水泥生产设备中的余热利用方法以及水泥生产设备技术

本发明专利技术涉及一种水泥生产设备的余热利用方法以及一种相应的设备，其中，该设备包括具有一系列旋流器(1a、1b、2、3)的热交换器(1)、至少一个煅烧器(4、5)、旋转管式炉(7)、熟料冷却器(8)以及用于将已加热的冷却空气从熟料冷却器(8)导出到煅烧器(4)中的三次空气管道(9)，并且在煅烧器(5)的出口处和/或在第一旋流器(1b)的气体侧的出口处和/或在旋转炉进料室(6)处提取工艺气体，将该工艺气体输送给第一蒸汽锅炉(旁路锅炉)(11)以用于加热水蒸汽以便后续将热量转化成电能，并且然后将该工艺气体导回到热交换器(1)的第二或第三旋流器(1a、2)中。按照本发明专利技术规定：从三次空气管道(9)中提取热的三次空气并将该三次空气输送到第二蒸汽锅炉(三次空气锅炉)(20)中以用于加热水蒸汽，并将三次空气锅炉(20)中已加热的水蒸汽输送给旁路锅炉(11)以用于进一步加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种水泥生产设备的余热利用方法，其中，该水泥生产设备具有：至少一个用于加热生料的热交换器，其包括一系列旋流器；至少一个用于使生料脱酸的煅烧器；至少一个用于将已脱酸的生料烧结成水泥熟料的旋转管式炉，其带有旋转炉进料室；至少一个用于冷却水泥熟料的熟料冷却器；以及至少一个用于将已加热的冷却空气(三次空气)从熟料冷却器导出到至少一个煅烧器中的三次空气管道，其中，在煅烧器的出口处的工艺气体提取位置上和/或在热交换器中沿气体流动方向的第一旋流器的气体侧出口处的工艺气体提取位置上和/或在旋转炉进料室处的工艺气体提取位置上提取工艺气体，将该工艺气体输送给第一蒸汽锅炉(旁路锅炉)以用于热交换以及用于加热水蒸汽以便后续将热量转化为电能，然后将该工艺气体导回到热交换器的沿气流方向的第二或第三旋流器中；此外，本专利技术涉及一种相应的水泥生产设备，该水泥生产设备具有：至少一个用于加热生料的热交换器，其包括一系列旋流器；至少一个用于使生料脱酸的煅烧器；至少一个用于将已脱酸的生料烧结成水泥熟料的旋转管式炉，其带有旋转炉进料室；至少一个用于冷却水泥熟料的熟料冷却器；以及至少一个用于将已加热的冷却空气(三次空气)从熟料冷却器导出到至少一个煅烧器中的三次空气管道；在煅烧器的出口处的工艺气体提取位置和/或在热交换器中沿气体流动方向的第一旋流器的气体侧出口处的工艺气体提取位和/或在旋转炉进料室处的工艺气体提取位置，其中，各工艺气体提取位置通过第一工艺气体管道与第一蒸汽锅炉(旁路锅炉)连接以用于热交换以及用于加热水蒸汽以便后续将热量转化成电能；以及沿气体流动方向直接在热交换器的第二或第三旋流器上游的工艺气体导回位置，其中，旁路锅炉通过第二工艺气体管道与该工艺气体导回位置连接。
技术介绍
在水泥生产过程中使用大量的热量。尤其是，旋转管式炉中已脱酸的水泥生料在高温时烧结成水泥熟料。在此积累的热量可以部分地用于再利用，也就是用于导回到过程中。此外，产生余热，尤其是产生不适合再利用的、具有相对低温度的热源。因此，容易想到试图利用不用于再利用或其他过程步骤(例如干燥原材料)的余热，其方式为将余热转化为电能。在水泥生产设备中，首先尤其已知两种用于相应地利用余热的蒸汽锅炉系统。第一系统包括如下蒸汽锅炉，其连接于由相继的旋流器构成的热交换器(旋流器-热交换器)下游以用于加热生料并且称为窑尾余热锅炉(SuspensionPreheaterBoiler)，简称为SP锅炉。第二系统包括如下蒸汽锅炉，其设置在熟料冷却器的排气路径(涉及不适合再利用的、在熟料冷却器的端部冷却区域中积累的排出空气)中并且称为窑头余热锅炉(AirQuenchedClinkercoolerBoiler)，简称为AQC锅炉。两个系统的共同之处在于，热的废气流经相应的蒸汽锅炉，在该蒸汽锅炉中设置多个用于加热水、蒸发水以及加热或还超过蒸发温度地过加热水蒸汽的热交换器。然后，经加热或过加热的蒸汽输送给涡轮机，在该涡轮机中蒸汽再次减压。由此产生机械功，所述机械功可以由发电机转化成电能。