一種設置煙氣分離器的水泥回轉窯余熱利用系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種余熱系統，包括水泥回轉窯、多個熱利用裝置，所述水泥回轉窯產生的煙氣經過熱利用裝置進行換熱后，從尾部煙道排走；多個熱利用裝置所在的管路為并聯結構，所述的熱利用裝置所在的管路的換熱后的煙氣混合后進入尾部煙道；所述至少一個熱利用裝置入口設置煙氣分離器。本發明充分利用水泥生產中的余熱，使其達到換熱效率最大化，以節約能源，達到環保節能的目的。
【專利說明】一種設置煙氣分離器的水泥回轉窯余熱利用系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高效水泥生產過程余熱利用系統，屬于F27d的余熱利用領域。

【背景技術】
[0002]水泥行業是一個高耗能、高污染的行業。我國2012年度水泥行業的總能耗為2.7億噸標準煤，占我國2012年原煤總產量的8%。新型干法是一種先進的水泥生產工藝。水泥的熟料經由干法燒成，減少了脫水環節，從而大幅度地降低能耗，因此先進的新型干法水泥生產比濕法生產節能50%-60%，但是仍然存在廣闊的節能空間。2010年，為進一步提高水泥企業能源利用效率，降低水泥企業成本，工信部發布了《新型干法水泥窯純低溫余熱發電技術推廣實施方案》，推廣應用水泥生產線余熱發電技術。余熱發電技術就是將窯頭、窯尾排放的廢氣余熱轉化為電能。水泥企業充分利用余熱發電，既可以最大限度滿足企業用電需求，又可以降低水泥生產成本，提高經濟效益，還可以減輕熱污染和環境污染，是世界水泥工業發展的趨勢。我國作為世界最大的水泥生產和消費大國，充分利用水泥回轉窯余熱發電勢在必行。


【發明內容】

[0003]本發明針對現有水泥行業余熱利用的蓄熱設備中存在的問題，提出了一種新型的蓄余熱利用系統。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束和第二管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述第一管束和第二管束設置在殼體內，所述第一管束用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束用于流通低溫介質，第一管束和第二管束交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一管束，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過第二管束，然后從低溫介質出口排出；蓄熱材料置于第一管束和第二管束外的空間中；第二管束在垂直于煙氣的流動方向上為并聯結構，沿著煙氣流動的方向上，第二管束的管徑不斷的減少。
[0005]一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束和第二管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述第一管束和第二管束設置在殼體內，所述第一管束用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束用于流通低溫介質，第一管束和第二管束交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一管束，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過第二管束，然后從低溫介質出口排出；蓄熱材料置于第一管束和第二管束外的空間中，所述第一管束和第二管束為多排結構，兩排第一管束之間設置一排第二管束，兩排第二管束之間設置一排第一管束，第一管束和第二管束之間構成90°設置，同一排第一管束中的相鄰兩個管子的圓心之間的距離為L2，所述L2與第一管束外徑Dl之間的關系滿足:1.5<L2/D1<2.7。
