品质量。

Description

一种带水泥窑窑尾旁路放风的余热发电装置

技术领域

本发明涉及一种余热发电装置，特别是利用水泥窑余热发电工艺的装置。

背景技术

在水泥生产工艺中，原、燃料中钾、钠、氯、硫是新型干法水泥窑能否稳定生产和影响水泥产品质量的干扰因素，其过量存在易引起窑尾或预热器出现结皮、堵塞，影响烧成***的正常运行。过量的钾、钠、氯、硫成分进入熟料并制成水泥后，一方面易发生碱集料反应，缩短混凝土的使用寿命；另一方面还会腐蚀混凝土中的钢筋，影响其机构强度。 

国内目前绝大多数企业采用低碱、氯含量的优质原燃料来保证水泥熟料生产线的正常运行和水泥产品的质量。但是随着原、燃料资源的日趋紧张，使用含钾、钠、氯、硫含量较高的原、燃料生产低碱、低氯的高标准水泥熟料是水泥工业发展的必然；并且随着高铁等高科技技术的迅速发展，对工程建设质量要求越来越高，低碱、低氯的高标准水泥熟料生产技术已经成为我国水泥行业的当务之急。 

采用旁路放风技术是解决有害组分循环、降低熟料中有害组分含量的有效措施。

现有的水泥窑纯中低温余热发电装置，其结构主要是：回转窑尾烟室的烟气出口与由若干旋风筒构成的预热器烟气进口相连，该预热器的烟气出口与窑尾余热锅炉的烟气进口相连，该窑尾余热锅炉的烟气出口通过引风机与生料磨、收尘器及煤磨相连。预热器最上面的烟气出口还通过另一条管道与生料磨、收尘器及煤磨相连。另有下设冷风机的篦冷机，其一个烟气出口通过收尘器与窑头独立过热器烟气进口相连，该窑头独立过热器烟气出口与窑头余热锅炉烟气进口相连，该窑头余热锅炉烟气进口还与篦冷机另一烟气出口相连，该窑头余热锅炉烟气出口可与篦冷机尾部进气口相连，还可通过收尘器及引风机与烟囱或篦冷机相连。凝结水箱通过水泵与除氧器相连。该除氧器一个出水口与上述窑尾余热锅炉下部的低压省煤器进水口相连，该低压省煤器的出口与低压汽包相连，低压汽包又通过上升管和下降管与低压蒸发段相连构成回路，低压汽包的蒸汽出口与该锅炉低压过热器的进口相连，该低压过热器的出口与汽轮机辅助蒸汽进口相连。上述除氧器出水口还与窑头余热锅炉下部的低压省煤器进水口相连，该低压省煤器的出口与低压汽包相连，低压汽包又通过上升管和下降管与低压蒸发段相连构成回路，低压汽包的蒸汽出口与低压过热器的进口相连，该低压过热器的出口与汽轮机辅助蒸汽进口相连。除氧器的另一个出水口与窑头余热锅炉下部的低压热水段进水口相连，该窑头余热锅炉低压热水段的出水口与窑尾余热锅炉次中压省煤器进口相连，该次中压省煤器出口与窑尾余热锅炉的次中压汽包相连，次中压汽包又通过上升管和下降管与该锅炉次中压蒸发段相连构成回路，该次中压汽包的蒸汽出口与该窑尾余热锅炉次中压过热器蒸汽进口相连，该过热器蒸汽出口与设置在C2级预热器内的C2过热器进口相连，C2过热器出口与汽轮机蒸汽进口相连。该窑头余热锅炉低压热水段的出水口还与该窑头余热锅炉的次中压省煤器的进口相连，该次中压省煤器的出口与窑头余热锅炉的次中压汽包相连，该次中压汽包又通过上升管和下降管与该锅炉次中压蒸发段相连构成回路，该次中压汽包的蒸汽出口与窑头独立过热器进口相连，该窑头独立过热器蒸汽出口与汽轮机蒸汽进口相连。上述汽轮机乏汽出口与冷凝器介质入口相连，该冷凝器介质出口通过凝结水泵与凝结水箱相连。

它的不足之处是：这种结构仅是利用预热器最终排出的250-400℃废气余热通过SP余热锅炉产生蒸汽并利用其进行发电。即便是在预热器的C2级旋风筒内部增加C2过热器，利用C2级旋风筒内筒至C1级旋风筒入口的450-600℃废气中水泥生产允许的20-25℃温差将SP余热锅炉产生蒸汽引入C2过热器中进一步加热，由于受废气温度的限制，所产生的蒸汽压力及温度参数较低，未能将水泥窑废气余热发电能力充分发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅能充分利用水泥窑窑尾旁路放风产生的热量，增加余热发电量，而且还可以改善水泥产品质量的带水泥窑窑尾旁路放风的余热发电装置。

