水泥窑热水余热锅炉的制作方法

本实用新型涉及一种水泥窑热水余热锅炉，属于余热锅炉技术领域。

背景技术：

随着我国经济的不断增长，资源相对不足的矛盾日益突出。开展资源综合利用，积极响应国家的节能减排政策，创建节能型、环保型企业，并通过余热回收利用降低生产成本，提高企业效益。

我国水泥生产企业遍布各地，规模大小不一，生产条件、设备条件也各不相同。虽然很多企业安装窑头、窑尾余热回收发电系统，以降低生产成本、节能减排。但是窑筒体表面余热回收，始终不受人们关注，然而它的回收价值非常可观。

一般情况窑筒体内部工况温度为900-1700℃，在采用各种隔热措施后，窑筒体表面温度沿轴向分布变化范围为250-350℃，平均温度为300℃左右，窑筒体表面温度较高部分，还需使用风机冷却，年耗电量很大。回转窑筒体表面散热占系统表面散热的比重较大，此处的热量损失比较集中，相对易于回收。

本实用新型水泥窑热水余热锅炉，按照简洁可靠、方便检修维护的原则，合理配置余热利用系统方案，优化系统设计；通过在回转窑筒体上安装弧形受热面的水泥窑热水余热锅炉，充分吸收回转窑筒体表面的热量产生符合相应参数的热水，用于发电，是一项环保、节能、增效减排的工程，其经济效益、社会效益显著。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在窑筒体表面温度较高，需使用风机冷却，耗电量大，并且回转窑筒体表面散热损失大，未被回收利用的问题，进而提供一种水泥窑热水余热锅炉。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种水泥窑热水余热锅炉，包括：锅炉给水管、第一连接管、窑尾下部受热面、第二连接管、第一中间集箱、第三连接管、窑尾上部受热面、第四连接管、第一热水管、第五连接管、窑中下部受热面、第六连接管、第二中间集箱、第七连接管、窑中上部受热面、窑头下部受热面、窑头上部受热面、第八连接管、第二热水管、热水汇总管、上集箱、鳍片管、两侧护板、下集箱和保温保护层；

所述锅炉给水管一端与外部给水系统连接，另一端通过第一连接管与窑尾下部受热面相连通，窑尾下部受热面通过第二连接管与第一中间集箱相连通，第一中间集箱与窑尾上部受热面通过第三连接管相连通，窑尾上部受热面通过第四连接管与第一热水管连接；第一热水管通过第五连接管分别与窑中下部受热面和窑头下部受热面相连通，窑中下部受热面和窑头下部受热面分别通过第六连接管与第二中间集箱相连通，第二中间集箱通过第七连接管分别与窑中上部受热面和窑头上部受热面相连通，窑中上部受热面和窑头上部受热面分别通过第八连接管与第二热水管连接，第二热水管与热水汇总管连接，热水汇总管与窑头窑尾余热锅炉相连通；

其中，窑尾下部受热面、窑尾上部受热面、窑中下部受热面、窑中上部受热面、窑头下部受热面和窑头上部受热面为受热面模块；每组受热面模块由上集箱、鳍片管、两侧护板、下集箱和保温保护层组成；所述上集箱和下集箱通过鳍片管相连接，上集箱、鳍片管和下集箱的内外两侧设置有两侧护板，保温保护层设置在受热面模块的最外侧。

所述每组受热面模块为四分之一圆弧结构，沿水泥窑筒体圆周弧形布置，受热面模块内表面和水泥窑筒体外表面之间留出受热面与窑体间隙。

所述水泥窑筒体周向的受热面模块采用c型布置，布置时预留窑体筒扫区域，并且避开检修人孔、轮带和窑体风机冷却区域。

所述受热面模块固定在受热面钢结构及固定装置上。

所述鳍片管为开齿式鳍片管或者螺旋式鳍片管。

所述保温保护层采用方管制作同尺寸的标准骨架，骨架内填充保温岩棉。

所述保温保护层上均设置有可随时拆除安装的冷却门。

所述每组受热面模块设置有单独的控制阀门。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型水泥窑热水余热锅炉在余热回收过程中不产生任何污染，该技术符合国家产业政策的绿色发电节能技术，是一种环保、节能、减排并且符合可持续发展要求的循环经济技术，此项技术的经济效益非常显著，水泥窑热水余热锅炉可产出符合原发电系统中余热锅炉所需参数的热水，并将该热水引入原余热锅炉，可以增加发电量。