[0006]一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束和第二管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述第一管束和第二管束設置在殼體內，所述第一管束用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束用于流通低溫介質，第一管束和第二管束交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一管束，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過第二管束，然后從低溫介質出口排出；蓄熱材料置于第一管束和第二管束外的空間中；沿著煙氣的流動方向上設置多個隔板，將第一管束分為多個獨立的通道；所述在中間空間隔板的距離要大于位于殼體兩側隔板與殼體的距離。
[0007]一種多級蓄熱系統，所述多級蓄熱系統包括多級蓄熱式換熱器，所述蓄熱換熱器通過連接段連接。
[0008]各級蓄熱換熱器中的蓄熱材料的蓄熱能力不同，沿著煙氣的流動方向，各級蓄熱換熱器中的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸下降。
[0009]各級蓄熱換熱器的低溫工質管束是互相獨立的，在每一級工質換熱管束的入口上設置調節閥，用于調節進入每一級工質換熱管束的介質的流量，同時，在蓄熱系統的高溫煙氣出口位置上設置溫度傳感器，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節每一級蓄熱換熱器的進入工質管束的介質的流量。
[0010]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少每一級調節閥中的至少一個的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加每一級調節閥中的至少一個的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0011 ] 各級蓄熱換熱器的低溫工質管束是串聯結構的，在工質換熱管束的入口上設置調節閥，用于調節進入工質換熱管束的介質的流量，同時，在蓄熱系統的高溫煙氣出口位置上設置溫度傳感器，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入工質管束的介質的流量。
[0012]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥中的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0013]在每一級連接段上設置調節閥，用于調節進入下一級蓄熱換熱器的煙氣流量，同時在蓄熱換熱器和調節閥之間設置旁通管，旁通管上設置旁通管調節閥，用于調節進入旁通管的煙氣流量，所述旁通管連接到下一級連接段的調節閥與蓄熱換熱器之間的管路上，或者直接連接到煙氣出口的管道上，最后一級的旁通管直接連接到煙氣出口的管道上；每一級連接段上的調節閥、旁通管上的調節閥分別與中央控制器進行數據連接，同時在每一級的蓄熱換熱器的煙氣出口的位置設置溫度傳感器，根據溫度傳感器測量的煙氣的溫度，自動調節每一級連接段上的調節閥、旁通管上的調節閥的開度。
[0014]與現有相比較，本發明蓄熱式換熱器具有如下的優點:
I)提供了一種新的余熱系統，避免尾氣的低溫腐蝕。
[0015]2)提供了一種新的蓄熱換熱器。
[0016]3)提供了一種新的汽水分離器。
[0017]4)提供了一種新的多級蓄熱系統。
[0018]5)提供了一種新的煙氣分離器。。
[0019]6)通過蓄熱材料的厚度或蓄熱能力的變化設置，在滿足蓄熱需求的情況下節省了成本。
[0020]7)提供了一種新的蓄熱材料，滿足水泥生產中的余熱利用的需求。
[0021]8)提供了一種多級余熱利用系統，充分利用余熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的余熱利用系統的示意圖；