本发明主要是在现有水泥窑纯中低温余热发电***中，增加水泥窑窑尾旁路放风余热发电机构，其主要包括旁路放风余热锅炉和与之相连的管道、引风机、收尘器及烟囱。其中，回转窑尾烟室的另一烟气出口通过高温废气管道与旁路放风余热锅炉壳体的进烟口相连，其出烟口通过收尘器及引风机与烟囱相连。该旁路放风余热锅炉自下而上依次设有省煤器、蒸发器及过热器，其中省煤器的进水口与除氧器出水口相连，该省煤器出水口与汽包相连，该汽包通过上升管和下降管与蒸发器相连构成回路，该汽包的蒸汽出口与过热器蒸汽进口相连，该过热器的蒸汽出口与汽轮机蒸汽进汽口相连。

本发明其他部分基本与现有技术相同，即回转窑尾烟室的烟气出口与由若干旋风筒构成的预热器烟气进口相连，该预热器的烟气出口与窑尾余热锅炉的烟气进口相连，该窑尾余热锅炉的烟气出口通过引风机与生料磨、收尘器及煤磨相连。预热器最上面的烟气出口还通过另一条管道与生料磨、收尘器及煤磨相连。另有下设冷风机的篦冷机，其一个烟气出口通过收尘器与窑头独立过热器烟气进口相连，该窑头独立过热器烟气出口与窑头余热锅炉烟气进口相连，该窑头余热锅炉烟气进口还与篦冷机另一烟气出口相连，该窑头余热锅炉烟气出口可与篦冷机尾部进气口相连，还可通过收尘器及引风机与烟囱。凝结水箱通过水泵与除氧器相连。该除氧器一个出水口与上述窑尾余热锅炉下部的低压省煤器进水口相连，该低压省煤器的出口与低压汽包相连，低压汽包又通过上升管和下降管与低压蒸发段相连构成回路，低压汽包的蒸汽出口与该锅炉低压过热器的进口相连，该低压过热器的出口与汽轮机辅助蒸汽进口相连。上述除氧器出水口还与窑头余热锅炉下部的低压省煤器进水口相连，该低压省煤器的出口与低压汽包相连，低压汽包又通过上升管和下降管与低压蒸发段相连构成回路，低压汽包的蒸汽出口与低压过热器的进口相连，该低压过热器的出口与汽轮机辅助蒸汽进口相连。除氧器的另一个出水口与窑头余热锅炉下部的低压热水段进水口相连，该窑头余热锅炉低压热水段的出水口与窑尾余热锅炉次中压省煤器进口相连，该次中压省煤器出口与窑尾余热锅炉的次中压汽包相连，次中压汽包又通过上升管和下降管与该锅炉次中压蒸发段相连构成回路，该次中压汽包的蒸汽出口与该窑尾余热锅炉次中压过热器蒸汽进口相连，该过热器蒸汽出口与设置在C2级预热器内的C2过热器进口相连，C2过热器出口与汽轮机蒸汽进口相连。该窑头余热锅炉低压热水段的出水口还与该窑头余热锅炉的次中压省煤器的进口相连，该次中压省煤器的出口与窑头余热锅炉的次中压汽包相连，该次中压汽包又通过上升管和下降管与该锅炉次中压蒸发段相连构成回路，该次中压汽包的蒸汽出口与窑头独立过热器进口相连，该窑头独立过热器蒸汽出口与汽轮机蒸汽进口相连。上述汽轮机乏汽出口与冷凝器介质入口相连，该冷凝器介质出口通过凝结水泵与凝结水箱相连。

本发明的工作过程是：本发明的热源不仅取自窑头的篦冷机、窑尾预热器而且还取自窑尾烟室旁路放风烟气。该旁路放风烟气从回转窑窑尾烟室顶部抽出，输送至旁路放风余热锅炉中进行换热和尘降，将烟气温度由1000℃降低到160℃，从而使钾盐、钠盐析出并随灰尘排出，而氯、硫等有害杂质随160℃旁路烟气进入旋风除尘器，再并入原生产***烟气中，经引风机排入烟囱中；烟气与水换热并产生过热蒸汽，该蒸汽可并入水泥窑余热发电***中用来推动汽轮机发电。 

  本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明有效地利用了旁路放风烟气中的余热，改善水泥产品质量，降低了熟料的热耗。以2500t/d水泥窑生产线，10%的旁路放风量为例：采用原有旁路放风技术，未对旁路放风余热进行回收时，熟料的热耗为3300KJ/Kg；采用本发明后，熟料的热耗降低为3174KJ/Kg。

2、本发明可以增加余热电站发电量。以2500t/d水泥窑生产线，10%的旁路放风量为例：利用旁路放风的高温烟气，合理的设计锅炉结构，均匀的分布气流组织，可以生产流量13.56t/h，温度380℃过热蒸汽，烟气流经各个换热面后的排出温度降到160℃，可实现余热发电量2~2.5Mw。

3、取消了冷风风机，降低尾排风机的功率，减少自备用电量。以2500t/d水泥窑生产线，10%的旁路放风量为例：在保证进入窑生料的有害成分在允许的范围内，将抽出的这些旁路气体与冷风混合，降低到220℃左右时，需要冷风量175000m3/h。如果采用传统的旁路放风工艺，需要增加一台风量为175000m3/h的引风机，同时由于冷风的引入，增加了旁路放风尾排风机的风量，所以尾排风机的型号必须相应选大，这些都会造成自用电力的损耗。而采用本发明的工艺将旁路放风烟气直接引入旁路放风余热锅炉进行热量交换，生产蒸汽，因此可以取消冷风风机，同时也可以降低尾排风机的功率。