本水泥窑热水余热锅炉是典型的余热资源利用的锅炉，水泥窑热水余热锅炉结合水泥生产线，充分利用在筒体周围布置环形受热面，吸收水泥回转窑表面的辐射热，减少了水泥窑筒体的表面热损失，降低了水泥窑的原煤消耗，同时又减少了窑筒体的辐射热损失对环境造成的热污染，并且可以产生相当大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型水泥窑热水余热锅炉的结构示意图。

图2为本实用新型图1的a-a剖视图。

图3为本实用新型图1的b-b剖视图。

图4为本实用新型图1的c-c剖视图。

图5为本实用新型水泥窑热水余热锅炉的窑体上部受热面结构示意图。

图6为本实用新型图5的结构示意侧视图。

图7为本实用新型图5中的开齿式鳍片管形式ⅰ的结构示意图。

图8为本实用新型图5中的螺旋式鳍片管形式ⅱ的结构示意图。

图9为本实用新型水泥窑热水余热锅炉的窑体下部受热面结构示意图。

图10为本实用新型图6的结构示意侧视图。

图11为本实用新型图6中的开齿式鳍片管形式ⅰ的结构示意图。

图12为本实用新型图6中的螺旋式鳍片管形式ⅱ的结构示意图。

图13为本实用新型水泥窑热水余热锅炉的受热面安装结构示意图。

图中的附图标记，1为锅炉给水管，2为第一连接管，3为窑尾下部受热面，4为第二连接管，5为第一中间集箱，6为第三连接管，7为窑尾上部受热面，8为第四连接管，9为第一热水管，10为第五连接管，11为窑中下部受热面，12为第六连接管，13为第二中间集箱，14为第七连接管，15为窑中上部受热面，16为窑头下部受热面，17为窑头上部受热面，18为第八连接管，19为第二热水管，20为热水汇总管，21为上集箱，22为鳍片管，23为两侧护板，24为下集箱，25为保温保护层，26为受热面与窑体间隙，27为窑体筒扫区域，28为窑体风机冷却区域，29为受热面钢结构及固定装置，30为水泥窑筒体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1至图13所示，本实施例所涉及的一种水泥窑热水余热锅炉，包括：锅炉给水管1、第一连接管2、窑尾下部受热面3、第二连接管4、第一中间集箱5、第三连接管6、窑尾上部受热面7、第四连接管8、第一热水管9、第五连接管10、窑中下部受热面11、第六连接管12、第二中间集箱13、第七连接管14、窑中上部受热面15、窑头下部受热面16、窑头上部受热面17、第八连接管18、第二热水管19、热水汇总管20、上集箱21、鳍片管22、两侧护板23、下集箱24和保温保护层25；

所述锅炉给水管1一端与外部给水系统连接，另一端通过第一连接管2与窑尾下部受热面3相连通，窑尾下部受热面3通过第二连接管4与第一中间集箱5相连通，第一中间集箱5与窑尾上部受热面7通过第三连接管6相连通，窑尾上部受热面7通过第四连接管8与第一热水管9连接；第一热水管9通过第五连接管10分别与窑中下部受热面11和窑头下部受热面16相连通，窑中下部受热面11和窑头下部受热面16分别通过第六连接管12与第二中间集箱13相连通，第二中间集箱13通过第七连接管14分别与窑中上部受热面15和窑头上部受热面17相连通，窑中上部受热面15和窑头上部受热面17分别通过第八连接管18与第二热水管19连接，第二热水管19与热水汇总管20连接，热水汇总管20与窑头窑尾余热锅炉相连通；

其中，窑尾下部受热面3、窑尾上部受热面7、窑中下部受热面11、窑中上部受热面15、窑头下部受热面16和窑头上部受热面17为受热面模块；每组受热面模块由上集箱21、鳍片管22、两侧护板23、下集箱24和保温保护层25组成；所述上集箱21和下集箱24通过鳍片管22相连接，上集箱21、鳍片管22和下集箱24的内外两侧设置有两侧护板23，保温保护层25设置在受热面模块的最外侧。

