[实用新型]蓄集窑尾预热器料管高温热能的二氧化碳蓄能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保装备技术领域，具体是涉及一种蓄集窑尾预热器料管高温热能的二氧化碳蓄能装置。

背景技术

众所周知，水泥为高耗能高污染行业，水泥厂熟料的生产系统实际上是一套高温热化学反应窑炉系统，熟料生产中的实际能耗远高于热化学反应平衡所需的能耗，水泥生产过程中产生大量的废弃余热，且其中的一些高温热能客观上造成了一些不利的影响。而现有的干法回转窑生产线的余热发电技术目前仅能利用窑尾预热器出口的280℃～380℃废气余热以及窑头篦冷机中温段抽取的280℃～400℃废气余热，尚有大量的废弃热能不能利用，既浪费能源增加碳排放，也对环境产生热污染。如窑尾第五级或第六级预热器和与之相连的入窑下料管内大量的850℃～950℃高温料粉因温度偏高，极易出现液相，导致预热器锥部粘堵和下料管内的结皮粘堵，窑尾预热器和入窑下料管粘堵后，往往必须停窑清理，且清理过程极不安全。同时，窑尾烟室温度亦常随入窑下料管中粉料温度升高，加重烟室结皮，影响窑况正常运行。

另一方面，随着CCS技术的发展，超临界二氧化碳发电系统即一种以超临界状态的二氧化碳为工质的布雷顿循环系统，已受到广泛关注，超临界二氧化碳发电系统主要包括热源、高速涡轮机、高速发电机、高速压气机、冷却器等，其高效换热器是超临界发电系统工程应用的基础，其循环过程中的循环介质为二氧化碳。据 中国《水泥》（2014.No.9）《利用CO₂动力循环的水泥余热发电系统》介绍，美国俄亥俄州阿克伦城Echogen公司利用水泥厂预热器排出的废气余热和熟料冷却机抽取的废气余热设计的应用CO₂动力循环余热发电系统，即釆用的是我国水泥企业现已普及应用的废气余热发电的热源，但工作介质不同。Echogen公司目前可提供的EPS100 8MW热机系统的废热交换器，其用于窑尾预热器出口的280℃～380℃废气余热和窑头篦冷机中温段抽取的280℃～400℃废气余热的废热交换器，在北美地区的投资达2000～2500万美元，远高于国内8MW双锅炉整套余热发电系统的投资总额（国内水泥厂预热器出口废气余热锅炉和熟料冷却机抽取废气余热锅炉发电系统总投资仅4000～6000万元人民币不等），且客观上难以适应我国大部分水泥窑系统废弃余热温度随原燃材料及窑系统工况波动而温度波动大的状况，而高效换热器是超临界发电系统工程应用的基础。再者，我国水泥企业已普及建好了预热器排出废气余热锅炉和熟料冷却机抽取废气余热锅炉发电系统（以水为工作介质），在利用相同的两个废气热源、且相同产出的情况下，采取拆除低投资的系统换上高投资的系统，在当前国情下难以实现。显然，因仅有能利用窑头篦冷机中温段抽取的废气余热和预热器出口排出的废气余热的中温废气余热利用装置，没有可利用水泥生产过程中其他高温热能的装置，使得现有的超临界CO₂循环发电技术尚不适合我国国情的水泥行业。

至今，国内外尚未见有可利用窑尾预热器锥部和入窑下料管内大流量850℃～950℃高温粉料热能直接对超临界CO₂蓄能的研究或实践，也未见有以此减轻或防止预热器锥部和下料管及烟室结皮的研究或实践，为稳定窑况，解决水泥企业的低碳减排问题，实现水泥企业的CO₂捕集和CO₂发电，迫切需要一种可解决窑尾预热器和下料管粘堵并利用窑尾预热器和入窑下料管内850℃～950℃高温粉料的部分高温热能供应超临界CO₂发电的CO₂蓄能装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种蓄集窑尾预热器料管高温热能的二氧化碳蓄能装置，既可解决或大幅减轻预热器锥部、下料管及窑尾烟室内因温度过高出现液相结皮和粘堵的问题；又可利用高温粉料的热能发电。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，一种蓄集窑尾预热器料管高温热能的二氧化碳蓄能装置，包括预热器、下料管和窑尾烟室，所述预热器的下端部与下料管的上端部相连，所述下料管的下端部与窑尾烟室相连，所述下料管的管道上设有锁风翻板阀，锁风翻板阀将下料管分成阀上管和阀下管两部分，所述预热器和/或下料管和/或窑尾烟室入口处内设有CO₂蓄能机构，所述CO₂蓄能机构的进口设有介质进入管路，所述CO₂蓄能机构的出口设有介质排出管路。