附图说明

图1为本发明流程示意简图。

图2为本发明窑尾旁路放风余热锅炉局部放大示意简图。

附图中标号说明  

1—回转窑  2—窑尾烟室  3—预热器  4—窑尾余热锅炉  5—引风机   6—汽轮机  7—发电机  8—窑尾旁路放风余热锅炉  9—凝结水泵  10—凝结水箱  11—除氧器   12—锅炉给水泵   13—冷凝器   14—收尘器  15—烟囱   16—高温废气管道    17—C2过热器    18—篦冷机

19—窑头余热锅炉   20—窑头独立过热器。

具体实施方式

在图1和图2所示的一种带水泥窑窑尾旁路放风的余热发电装置的示意简图中，回转窑尾烟室的烟气出口与由若干旋风筒构成的预热器烟气进口相连，该预热器的烟气出口与窑尾余热锅炉的烟气进口相连，该窑尾余热锅炉的烟气出口通过引风机与生料磨、收尘器及煤磨相连。预热器最上面的烟气出口还通过另一条管道与生料磨、收尘器及煤磨相连。另有下设冷风机的篦冷机，其一个烟气出口通过收尘器与窑头独立过热器烟气进口相连，该窑头独立过热器烟气出口与窑头余热锅炉烟气进口相连，该窑头余热锅炉烟气进口还与篦冷机另一烟气出口相连，该窑头余热锅炉烟气出口可与篦冷机尾部进气口相连，还可通过收尘器及引风机与烟囱或篦冷机相连。凝结水箱通过水泵与除氧器相连。该除氧器一个出水口与上述窑尾余热锅炉下部的低压省煤器进水口相连，该低压省煤器的出口与低压汽包相连，低压汽包又通过上升管和下降管与低压蒸发段相连构成回路，低压汽包的蒸汽出口与该锅炉低压过热器的进口相连，该低压过热器的出口与汽轮机辅助蒸汽进口相连。上述除氧器出水口还与窑头余热锅炉下部的低压省煤器进水口相连，该低压省煤器的出口与低压汽包相连，低压汽包又通过上升管和下降管与低压蒸发段相连构成回路，低压汽包的蒸汽出口与低压过热器的进口相连，该低压过热器的出口与汽轮机辅助蒸汽进口相连。除氧器的另一个出水口与窑头余热锅炉下部的低压热水段进水口相连，该窑头余热锅炉低压热水段的出水口与窑尾余热锅炉次中压省煤器进口相连，该次中压省煤器出口与窑尾余热锅炉的次中压汽包相连，次中压汽包又通过上升管和下降管与该锅炉次中压蒸发段相连构成回路，该次中压汽包的蒸汽出口与该窑尾余热锅炉次中压过热器蒸汽进口相连，该过热器蒸汽出口与设置在C2级预热器内的C2过热器进口相连，C2过热器出口与汽轮机蒸汽进口相连。该窑头余热锅炉低压热水段的出水口还与该窑头余热锅炉的次中压省煤器的进口相连，该次中压省煤器的出口与窑头余热锅炉的次中压汽包相连，该次中压汽包又通过上升管和下降管与该锅炉次中压蒸发段相连构成回路，该次中压汽包的蒸汽出口与窑头独立过热器进口相连，该窑头独立过热器蒸汽出口与汽轮机蒸汽进口相连。上述汽轮机乏汽出口与冷凝器介质入口相连，该冷凝器介质出口通过凝结水泵与凝结水箱相连。

回转窑尾烟室的另一烟气出口通过高温废气管道与旁路放风余热锅炉壳体的进烟口相连，其出烟口通过收尘器及引风机与烟囱相连。该旁路放风余热锅炉自下而上依次设有省煤器、蒸发器及过热器，其中省煤器的进水口与除氧器出水口相连，该省煤器出水口与汽包相连，该汽包通过上升管和下降管与蒸发器相连构成回路，该汽包的蒸汽出口与过热器蒸汽进口相连，该过热器的蒸汽出口与汽轮机蒸汽进汽口相连。

Claims (1)

1.一种带水泥窑窑尾旁路放风的余热发电装置，包括回转窑、预热器、窑尾余热锅炉、篦冷机、窑头余热锅炉、汽轮机、发电机、凝结水水箱、窑头独立过热器、除氧器、冷凝器,其特征在于：回转窑尾烟室的另一烟气出口通过高温废气管道与旁路放风余热锅炉壳体的进烟口相连，其出烟口通过收尘器及引风机与烟囱相连，该旁路放风余热锅炉省煤器的进水口与除氧器出水口相连，该省煤器出水口与汽包相连，该汽包又分别通过上升管和下降管与蒸发段构成循环，汽包的蒸汽出口与过热器蒸汽进口相连，该过热器的蒸汽出口与汽轮机蒸汽进气口相连。

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