所述每组受热面模块为四分之一圆弧结构，沿水泥窑筒体30圆周弧形布置，受热面模块内表面和水泥窑筒体30外表面之间留出受热面与窑体间隙26。

所述水泥窑筒体30周向的受热面模块采用c型布置，布置时预留窑体筒扫区域27，并且避开检修人孔、轮带和窑体风机冷却区域28。

所述受热面模块固定在受热面钢结构及固定装置29上。

所述鳍片管22为开齿式鳍片管或者螺旋式鳍片管。

所述保温保护层25采用方管制作同尺寸的标准骨架，骨架内填充保温岩棉。

所述保温保护层25上均设置有可随时拆除安装的冷却门。

所述每组受热面模块设置有单独的控制阀门。

实施例1

如图1所示，水泥窑热水余热锅炉由窑尾段、窑中段、窑头段、第一热水管9、第二热水管19和热水汇总管20组成；其中，窑尾段通过第一热水管9与窑中段和窑头段相连通，窑中段和窑头段通过第二热水管19与热水汇总管20相连通，热水汇总管20与窑头窑尾余热锅炉相连通；

所述窑尾段由锅炉给水管1、第一连接管2、窑尾下部受热面3、第二连接管4、第一中间集箱5、第三连接管6、窑尾上部受热面7和第四连接管8组成；锅炉给水管1一端与外部供水系统相连通，另一端通过第一连接管2与窑尾下部受热面3相连通，窑尾下部受热面3通过第二连接管4与第一中间集箱5相连通，第一中间集箱5通过第三连接管6与窑尾上部受热面7相连通，窑尾上部受热面7通过第四连接管8与第一热水管9相连通；

所述窑中段和窑头段由第五连接管10、窑中下部受热面11、第六连接管12、第二中间集箱13、第七连接管14、窑中上部受热面15、窑头下部受热面16、窑头上部受热面17和第八连接管18组成；所述第一热水管9中的热水通过第五连接管10将热水输送到窑中下部受热面11和窑头下部受热面16，窑中下部受热面11和窑头下部受热面16通过第六连接管12引入第二中间集箱13，第二中间集箱13通过第七连接管14与窑中上部受热面15和窑头上部受热面17相连通，窑中上部受热面15和窑头上部受热面17通过第八连接管18与第二热水管19相连通；

锅炉的受热面采用模块化设计，每组受热面为一个模块，每组受热面模块为四分之一圆弧结构，沿水泥窑筒体30圆周弧形布置，受热面模块内表面和水泥窑筒体30外表面之间留出受热面与窑体间隙26，留出间隙的作用一方面是防止受热面模块与水泥窑筒体30表面发生接触，对水泥窑产生影响；另一方面是受热面对流传热的通道，受热面模块是通过辐射和对流两种传热方式吸收水泥窑筒体30表面余热的；其中，受热面模块包括：窑尾下部受热面3、窑尾上部受热面7、窑中下部受热面11、窑中上部受热面15、窑头下部受热面16和窑头上部受热面17；每组受热面模块由上集箱21、鳍片管22、两侧护板23、下集箱24和保温保护层25组成；所述上集箱21和下集箱24通过鳍片管22相连接，上集箱21、鳍片管22和下集箱24的内外两侧设置有两侧护板23，保温保护层25设置在受热面模块的最外侧；并且受热面模块在水泥窑筒体30周向采用c型布置，布置时预留窑体筒扫区域27，不影响正常水泥窑筒体30的温度扫描；除此之外，受热面模块布置时还应避开检修人孔、轮带及窑体风机冷却区域28，以上区域不布置受热面。

如图2所示，窑头段在水泥窑筒体30外侧圆周弧形布置的受热面模块为窑头下部受热面16和窑头上部受热面17，窑头下部受热面16位于窑头上部受热面17的下部，窑头下部受热面16和窑头上部受热面17内表面和水泥窑筒体30外表面之间留出受热面与窑体间隙26，并且窑头下部受热面16和窑头上部受热面17布置时预留窑体筒扫区域27，以及避开检修人孔、轮带和窑体风机冷却区域28，保温保护层25设置在受热面模块的最外侧。

如图3所示，窑中段在水泥窑筒体30外侧圆周弧形布置的受热面模块为窑中下部受热面11和窑中上部受热面15，窑中下部受热面11位于窑中上部受热面15的下部，窑中下部受热面11和窑中上部受热面15内表面和水泥窑筒体30外表面之间留出受热面与窑体间隙26，并且窑中下部受热面11和窑中上部受热面15布置时预留窑体筒扫区域27，以及避开检修人孔、轮带和窑体风机冷却区域28，保温保护层25设置在受热面模块的最外侧。