圖2是本發明的蓄熱式換熱器中吸熱結構的示意圖；
圖3是本發明的蓄熱式換熱器中放熱結構的示意圖；
圖4是本發明的蓄熱式換熱器的俯視示意圖；
圖5是圖4的蓄熱式換熱器的左上角局部放大圖；
圖6是本發明的蓄熱式換熱器中放熱結構的另一個示意圖；
圖7是本發明的蓄熱系統的示意圖；
圖8是本發明的閃蒸器的示意圖；
圖9是本發明的汽水分離器的示意圖；
圖10是分離器圓缺孔板的局部示意圖；
圖11是分離器多孔孔板局部示意圖；
圖12是分離器的進汽管、出汽管與分離管的連接方式；
圖13是煙氣分離裝置的【具體實施方式】；
圖14是煙氣分離裝置的另一個【具體實施方式】；
圖15是圖13煙氣入口裝置的從底部看的示意圖。
[0023]附圖標記
I水泥回轉窯，2第一熱利用裝置，3第二熱利用裝置，4旁通煙道，5第一調節閥，6第二調節閥，7旁路調節閥，8溫度傳感器，9高溫煙氣出口，10換熱器殼體，11第一管束，12豎向隔板，13高溫煙氣進口，14豎向隔板，15豎向隔板，16工質入口，17第二管束，18工質出口，19進口管，20進口聯箱，21調節閥，22連接段，23連接段，24 一級蓄熱換熱器，25 二級蓄熱換熱器，26三級蓄熱換熱器，27支架，28熱水入口，29蒸汽出口，30熱水出口，31進汽口法蘭，32出水口法蘭，33殼體，34分離管，35進汽管，36圓缺孔板一，37連接管，38圓缺孔板二，39多孔孔板，40出汽管，41出汽口法蘭，42可調整煙氣擋板、43煙氣除灰擋板、44殼體、45除灰管道、46煙氣入口管道。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0025]如圖1所示，一種水泥回轉窯余熱利用系統包括水泥回轉窯1、至少一個熱利用裝置(圖1僅展示了兩個，實際上不限于兩個)和旁通煙道4，所述水泥回轉窯I產生的煙氣經過熱利用裝置進行換熱后，從尾部煙道排走。
[0026]如圖1所示，熱利用裝置為兩個，而且兩個熱利用裝置2，3所在的管路為并聯結構，并且與旁路煙道4并聯，兩個熱利用裝置2、3所在的管路分別設置調節閥5和6，用于調節進入熱利用裝置中參與換熱的煙氣的流量，旁通煙道4上設置調節閥7，用于調節進入旁路煙道4的煙氣流量；所述的熱利用裝置2，3所在的管路的煙氣和旁路煙道4中煙氣混合后進入尾部煙道，在尾部煙道設置溫度傳感器8，用于測量尾部煙道的排煙溫度。
[0027]所述系統進一步包括中央控制器9，中央控制器9與調節閥5、6、7和溫度傳感器8進行數據連接，用于控制調節閥的開度和接受溫度傳感器的測量數據。
[0028]當測量的排煙溫度低于一定的數值時，中央控制器自動調大控制閥7的開度，同時減小控制閥5、6的開度，通過減少參與換熱的煙氣的流量來提升排煙溫度，避免低溫腐蝕。
[0029]所述至少一種熱利用裝置是蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束11和第二管束17、高溫煙氣進口 13、高溫煙氣出口 9、低溫工質入口 16、低溫工質出口 18和殼體10，所述第一管束11和第二管束17設置在殼體10內，所述第一管束11用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束12用于流通低溫介質，第一管束11和第二管束17交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口 13進入，經過第一管束11，然后從高溫煙氣出口 9排出，低溫介質從低溫介質入口 16進入，經過第二管束17，然后從低溫介質出口 18排出；蓄熱材料置于換熱器殼體中的第一管束11和第二管束17外的空間中。
[0030]煙氣經過第一管束的時候，蓄熱材料吸收煙氣中的熱量，然后蓄熱介質將吸收的熱量傳遞給第二管束的低溫介質，從而完成換熱過程。
[0031]煙氣和低溫介質可以同時進行流動，蓄熱材料在吸收煙氣熱量的同時，將熱量傳遞給低溫介質。