然而问题是，在两种情况下仅涉及相对较低温度的废气或排出空气，利用该废气或排出空气，可从水泥生产过程中分离出来的热量可供使用，由此附加地产生相对较小的(由锅炉水泵产生的)压力。产生较高的压力与较高的蒸汽温度相对应，在该较高的蒸汽温度中，水部分地或完全地蒸发并且因此可能导致涡轮机不运行。基于热力学的蒸汽参数，低热值的余热仅提供较低的效率用以将热能转化为机械能以及因此转化为电能。为了提高效率，亦即为了实现尽可能高的能量输出以便将水泥厂中的余热转化成电能，必须开发可以提供明显比由上面示出的在水泥设备中的系统已知的温度更高的温度的余热源。在文献DE102012020300A1中公开了一种利用这样的高温余热源的水泥生产设备的余热利用方法，其中，给出用于将余热转化为电能的更高的蒸汽参数。按照该方法，在煅烧器的出口处和/或在热交换器中沿气流方向的第一旋流器的气体侧出口处提取工艺气体，并且将该工艺气体输送给蒸汽锅炉(所谓的旁路锅炉)以用于加热或过加热水蒸汽以便后续将热能转化为电能。工艺气体在所谓的提取位置上不仅仅具有特别高的温度。而且在DE102012020300A1中也公开了，在设备中不同于其他位置的提取位置上提取热的工艺气体仅较轻微地影响水泥生产方法。此外，在文献DE3341695A1中公开了一个第三适合的用于热工艺气体的提取位置以便产生蒸汽以及随后获取电能，也就是在烧结阶段与煅烧阶段之间的区域中。此外，如在DE102012020300A1中已实施的那样证实有利的是，将引导通过旁路锅炉的、经冷却的工艺气体导回到旋流器-热交换器的沿气体流动方向的第二或第三旋流器中。尽管以这种方式已经实现将水泥生产设备中较大的热量输出用于转化成电能，但出于经济和生态的原因必须力求从该基础出发还能实现更大的热量输出以便在转化为电能的过程中获得更高的效率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提出一种具有旁路锅炉的水泥生产设备的余热利用方法，其中进行非常大的热量输出用于产生电能；还属于本专利技术的目的的是，提出一种对应于该方法的水泥生产设备。按照本专利技术的目的通过具有权利要求1的特征的一种水泥生产设备的余热利用方法以及通过具有权利要求8的特征的一种水泥生产设备得以实现。其他有利的构型在权利要求1的从属权利要求中以及在权利要求8的从属权利要求中给出。因此，按照本专利技术规定，除了在煅烧器的出口处和/或在热交换器的沿气体流动方向的第一旋流器的气体侧出口处和/或在旋转炉进料室处提取工艺气体以外在该方法中还设置其他的高温余热源，并且与此相关的热量获取在该余热利用方法中与第一高温余热源中的余热获取有利地交叠。所述的工艺气体提取位置与本身已知的第一高温余热源的三个工艺气体提取位置的共同之处在于，在此涉及从处于高温的烧结阶段中提取废气。从三个工艺气体提取位置中的哪个工艺气体提取位置以多少相对份额提取工艺气体由运行具体设备的本领域技术人员确定。虽然因为总是涉及烧结阶段的废气，所以这些区别不是特别大，但是例如在旋转炉进料室处提取一定含量是优选的，因为这里存在相对最高的气体温度以及(至少在旋转炉进料室的上部区域中)在气体中较小的粉尘量。关于按照本专利技术的其他高温余热源应注意的是，按照已知方式从熟料冷却器中提取的并且通过三次空气管道输送给煅烧器的热的三次空气具有典型的700℃的温度以及常常更高的温度。因此，该三次空气基本上考虑作为高温余热源。试验和测量得出，从用于能量输出的三次空气中提取热量的三次空气部分分支几乎不影响水泥生产过程。将剩余一部分三次空气利用其热量引导到煅烧器对于在煅烧阶段期间的过程步骤是足够的。因此提出，在设置在三次空气管道中的三次空气提取位置上提取三次空气并通过三次空气气体管道输送给其他要设置在该设备中的蒸汽锅炉(三次空气锅炉)以用于热交换。在此产生对水蒸汽的加热以及在此最终的过加热。现在利用蒸汽管将这样加热的水蒸汽输送给旁路锅炉，在旁路锅炉中由于那里主导的更高的温度，该水蒸汽以更高的温度水平被过加热。基于这样的从旁路锅炉中的高热值三次空气热量中额外输入的热量，因此从按照本专利技术的设备中以按照本专利技术的方法输出比开头所述的具有旁路锅炉(但是无三本文档来自技高网...

