专利名称：干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制方法及其装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及新型干法水泥生产线的废气余热回收和利用，特别涉及新型干法水泥生产线 窑头熟料冷却机废气余热的回收并用于发电的领域。
背景技术：
在现有新型干法水泥窑纯低温余热发电的工艺技术中，窑头余热锅炉的热源主要来自窑 头冷却机被冷却熟料温度在60(TC 40(TC和400°C~200°C的两个冷却篦床区域的料层上部取 出的余热废气。实际应用过程中，受到熟料流量、料层厚度、篦下鼓风量、熟料粒径大小等 多种因素的影响，料层上部的废气温度往往会经常性的大幅波动，严重影响窑头余热锅炉的 蒸汽产量，进而也严重影响发电系统发电量的稳定和长时间稳定。从实际情况看，冷却机的 运行速度和其篦下的鼓风量都是由操作工凭经验进行操作的，难以在水泥生产线工况频繁波 动的情况下保证水泥熟料冷却效果的稳定，也很难保证其篦上热风温度的稳定。同时，按现 有新型干法水泥生产线纯低温余热发电工艺技术建设相应余热发电装置以后，仍有100-150 °。左右大量的约占窑头总余热资源的20%左右的低温余热未被利用。
发明内容
本发明的目的是在保证水泥熟料按水泥工艺技术要求得到有效冷却的前提下，通过对 冷却机实施热风循环的技术措施、通过对冷却机内料层厚度和其篦下鼓风量的控制和调节， 来稳定和提高窑头余热锅炉从冷却机取风的温度，以促进余热锅炉蒸汽产量和余热发电系统 发电量的稳定和提高，同时，提高窑头冷却机废气余热资源的综合利用效率。
本发明的原理是在保证冷却机出料温度符合新型干法水泥生产要求的基础上，在窑头 冷却机被冷却熟料温度在60(TC 20(TC范围内的冷却篦床区域内，通过有效控制冷却机内的 料层厚度和提高对应该区域用于熟料冷却的冷却风温度，来控制和提高与熟料换热后料层上 部的热风温度。根据对应料层上部的热风温度，冷却机内的料层厚度和冷却风的温度可以进 行调整。料层上部热风温度较高时，降低冷却机内的料层厚度和冷却风温度，反之则增加冷 却机内的料层厚度和冷却风温度。同时，按照冷却机的熟料出料的温度，冷却风的风量也可 以进行调整，出料温度较高时，增加冷却风的风量，反之则减少冷却风的风量。
本发明的技术方案是干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制方法，其特征 在于A、对冷却机篦床上被冷却的熟料的出料温度进行适时动态测量；B、对冷却机篦床的篦速进行适时动态监控；C、通过对被冷却的熟料的出料温度和冷却机篦床篦速的动态调整， 进而调整和控制冷却机冷却篦床上的熟料料层厚度；D、在窑头冷却机被冷却熟料温度在600
'C-20(TC的冷却篦床区域，增加对应篦下鼓风机引用头对空排放的温度在80'C-12(TC的头排 废气分别引至窑头冷却机被冷却水泥熟料温度在60(TC-40(TC和40(TC-200。C的两个冷却篦床 区域所对应的篦下鼓风机入口 ，经鼓风机分别鼓入对应的冷却篦床区域用作水泥熟料冷却的 冷却风，全部或部分替代原来鼓入该两个冷却区域的环境空气；E、在60(TC-40(TC和40(TC-200 'C的两个冷却篦床区域冷却风与水泥熟料进行换热后，把500'C-350'C和35(TC-20CrC范围内 的热风从设在该两个冷却篦床区域的冷却机上部的取风口取出，送至余热发电系统中窑头余 热锅炉；F、经换热降温后的热风从窑头余热锅炉的排烟口排出，经原水泥窑系统除尘器、窑 头引风机再次引至窑头排空烟囱；G、依据被冷却机冷却的熟料的出料温度，来控制引至窑头 冷却机被冷却水泥熟料温度在60(TC-40(TC和40(TC-20(rC的两个冷却篦床区域所对应的篦下 鼓风机入口的风温和风量，进而调整了送至余热发电系统中窑头余热锅炉的废热风风温和风 量，从而完成头排废气及其余热资源的循环再利用。所述的热风循环的冷却风温度是根据窑 头余热锅炉取风温度的实际状况，可实时自动调整和控制。所述的冷却风的实际工作风量是 根据冷却机的实际熟料出料温度，可实时自动调整和控制。
干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制装置，它由新型干法水泥窑窑头冷 却机、篦下鼓风机、窑头余热锅炉系统、窑头除尘器、窑头引风机、烟囱和中央控制装置， 及其引风、排风管道，其特征在于在冷却机二风室的顶部增设至少一台高温型雷达物位测 量仪，直接测量冷却机内实际的料层厚度；在冷却机出料口处增设一台红外温度测量仪，直 接测量冷却机内水泥熟料的实际温度；在中央控制装置中增设了与高温型雷达物位测量仪连 接通路，并设有控制冷却机篦速回路，在中央控制装置中增设了与红外温度测量仪连接通路， 并设有控制鼓风机输出风量的回路；在窑头冷却机被冷却熟料温度在60(rC-20(TC的冷却篦床 区域，对应各供风风室的风机换成大风量、高全压的风机，每台风机釆用变频托动，作为对 应篦下的鼓风机，以及对应篦下鼓风机引用头排废气的取风、引风装置及其风温、风量调节 装置等构成废热风的循环利用装置。经鼓风机的冷却风与水泥熟料进行换热后，再从设在该 两个冷却篦床区域的冷却机上部的热风取风口取出，送至余热发电系统中窑头余热锅炉，经 换热降温后的热风从窑头余热锅炉的排烟口排出，经原有除尘器、窑头引风机、窑头排空烟 囱排放。所述的冷却风的取风位置设在水泥生产线窑头排风机出口后的排空烟囱上。所述的 料厚测试仪直接测量的数据，送到中央控制装置中，经过分析、处理，再根据处理后的数据 由中央控制装置对料层厚度和物料温度进行适时稳定控制。所述的高温型雷达物位测量仪直接安装在冷却机二风室的顶部，并对高温型雷达物位测量仪进行冷却。
在生产过程中，窑头冷却机被冷却熟料温度在60(TC 20(TC的冷却篦床区域，增加对应 篦下鼓风机引用头排废气的取风、引风装置和风温、风量调节装置，将窑头余热锅炉排气与 冷却机直接排气相混合后的，经窑头废气除尘装置除尘后的，温度在80。C 12(TC的，原来全 部直接对空排放的头排废气(简称热风)，分别引至窑头冷却机被冷却水泥熟料温度在60(TC 40(TC和4(XrC 20(TC的两个冷却篦床区域所对应的篦下鼓风机入口，经鼓风机分别鼓入对 应的冷却篦床区域用作水泥熟料冷却的冷却风，全部或部分替代原来鼓入该两个冷却区域的 环境空气，此冷却风与水泥熟料进行换热后，再从设在该两个冷却篦床区域上部的热风取风 口取出，送至余热发电系统中窑头余热锅炉，经换热降温后的热风从窑头佘热锅炉的排烟口 排出，经除尘器和窑头引风机后再次送至窑头排空烟囱，完成头排废气及其余热资源的循环 再利用；2)在冷却机二风室的顶部增设一台高温型雷达物位测量仪，直接测量冷却机内实际 的料层厚度；3)在冷却机出料口处增设一台红外温度测量仪，直接测量冷却机内实际的料层 温度；4)以所需的料层厚度做给定值，增设一套料层厚度的自动控制回路，当料层厚度超过 设定值值时，适当提高冷却机的运行速度，若料层厚度低于设定值时，则适当降低冷却机的 运行速度，实施料层厚度的适时自动控制，使实际料层厚度始终保持在其对应的设定值附近； 5)以所需冷却机篦上热风温度做给定值，增设一套冷却机篦上风温的自动控制回路，当篦上 热风温度超过设定值时，适当增加其对应的篦下鼓风机入口热、冷风阀的开度，若蓖上热风 温度低于设定值时，则适当减少其对应的篦下鼓风机入口热、冷风阀的开度，实施篦上热风 温度的实时自动控制，使实际篦上热风温度始终保持在其对应的设定值附近，同时，在保证 篦上热风温度的基础上，尽量提高篦上热风风量。