如图4所示，窑尾段在水泥窑筒体30外侧圆周弧形布置的受热面模块为窑尾下部受热面3和窑尾上部受热面7，窑尾下部受热面3位于窑尾上部受热面7的下部，窑尾下部受热面3和窑尾上部受热面7内表面和水泥窑筒体30外表面之间留出受热面与窑体间隙26，并且窑尾下部受热面3和窑尾上部受热面7布置时预留窑体筒扫区域27，以及避开检修人孔、轮带区域，保温保护层25设置在受热面模块的最外侧，由于窑尾部分通常不设置窑体冷却风机，所以窑尾可以不用预留风机冷却区域。

如图5、图6所示，窑体上部受热面包括：窑尾上部受热面7、窑中上部受热面15和窑头上部受热面17；窑体上部受热面模块由上集箱21、鳍片管22、两侧护板23、下集箱24和保温保护层25组成；所述上集箱21和下集箱24通过鳍片管22相连接，上集箱21、鳍片管22和下集箱24的内外两侧设置有两侧护板23，保温保护层25设置在受热面模块的最外侧。受热面的鳍片管22可以采用两种结构型式中任何一种型式：如图7所示，鳍片管形式ⅰ：开齿式鳍片管，或者如图8所示，鳍片管形式ⅱ：螺旋式鳍片管均可。

如图9、图10所示，窑体下部受热面包括：窑尾下部受热面3、窑中下部受热面11和窑头下部受热面16；窑体下部受热面模块由上集箱21、鳍片管22、两侧护板23、下集箱24、保温保护层25组成；所述上集箱21和下集箱24通过鳍片管22相连接，上集箱21、鳍片管22和下集箱24的内外两侧设置有两侧护板23；保温保护层25设置在受热面模块的最外侧。受热面的鳍片管22可以采用两种结构型式中任何一种型式：如图11所示，鳍片管形式ⅰ：开齿式鳍片管，或者如图12所示，鳍片管形式ⅱ：螺旋式鳍片管均可。

如图13所示，现场制作受热面钢结构及固定装置29，将受热面固定在钢结构上，本实施例中所有的接管形式均可采用骑座式焊接、插入式焊接；受热面钢结构采用焊接；受热面模块通过上下集箱上焊接的耳板，用螺栓将受热面模块固定在钢结构上。

上述的受热面模块的外侧保温的保温保护层25采用整体设计，用方管制作同尺寸的标准骨架，内填充保温岩棉。在窑体上部所有受热面整体保温上均设置可随时拆除的冷却门，当水泥窑筒体30出现局部温度过高时，拆除冷却门使窑体降温，保证窑体温度在合理范围内，水泥窑正常运行，水泥窑热水余热锅炉也可以正常使用。当水泥窑筒体30温度正常后，原有拆除的冷却门可以很方便的进行安装，不会对生产造成任何影响；受热面模块沿水泥窑筒体30圆周弧形布置，制造方便，在运行过程中，局部产生的汽泡不会积聚，随着水流自然向上移动，最终汇集到集箱内排出，运行稳定安全。

水泥窑热水余热锅炉的每组受热面为独立模块，模块间采用多组并联，每个模块用阀门单独控制，可以随时关闭任何一个模块。维修或出现故障时，每个模块可以单独进行更换和修理，不影响其它模块正常使用；受热面模块沿筒体分四部分，模块间在窑体顶部留有开口，受热面与窑体间隙26内空气在自生通风力的作用下，自下而上的流动，加强对流换热；本水泥窑热水余热锅炉采用无人执守的自动化控制系统，所量监测点数据引入到水厂原有中控室，方便观察和监测，设备运行操作和维护工作量极少。

实施例2

使用水泥窑热水余热锅炉时，锅炉给水从锅炉给水管1通过第一连接管2引入窑尾下部受热面3，加热后的水通过第二连接管4引入第一中间集箱5，第一中间集箱5的热水通过第三连接管6引入窑尾上部受热面7，热水再通过第四连接管8引入第一热水管9，第一热水管9中的热水通过第五连接管10将热水输送到窑中下部受热面11和窑头下部受热面16，窑中下部受热面11和窑头下部受热面16中的热水加热后由第六连接管12引入第二中间集箱13，第二中间集箱13的热水由第七连接管14引入窑中上部受热面15和和窑头上部受热面17，热水在窑中上部受热面15和窑头上部受热面17。加热后的水通过第八连接管18引入第二热水管19，第二热水管19中的水汇总后通过热水汇总管20将达到规定参数的热水送进水泥厂原有发电用的窑头窑尾余热锅炉，提高了原有余热锅炉蒸发量，从而增加了原发电系统的发电量。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

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