[0032]當然作為另一個選擇，煙氣和低溫介質可以不同時間段分別與蓄熱介質進行換熱。在吸熱過程中，高溫煙氣在管內放熱，蓄熱材料存儲熱量；當需要利用儲存的熱量時，第二管束內通過低溫介質，吸收蓄熱介質的熱量。例如當高溫煙氣間歇性停止時，蓄熱材料與第二管束內的低溫工質進行放熱反應，實現水泥生產過程余熱的存儲和利用，提高了能源的利用率。
[0033]作為一個優選，第一管束11和第二管束17為多排結構，兩排第一管束11之間設置一排第二管束17，兩排第二管束17之間設置一排第一管束11，第一管束11和第二管束17之間構成90°角度設置，如圖3所示。其中第一管束3和第二管束17中心線之間的距離不能過大，如果過大，則會因為煙氣沒有足夠的熱量，導致蓄熱材料無法蓄滿熱量，造成蓄熱材料的浪費，同時也會造成出口 13煙氣的溫度過低，造成低溫腐蝕；如果距離過小，則造成蓄熱材料無法蓄滿足夠的熱量，造成無法滿足換熱的需求，造成了能源的浪費，因此，本發明是通過多個不同管徑的換熱器的試驗數據總結出的最佳的換熱器的尺寸關系。
[0034]其中第一管束的外徑為Dl，第二管束的外徑為D2，第一管束的中心線和第二管束的中心線之間的距離為L，則D1、D2和L滿足如下公式:
L=a*(Dl2+D22)b，其中 a, b 為參數，其中 0.95〈=a〈=L 05，0.53<=b<=0.55;
25mm〈=Dl〈=60mm，25mm〈=D2〈=60mm，
L, Dl, D2的單位為mm。
[0035]L的數值為單位為mm時的數值，即L的單位為mm, Dl, D2的數值為單位為mm時的數值
作為一個優選，a=l, b=0.54。
[0036]同一排第一管束中的相鄰兩個管子的圓心之間的距離為L2，L2的距離不能過大，如果過大會導致熱量無法蓄滿，造成蓄熱材料的浪費，如果過小，會導致蓄熱材料的蓄熱能力太低，無法滿足蓄熱需求，會造成余熱的損失。通過多次試驗，確定的所述L2與第一管束外徑Dl之間的關系滿足:1.5<L2/D1<2.7，優選的，1.9<L2/D1<2.1。
[0037]作為優選，如圖2-4所示，所述換熱器為立式結構，第一管束11為豎直方向設置，第二管束17為水平方向設置，在豎直方向上設置多個隔板12、14、15，通過多個隔板將第一管束分為多個獨立的通道。通過隔板，有利于進一步提高煙氣的對流傳熱性能。同時豎向隔板12、豎向隔板14和豎向隔板15也是第二管束17的支撐板。
[0038]作為一個優選，沿著殼體豎向的中線向殼體兩側，隔板之間的距離越來越小。例如所述隔板形成的中間空間的距離要大于位于殼體兩側的距離。其中隔板12、14形成的空間以及14與15形成的空間要大于隔板12與左側殼體形成的空間，同時要大于隔板15與右側殼體形成的空間。主要原因是因為殼體兩側的煙氣的速度要小于中間的速度，通過隔板的設置可以是整個殼體內的空氣流動速度基本保持一致，從而使得蓄熱材料整體上均勻吸熱。
[0039]作為優選，如圖3所示，在上下方向上所述相鄰的第二管束17之間設置彎管結構，從而使第二管束在上下方向上構成蛇形管結構。
[0040]作為一個優選，沿著煙氣流動的方向，所述的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸降低。主要原因是沿著煙氣的流動方向，煙氣的溫度越來越低，煙氣的放熱能力逐漸降低，因此不需要高蓄熱能的材料，這樣可以節省蓄熱材料的成本。
[0041]圖3中第二管束是在垂直方向上設置多根互相平行的并聯的蛇形管，低溫介質沿著垂直方向流動，但是第二管束的排列方式不限于圖2所示的形式。如圖6所示，作為另一種設置方式，第二管束是在水平方向上的多根互相平行的并聯的管，所述管可以是蛇形管，即同一平面上的管子在端部通過彎管連接在一起，為串聯結構，在不同平面的管子為并聯結構。當然，所述管子也可以不設置彎管，即在平面上和垂直方向上的所有管子都為并聯結構。
[0042]對于圖6所示的形式，作為一個優選，沿著煙氣流動的方向上，第二管束的管徑不斷的減少。主要原因是因為沿著煙氣流動的方向，煙氣的溫度不斷的下降，蓄熱材料所存儲熱量也越來越少，因此通過減少管徑，來減少流經蓄熱材料的低溫介質的流量，從而使得沿著延期的流動方向上，低溫介質的整體的溫度升高差別不大，使得加熱后的低溫介質在混合前的溫度基本保持一致，避免了加熱的溫度的不均勻，同時也可以避免第二管束受熱不均勻而導致局部溫度過高，影響其使用壽命。
[0043]作為一個優選，沿著煙氣流動的方向，所述的第一管束11的中心線和第二管束17的中心線之間的距離為L逐漸減小。主要原因是沿著煙氣的流動方向，煙氣的溫度越來越低，煙氣的放熱能力逐漸降低，因此所需要的蓄熱材料也就越來越少，這樣可以節省蓄熱材料的成本。
[0044]針對上述情況，但是此時的L數值也滿足上述的公式?？梢酝ㄟ^調整a、b兩個參數的大小來調整L不斷變化的數值。
[0045]作為優選，沿著煙氣流動方向，所述的蓄熱材料被分給成多段，每一段是互相獨立的，通過每一段的保溫材料蓄熱能力的不同來實現蓄熱能力的逐漸降低。例如可以通過蓄熱材料的不同(包括成分不同)。
[0046]作為一個優選，在第二管束17的入口上設置調節閥21，用于調節進入第二管束17的介質的流量，同時，在高溫煙氣出口 9位置上設置溫度傳感器(沒有示出)，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥21、溫度傳感器與中央控制器(沒有示出)進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入第二管束17的介質的流量。
[0047]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0048]之所以采取上述措施，主要目的是為了防止低溫腐蝕。因為如果煙氣出口溫度過低，會造成煙氣溫度低于露點溫度，會造成對排煙管道以及換熱器的低溫腐蝕，通過減少參與換熱的低溫介質的流量，來降低換熱量，提高出口溫度，對溫度的控制可以避免低溫腐蝕的發生；同理，如果測量的溫度高于一定溫度，則表明排煙溫度過高，會造成浪費，因此，需要增加流體的流量，來吸收更多的熱量。
[0049]優選的，所述蓄熱介質是中溫鹽基相變材料，所述中溫鹽基材料由以下成分組成:KNO3> NaN03> NaNO2, CaN03、KNO2，各成分的質量百分比分別為:33_35%KN03、19_21%NaN03、32-33%NaN02、7.14%CaN03，其余為 ΚΝ02。
[0050]優選的是，33.34%ΚΝ03、20.21%NaN03、32.35%NaN02、7.14%CaN03,其余為 KN02。
[0051]通過調整蓄熱材料的成分獲得不同熔點的蓄熱材料。
[0052]上述的蓄熱材料是通過多次試驗得到的結果，熔點在200°C以上，完全滿足了水泥生產過程中的對余熱的吸收利用。
[0053]所述的至少一個熱利用裝置為多級蓄熱系統。如圖7所示，多級蓄熱系統包括三級蓄熱式換熱器24 - 26和兩個連接段22、23，蓄熱換熱器可以采用前面所提到的蓄熱換熱器，當然也可以采用本領域的其它的蓄熱換熱器。其中第一級蓄熱換熱器24與第二級蓄熱換熱器25之間通過連接段23進行連接，第二級蓄熱換熱器25與第三級蓄熱換熱器26通過連接段22連接。
[0054]雖然圖7展示了三級蓄熱換熱器，但是實際上不限于三級，可以設置兩級換熱器或者其他四級以上蓄熱換熱器。相鄰各級通過連接段連接。
[0055]連接段不局限于附圖所示的形式，可以是管子的形式。
[0056]沿著煙氣的流動方向，各級蓄熱換熱器中的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸下降。例如，可以選取不同熔點的中溫鹽基材料來實現不同的蓄熱能力。對于第一級蓄熱換熱器24，蓄熱材料的熔點230 - 250°C，優選是240°C ;對于第二級蓄熱換熱器25，蓄熱材料的熔點150 - 170°C，優選是160°C，對于第三級蓄熱換熱器26，蓄熱材料的熔點90 — 110°C，優選是 100。。。
[0057]各級蓄熱換熱器的高溫煙氣的入口溫度在140°C _300°C范圍內。