【技术保护点】
水泥生产设备的余热利用方法，其中：‑该水泥生产设备具有：至少一个用于加热生料的热交换器(1)，其包括一系列旋流器(1a、1b、2、3)；至少一个用于使生料脱酸的煅烧器(4、5)；至少一个用于将已脱酸的生料烧结成水泥熟料的旋转管式炉(7)，其带有旋转炉进料室(6)；至少一个用于冷却水泥熟料的熟料冷却器(8)；以及至少一个用于将已加热的冷却空气(三次空气)从熟料冷却器(8)导出到所述至少一个煅烧器(4)中的三次空气管道(9)，并且‑在煅烧器(5)的出口处的工艺气体提取位置(10a)上和/或在热交换器(1)中沿气体流动方向的第一旋流器(1b)的气体侧出口处的工艺气体提取位置(10b)上和/或在旋转炉进料室(6)处的工艺气体提取位置(10c)上提取工艺气体，将该工艺气体输送给第一蒸汽锅炉(旁路锅炉)(11)以用于热交换以及用于加热水蒸汽以便后续将热量转化成电能，并且然后将该工艺气体导回到热交换器(1)的沿气流方向的第二或第三旋流器(1a、2)中，其特征在于，‑从三次空气管道(9)中提取热的三次空气并将该三次空气输送到第二蒸汽锅炉(三次空气锅炉)(20)中以用于热交换以及用于加热水蒸汽，并且‑从三次空气锅炉(20)中将已加热的水蒸汽输送给旁路锅炉(11)以用于进一步加热。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 DE 102014010044.81.水泥生产设备的余热利用方法，其中：-该水泥生产设备具有：至少一个用于加热生料的热交换器(1)，其包括一系列旋流器(1a、1b、2、3)；至少一个用于使生料脱酸的煅烧器(4、5)；至少一个用于将已脱酸的生料烧结成水泥熟料的旋转管式炉(7)，其带有旋转炉进料室(6)；至少一个用于冷却水泥熟料的熟料冷却器(8)；以及至少一个用于将已加热的冷却空气(三次空气)从熟料冷却器(8)导出到所述至少一个煅烧器(4)中的三次空气管道(9)，并且-在煅烧器(5)的出口处的工艺气体提取位置(10a)上和/或在热交换器(1)中沿气体流动方向的第一旋流器(1b)的气体侧出口处的工艺气体提取位置(10b)上和/或在旋转炉进料室(6)处的工艺气体提取位置(10c)上提取工艺气体，将该工艺气体输送给第一蒸汽锅炉(旁路锅炉)(11)以用于热交换以及用于加热水蒸汽以便后续将热量转化成电能，并且然后将该工艺气体导回到热交换器(1)的沿气流方向的第二或第三旋流器(1a、2)中，其特征在于，-从三次空气管道(9)中提取热的三次空气并将该三次空气输送到第二蒸汽锅炉(三次空气锅炉)(20)中以用于热交换以及用于加热水蒸汽，并且-从三次空气锅炉(20)中将已加热的水蒸汽输送给旁路锅炉(11)以用于进一步加热。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将流过三次空气锅炉(20)的部分三次空气在三次空气锅炉(20)和煅烧器(4、5)之间的三次空气导回位置(24)上导回到三次空气管道(9)中。3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于-从旋流器-热交换器(1)中将热废气引导通过沿气体流动方向连接于旋流器-热交换器(1)下游的蒸汽锅炉(窑尾余热锅炉，即SP锅炉)(29)以用于热交换以及用于加热水蒸汽，并且-从SP锅炉(29)中将已加热的水蒸汽输送到旁路锅炉(11)或三次空气锅炉(20)中以用于进一步加热。4.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于-从熟料冷却器(8)的沿材料流方向位于末端的区域中将热废气引导通过蒸汽锅炉(窑头余热锅炉，即AQC锅炉)(30)以用于热交换以及用于加热水蒸汽，并且-从AQC锅炉(30)中将已加热的水蒸汽引导到旁路锅炉(11)或三次空气锅炉(20)中以用于进一步加热。5.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于-从旋流器-热交换器(1)中将热废气引导通过沿气流方向连接于旋流器-热交换器(1)下游的蒸汽锅炉(SP锅炉)(29)以用于热交换以及用于加热水蒸汽，-从熟料冷却器(8)中沿材料流方向位于末端的区域中将热废气引导通过蒸汽锅炉(AQC锅炉)(30)以用于热交换以及用于加热水蒸汽，并且-从SP锅炉(29)中将已加热的水蒸汽和/或从AQC锅炉(30)中将已加热的水蒸汽引导到三次空气锅炉(20)中以用于进一步加热，在该情况中，仅SP锅炉(29)中的水蒸汽或者仅AQC锅炉(30)中的水蒸汽输送给三次空气锅炉(20)，相应另一锅炉(29、30)中的水蒸汽直接引导到旁路锅炉(11)。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于在旁路锅炉(11)中分离和去除工艺气体中的粉尘含量，经分离的粉尘优选装入沿材料流方向设置在旋转管式炉(7)入口处的旋转炉进料室(6)中或者装入用于粉碎的水泥磨碎器中并且随后导回到水泥生产过程中。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于-通过沿气体流动方向设置在三次空气锅炉(20)上游的调节机构(26)调节从三次空气管道(9)中提取的三次空气的量，以及-调节在...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·许尔曼，
申请(专利权)人：KHD洪保德韦达克有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE