一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉技术方案

本发明专利技术公开了一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，属于水泥厂余热回收利用技术领域。该窑头锅炉为立式布置，烟气出口设置在锅炉顶部，锅炉底部设有内置式沉降室，内置式沉降室的上部设有烟气进口；锅炉内部从上而下依次设有省煤器、蒸发器和过热器。本发明专利技术提出的窑头锅炉，通过对原上进风式窑头锅炉进行合理的改造，将此应用到以前采用上进风锅炉的项目上，在不更换锅炉的条件下，达到提升发电量，提高余热电站经济效益的目的。

Kiln head boiler for waste heat power generation system of cement kiln

The invention discloses a kiln head boiler of a waste heat power generation system of a cement kiln, belonging to the technical field of waste heat recovery and utilization of cement plants. The kiln head boiler for the vertical layout, the flue gas outlet is arranged at the top of the boiler, the boiler bottom is provided with a built-in sedimentation chamber, the upper built-in settlement chamber is provided with a flue gas inlet; evaporator and Superheater, economizer in boiler internal form. Kiln head boiler provided by the invention, through the reasonable transformation of the original air inlet type kiln boiler, applying this to the boiler before aspirant wind project, without changing the condition of the boiler, improve power generation, improve the economic benefit of waste heat power station.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉
本专利技术公开了一种适用于水泥窑余热发电系统的窑头锅炉设计，属于水泥厂余热回收利用

技术介绍
目前市场上水泥窑余热发电项目的窑头锅炉基本采用上进风式，并设置了外置式沉降室。经过多年的运行表明，此类上进风式锅炉系统均存在着散热损失及阻力过大、受热面磨损积灰严重等弊端，影响了余热发电的经济性和安全性。下进风式窑头锅炉取消了外置式沉降室，沉降室与锅炉一体化设计，具有系统散热损失和阻力小，受热面不易磨损等突出优点，已经通过许多项目得到了验证。但是，如何将这种窑头锅炉应用在已有的采用上进风式锅炉的水泥窑余热发电项目中，还有许多需要改造和解决的问题。
技术实现思路
针对上进风式锅炉存在的出力不足、发电量低的问题，本专利技术提出一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，通过对上进风式窑头锅炉进行合理的改造，将此应用到以前采用上进风锅炉的项目上，在不更换锅炉的条件下，达到提升发电量，提高余热电站经济效益的目的。本专利技术采用的技术方案如下：一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，为立式布置，烟气出口设置在锅炉顶部，所述锅炉底部设有内置式沉降室，内置式沉降室的上部设有烟气进口；所述锅炉内部从上而下依次设有省煤器、蒸发器和过热器。进一步地，所述内置式沉降室与过热器之间布置有假管。进一步地，所述内置式沉降室内部设有均流板。进一步地，所述内置式沉降室的上部布置有挡灰角钢。进一步地，所述省煤器、蒸发器、过热器之间设置有隔板。进一步地，所述省煤器的数量为两个，所述蒸发器的数量为两个，所述过热器的数量为一个。进一步地，所述省煤器、蒸发器和过热器均采用由螺旋翅片管组成的管箱式结构，翅片的厚度为0.8～1.0mm，间距在6～12mm，翅片的高度不超过管子直径的一半。进一步地，所述省煤器、蒸发器和过热器均采用悬吊式结构。进一步地，所述省煤器、蒸发器和过热器的手孔采用焊接式。进一步地，所述省煤器、蒸发器和过热器均单独通过钢架承重。本专利技术对已有的水泥窑余热发电系统窑头锅炉进行改造，具有以下特点：(1)本专利技术的窑头锅炉沉降室与锅炉一体化设计，烟气下进上出。与上进风式锅炉相比，本专利技术的窑头锅炉结构紧凑，占地面积小，散热损失少，烟风阻力小。(2)窑头锅炉的受热面均采用螺旋翅片管，管箱式出厂，结构紧凑，安装方便。(3)各省煤器、蒸发器和过热器受热面管箱重量单独通过钢架承重，热膨胀自由，膨胀量不累积，对锅炉本体的影响小。(4)本专利技术从磨损的机理出发，采取沉降—低流速—均流—降动能等措施，减少受热面磨损泄露，可有效防止窑头锅炉管子磨损泄露的顽疾：①采用大容积沉降室将大部分熟料颗粒分离下来，减少烟气飞灰浓度；②整个锅炉本体烟风系统低流速设计，因流速与磨损量成三次方关系；③沉降室内部设置均流板，优化烟气进入锅炉的流场，防止烟气局部流场恶化而产生磨损；④沉降室上部布置挡灰角钢，进一步防止少量大颗粒熟料进入受热面；⑤沉降室与过热器之间布置假管，进一步降低飞灰进入受热面的惯性动能，减轻后续受热面磨损；⑥省煤器、蒸发器和过热器之间设置隔板防止烟气短路，杜绝受热面局部因烟气冲刷强烈而磨损管子。附图说明图1是现有技术的水泥窑余热发电系统窑头锅炉。1-烟气出口；2-过热器；3-蒸发器Ⅰ；4-蒸发器Ⅱ；5-省煤器Ⅰ；6-省煤器Ⅱ；7-灰斗；8-原烟气出口。图2是本专利技术的水泥窑余热发电系统窑头锅炉。9-改造后烟气进口；10-内置式沉降室；11-钢架；12-假管；13-均流板；14-挡灰角钢；15-手孔。图3是本专利技术的水泥窑余热发电系统窑头锅炉的另一实施结构。具体实施方式以下结合附图和实施例作进一步说明。本专利技术对图1现有的水泥窑余热发电系统窑头锅炉进行改造，包括对系统烟风管道、外置式沉降室、炉内受热面、钢结构、本体管路以及保温层的设计及改造。改造后的炉室受热面沿烟气流向依次为过热器、蒸发器、省煤器。具体为：1)烟风管道的改造主要是对原窑头锅炉出风管的改造，将原出风管改造为含内置式沉降室10窑头锅炉的进风管道，原进风管道不改动；原烟气出口8撤销，在内置式沉降室10的上面增加烟气进口9，烟气下进上出。2)撤销原外置式沉降室，将原锅炉出口灰斗7改为含有沉降分离作用的灰斗，内置式沉降室10与窑头锅炉一体化设计，并可设置钢架11支撑内置式沉降室10。3)炉内受热面顺序发生变化，改造后的窑头锅炉受热面布置沿烟气流向(温度梯度方向)依次布置过热器、蒸发器、省煤器，如此可以大大提升发电量。过热器、蒸发器和省煤器均采用由螺旋翅片管组成的管箱式结构，翅片的厚度为0.8～1.0mm，间距在6～12mm，翅片的高度不超过管子直径的一半。过热器、蒸发器、省煤器的重量均单独通过钢架承重，各个受热面通过采用悬吊式结构，可以自由膨胀，避免焊缝产生应力疲劳破坏，导致焊口泄露。在过热器、蒸发器、省煤器各受热面之间设置隔板防止烟气短路。在实际改造过程中有两种实施方式：(1)图2的改造实施中，原蒸发器Ⅱ4的位置不动，其余过热器2、蒸发器I3、省煤器Ⅰ5、省煤器Ⅱ6抽出来根据下进风烟气流向重新排序安装。(2)图3的改造实施中，原蒸发器I3、蒸发器Ⅱ4管箱位置不动，将原省煤器Ⅰ5的位置改为过热器2，原过热器2的位置改为省煤器Ⅰ5，原钢架顶部增高2米，并将原省煤器Ⅱ6移到最上部。4)本体管路以及保温层的改造依据锅炉汽水管路循环原理进行具体的设计和改造。本专利技术的锅炉为立式布置，从水泥线篦冷机中部抽取的热烟气由连接管道从烟气进口9进入锅炉下部内置式沉降室10分离烟道，去除大部分熟料颗粒以后，烟气从下往上依次通过过热器2、蒸发器I3、蒸发器Ⅱ4、省煤器Ⅰ5、省煤器Ⅱ6进行热交换，最后由上部烟道的烟气出口1排出。蒸发器不管烟气流向如何，总处于各受热面中间位置，因此，蒸发器的位置尽量不动，但要核算上升管及下降管的流速，以满足水循环的可靠性。本实施例中，内置式沉降室10内部设置均流板13，沉降室10上部布置挡灰角钢14，沉降室10与过热器2之间布置两排假管12。此外，过热器、蒸发器、省煤器的手孔15均采用焊接式，杜绝泄露。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，为立式布置，烟气出口设置在锅炉顶部，其特征在于，所述锅炉底部设有内置式沉降室，内置式沉降室的上部设有烟气进口；所述锅炉内部从上而下依次设有省煤器、蒸发器和过热器。

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，为立式布置，烟气出口设置在锅炉顶部，其特征在于，所述锅炉底部设有内置式沉降室，内置式沉降室的上部设有烟气进口；所述锅炉内部从上而下依次设有省煤器、蒸发器和过热器。2.如权利要求1所述的一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，其特征在于，所述内置式沉降室与过热器之间布置有假管。3.如权利要求1所述的一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，其特征在于，所述内置式沉降室内部设有均流板。4.如权利要求1所述的一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，其特征在于，所述内置式沉降室的上部布置有挡灰角钢。5.如权利要求1所述的一种水泥窑余热发电系统的窑头锅炉，其特征在于，所述省煤器、蒸发器、过热器之间设置有隔板。6.如权利要求1所述的一种水泥窑余热发...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯宾才，杨宏宜，方明，陈慧，王阳，刘亚雷，孙新红，
申请(专利权)人：南京凯盛开能环保能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32