[0058]在吸熱過程中，第一級蓄熱換熱器24的第二管束所在的殼側是高溫熔點鹽基材料的空間，高溫煙氣在管內放熱，鹽基材料吸熱變成液態，對應的熔點是240 V左右。在放熱過程中，一級蓄熱換熱器的蓄熱材料放熱溫度降低，一級蓄熱換熱器的第二管束內的低溫工質吸熱溫度升高。
[0059]在吸熱過程中，第二級蓄熱換熱器25的第二管束所在的殼側是高熔點鹽基材料的空間，高溫煙氣在二級換熱面內放熱，二級鹽基材料吸熱變成液態。因為煙氣沿程溫度降低，因此，必須選用具有較低熔點的二級鹽基材料，對應的熔點是160°C左右。在放熱過程中，二級鹽基材料放熱溫度降低，二級第二管束內的低溫工質吸熱溫度升高。
[0060]在吸熱過程中，第二級蓄熱換熱器工質用換熱管束所在的殼側是高溫熔點鹽基材料的空間，高溫煙氣在三級換熱面內放熱，三級鹽基材料吸熱變成液態。因為煙氣沿程溫度降低，此處需選用具有更低熔點的三級鹽基材料，對應的熔點是140°C左右。在放熱過程中，三級鹽基材料放熱溫度降低，三級工質用換熱管束內的低溫工質吸熱溫度升高。
[0061]低溫介質和煙氣之間的流動是逆流流動。對于每一級蓄熱換熱器的第二管束，可以是互相獨立的加熱系統，也可以通過設置連接管束，將相鄰兩級的第二管束連接起來，從而形成一個串聯的第二管束。所述低溫工質在第三級蓄熱換熱器中加熱后，在進入第二級蓄熱換熱器中繼續加熱，在第二級蓄熱換熱器中加熱后，在進入第一級蓄熱換熱器中進行加熱。
[0062]在每一級工質換熱管束的入口上設置調節閥(如果工質換熱管束是串聯結構，則只需要在第三級工質換熱管束的入口上設置調節閥)，用于調節進入每一級工質換熱管束的介質的流量，同時，在高溫煙氣出口 I位置上設置溫度傳感器(沒有示出)，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器(沒有示出)進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節每一級蓄熱換熱器的進入工質管束的介質的流量。
[0063]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少每一級調節閥中的至少一個的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加每一級調節閥中的至少一個的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0064]之所以采取上述措施，主要目的是為了防止低溫腐蝕。因為如果煙氣出口溫度過低，會造成煙氣溫度低于露點溫度，會造成對排煙管道以及換熱器的低溫腐蝕，通過減少參與換熱的低溫介質的流量，來降低換熱量，提高出口溫度，對溫度的控制可以避免低溫腐蝕的發生；同理，如果測量的溫度高于一定溫度，則表明排煙溫度過高，會造成浪費，因此，需要增加流體的流量，來吸收更多的熱量。
[0065]優選的，所述的至少一個熱利用裝置為閃蒸器，所述閃蒸器包括支架27，熱水入口28，蒸汽出口 29，熱水出口 30，來自余熱發電系統的高溫水自閃蒸器熱水入口 28進入閃蒸器，擴容閃蒸后產生一定壓力下的飽和蒸汽自閃蒸器蒸汽出口 29并入到余熱發電系統。閃蒸器內溫度降低的熱水自閃蒸器熱水出口 30排出。
[0066]閃蒸器蒸汽出口 29設置一種高效汽水分離器，包括殼體33、分離管34、進汽管35、圓缺孔板一 36、圓缺孔板二 38、多孔孔板39、連接管37和出汽管40。
[0067]汽水分離器為立式布置，汽水分離器的進汽管35和出汽管40分別布置于分離器的底部與頂部位置，出水管位于殼體33底部側面。分離管34分為兩段，兩段之間通過中間連接管37進行連接，進汽管35出口端與出汽管40進口端分別插入分離器34的兩段中，使用鋼條以角焊方式將分離管34與35和40連接，連接方式如附圖12。圓缺孔板一 36和圓缺孔板二 38設置在連接管37內的蒸汽進口端和出口端，圓缺孔板開孔口置于連接管異側，如附圖10所示，這種布置方式使得蒸汽在連接管內的流動呈流線型，提高分離效率。多孔孔板39設置在出汽管端分離管40中的第二段中，孔板上開有小孔，小孔呈圓心布置，如圖11所示。
[0068]在濕蒸汽進入進汽管35后，進汽管35出口與分離器34之間存在空間，出進汽管的蒸汽在分離器內膨脹，蒸汽流速降低，蒸汽中部分水滴由于重力的作用流速也減小，蒸汽在分離管34與進汽管35之間的空間中進行汽水分離，進汽管35與分離管34采用的連接方式中提供了水滴落下的通道，部分水滴在重力的作用下沿分離管內壁側向下流動。這個過程是蒸汽中汽與水第一次分離。
[0069]進汽管端分離器34與連接管37連接，連接管37管徑比分離器34小，連接管37進口端設置圓缺孔板一 36，蒸汽通過圓缺孔板一 36進行節流，流體的流通面積減小，孔板的節流作用使得蒸汽的壓力下降，蒸汽流的流速增加，大部分蒸汽擠過節流扇形孔，蒸汽流速又因流通面積的增大和流束擴散而減小。在連接管37的出口端設置了一個與連接管進口端相同尺寸的圓缺孔板二 38，擴散的蒸汽流束又在此處減速增壓，蒸汽通過孔板后流通面積再次增大，流束再次擴散。這個過程中蒸汽流束由于孔板的節流以及液滴的重量、慣性作用，水分較多地被分離出來，是蒸汽氣流高效分離的區段。蒸汽在連接管內進行第二、第三次汽水分尚。
[0070]連接管37與出汽管端分離管34之間管徑不同，蒸汽從連接管37出來后流動截面積發生較大變化，流動速度增加，流束擴散作用增加，在分離管34中再次分離。連接管37出口處設置一個多孔孔板39，用于蒸汽中汽與水的多次分離，蒸汽通過多孔孔板39的多個小孔后在汽水分離器中較好的分離出干蒸汽與水，實現蒸汽中汽與水的第四次分離。出汽管40與分離器34之間存在空間，蒸汽在進入出汽管40后流動截面積發生變化，蒸汽內部的汽與水進行再次分離，實現蒸汽中汽與水的第五次分離。整個過程中蒸汽進行汽水分離的位置包括進汽管與分離管之間、分離管與連接管接口處、圓缺孔板一、圓缺孔板二、多孔孔板以及出汽管與分離管之間。最終分離出來的水滴由于重力的作用向下流動最終通過出水口排出汽水分尚器外。
[0071]優選的，上述分離器設置在閃蒸器的出口位置上，所述出水口與閃蒸器的出水口連接，用以分離蒸汽和水，避免水進入汽輪機中。
[0072]通過多次的實驗，得到最優的尺寸關系。所述連接管37的管徑是分離管34管徑的0.45-0.55倍，兩段分離管34的管徑相同；進汽管35和出汽管40的管徑相同，且為分離管管徑的0.45-0.55倍，進汽管伸入分離管第一段的長度為分離管第一端的長度的30-45%，出汽管伸入分離管第二段的長度為分離管第二端的長度的30-45%，分離管第一段下端與分離器殼體的下部的距離為殼體總長度的15-20%，分離管第二段上端與分離器殼體的上部的距離為殼體總長度的15-20% ;圓缺孔板一和圓缺孔板一的圓缺高度a為直徑的0.2-0.3倍。優選的，所述的多孔孔板距離分離管第二段下端的距離為第二段總長度的8-10%。
[0073]優選的，所述在至少一個熱利用裝置的進煙口安裝煙氣分離器，如圖13所示。所述煙氣入口裝置設置在余熱換熱器的進煙口的位置，以避免更多的固體燃燒顆粒進入余熱換熱器，避免積灰。
[0074]如圖13所示，煙氣入口裝置，包括可調整煙氣擋板42、煙氣除灰擋板43、殼體44、除灰管道45、煙氣入口管道46。煙氣入口管道46位于下端，是煙氣的進口端，呈圓形。來自水泥生產過程的煙氣自下而上由入口管道46進入，經過沉降除灰后由殼體44頂部中間的出口位置流出。煙氣出口端為方形，如圖14所示。除灰管道45內置于殼體55內，用于沉降和收集煙氣中的灰塵，其下方連接定期排灰機構。煙氣除灰擋板43與除灰管道45頂端相互連接，呈Y型布置，以增加收塵的面積?？烧{整擋板42設置在殼體44的頂端，與殼體44活動連接。通過改變可調整擋板44的角度能夠調整煙氣出口端的流速，以獲得較好的除塵效果。
[0075]如圖13所示，所述殼體44由下端的第一豎直段、與第一豎直段相連的向外的傾斜段、與傾斜段相連的第二豎直段以及位于頂端的與第二豎直段相連的水平段組成，所述的可調整煙氣擋板42與水平段的另一端部相連，圍繞著水平段的另一端部調整角度；所述的第一豎直段構成了煙氣的入口，所述除灰管道45從煙氣入口中深入到殼體44中，煙氣除灰擋板43與除灰管道45的位于殼體44內的上部端部相連；在豎直方向上，所述的煙氣除灰擋板43的上端和下端位于第二豎直段的上端和下端之間；所述傾斜段向外傾斜，使得煙氣的流通面積增加，降低了煙氣的流速，然后通過第二豎直段，煙氣的流通面積基本上保持不變，最后因為第二豎直段的存在，使得煙氣改變流動方向。
[0076]第一豎直段可以是如圖14所示的圓管，也可以是方管或者其他結構。
[0077]在實施過程中，煙氣經由煙氣入口管道進入煙氣入口裝置，通過由煙氣入口管道和除灰管道形成的空間，此時煙氣的流通面積較小，對應的流速較大。在煙氣上升過程中，煙氣的流通面積逐漸增加，流速逐漸降低，所含灰塵與煙氣逐漸分離，此事發生了第一次分離。在氣流繼續上升時，由于受到煙氣除灰擋板17的阻礙，煙氣發生偏轉，煙氣中的灰塵受到重力以及慣性力的作用，灰塵與煙氣進行第二次分離。在煙氣繼續上升的過程中，因為水平段的原因，煙氣進行了拐彎，在拐彎過程中，灰塵和煙氣進行了第三次分離；隨著煙氣的繼續流動，可調整煙氣擋板與煙氣除灰擋板之間形成一個與煙氣流動方向相反的通道，煙氣流過此處通道時流動中受到較大擾動，由于慣性、重力以及可調整擋板與煙氣除灰擋板的阻礙作用，煙氣與灰塵第四次分離。該區域是煙氣與灰塵高效分離的區域。分離出的灰塵落入除灰管道中聚積，積灰達到一定的程度時，打開除灰管道底部的放灰口實施排灰。通過調整可調整擋板的角度，既能夠形成特定的煙氣彎曲型流道，又能夠調節煙氣的流通速度。因此，可調整煙氣擋板和煙氣除灰擋板的結構能夠實現煙氣的多次高效除塵，很大程度的減少了煙道內設備積灰問題，又提高了煙氣進入換熱器后的換熱效率。
[0078]對于上述的四次分離，其中最主要的是第四次分離，此時分離的灰塵最多，對于前三次分離的灰塵，相對的較少，因此沒有單獨設置除灰的裝置。
[0079]作為一個優選，所述的煙氣通過單獨的煙氣管道46進入殼體內，如圖14所示，在此種情況下，前三次分離的灰塵可以落入第一豎直段和煙氣管道46之間的空間，然后在第一豎直段和煙氣管道46之間的空間設置除灰裝置，定期除灰。
[0080]優選的，煙氣管道46伸入的殼體內的高度要高于第一豎直段的高度。
[0081]對于上述兩種實施例，作為一個優選，所述的煙氣除灰擋板的端部與水平段的與可調整煙氣擋板連接的端部在豎直方向上對齊，所述的煙氣除灰擋板與水平方向的夾角為15-40°，所述的傾斜段與水平方向的夾角為20-45°，在豎直方向上，第二豎直段的高度是傾斜段高度的2.5-5.6倍。
[0082]優選的，水平段的與可調整煙氣擋板連接的端部與第一豎直段在豎直方向上對齊。
[0083]雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種水泥回轉窯余熱利用系統，包括水泥回轉窯、多個熱利用裝置，所述水泥回轉窯產生的煙氣經過熱利用裝置進行換熱后，從尾部煙道排走；多個熱利用裝置所在的管路為并聯結構，所述的熱利用裝置所在的管路的換熱后的煙氣混合后進入尾部煙道； 所述至少一個熱利用裝置入口設置煙氣分離器，所述煙氣分離器包括可調整煙氣擋板、煙氣除灰擋板、殼體、除灰管道、煙氣入口管道，煙氣入口管道位于下端，煙氣出口端位于上端，除灰管道內置于殼體內，用于沉降和收集煙氣中的灰塵，其下方連接定期排灰機構；所述殼體由下端的第一豎直段、與第一豎直段相連的向外的傾斜段、與傾斜段相連的第二豎直段以及位于頂端的與第二豎直段相連的水平段組成，所述的可調整煙氣擋板與水平段的另一端部相連，圍繞著水平段的另一端部調整角度；所述的第一豎直段構成了煙氣的入口，所述除灰管道從煙氣入口中深入到殼體中，煙氣除灰擋板與除灰管道的位于殼體內的上部端部相連；在豎直方向上，所述的煙氣除灰擋板的上端和下端位于第二豎直段的上端和下端之間。
【文檔編號】F27D17/00GK104296546SQ201410565872
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】程林, 杜文靜 申請人:山東省能源與環境研究院