所述的引用头排废气的取风装置和风温、风量调节装置，由设在头排废气排空烟囱上的 取风调节阀，输送总热风的热风总管，将热风分别送至被冷却熟料温度在600'C 40(TC和400 X^20(TC两个冷却篦床区域所对应篦下鼓风机入口的热风支管，设在热风支管上鼓风机进口 前的热风调节阀和冷风调节阀，以及用于鼓风机变速传动的变频调速器等共同构成。
本发明的优点在于在保证水泥熟料得到充分冷却的同时，可以稳定和提高窑头余热锅 炉从冷却机的取风温度，进而稳定和提高余热锅炉进风温度和产汽量，稳定和提高余热发电 的发电量，同时，提高水泥窑余热资源的综合利用率。
图1为新型干法水泥生产线窑系统流程简图； 图;2为本发明冷却机热风循环系统流程图；图3为本发明冷却机料层厚度和出料温度测量示意图4为本发明冷却机热风循环控制原理图5为本发明冷却机料层厚度控制逻辑图6为本发明2000t/d水泥生产线冷却机热风循环系统流程图。
图中1-熟料冷却机，2-旋转窑，3-三次风管，4-熟料破碎机，5-熟料提升机，6-冷却机 直接排风管，7-除尘器，8-窑头引风机，9-窑头烟囱，10-熟料温度在60(TC 40(TC的冷却区 域，11-熟料温度在400"C 20(TC的冷却区域，12-熟料温度在20(TC 100。C的冷却区域，13-余热发电中温风取风管，14-余热发电低温风取风管，15-取风调节阀，16-总热风调节阀，17-热风鼓风机，18-热风鼓风机，19-热风调节阀，20-扭风调节阀，21-冷风调节阀，22-冷风调 节阀，23-料层厚度测量仪，24-出料温度测量仪。 具体实施例
以2000t/d新型干法水泥线4.5MW余热发电项目中得到了具体实际的应用为例。该水泥 生产线于2005年投产，余热发电于2007年5月并网发电。由于水泥生产线工艺参数的经常 性大幅度波动，余热发电系统经常性受到严重影响，窑头余热锅炉产汽量波动较大，余热发 电系统运行不太正常。因此，水泥厂决定增加冷却机的热风循环及控制方法，以稳定和提高 窑头余热锅炉炉的蒸汽产量。为了不影响水泥生产线相关工艺的稳定、安全运行，本应用案 例中，采用热风循环及控制方法独立自成系统的技术方案，可根据余热发电和水泥生产线的 实际运行情况和要求灵活投入和解列。
工艺和装置在窑头排烟烟囱上设置一个取风调节阀(15)，(括号内的数字为附图中的 设备编号，以下同)，增加自排烟烟囱到冷却机4、 5风室篦下的输送热风的热风总管和分封 支管，并在热风总管上增设总热风调节阀(16)，并更换原4风室(10)、 5风室(11)的鼓 风机(17、 18)，并在4、 5风室鼓风机(17、 18)的进口处分别设置相应的热风调节阀(19、 20)和冷风调节阀(21、 22)，如图6。在篦冷机一段二风室顶部装设置一台进口雷达料位计
(23)，该雷达料位计工作温度为120(TC，考虑到安全因素，加装一套压缩空气冷却装置， 保证料位计能够正常工作;在篦冷机二段五风室顶部装设置一台进口雷达料位计(24)，该雷 达料位计工作温度为60(TC，考虑到五风室正常熟料温度为450-30(TC，该区域不需要设置冷 却装置，如图6。
控制和调节
1、水泥生产线刚启动时，冷却机热风循环系统不能马上投入。要求取风调节阀(15)、 4风室冷风阀、21)、 5风室冷风阀(22)处于全开状态，要求4风室热风阀(19)、 5风室热风 阀(20)处于全关状态。
2、水泥生产线投料正常后，冷却机热风循环系统可视实际情况适时投入。热风循环系 统投入后1)、当冷却机4风室的引风风温低于余热发电规定取风温度时，缓慢打开4风室 的热风阀(19)，同时，缓慢关闭4风室的冷风阀门(21);反之，则缓慢关闭4风室的热风 阀(19)，同时，缓慢打开4风室的冷风阀门(21)。 2)、当冷却机5风室的引风风温低于余 热发电规定取风温度时，缓慢打开5风室的热风阀(20)，同时，缓慢关闭5风室的冷风阀门 (22);反之，则缓慢关闭4风室的热风阀(20)，同时，缓慢打开5风室的冷风阀门(22)。 3)、根据熟料冷却的实际情况，通过调整相应鼓风机变频调速器的转速，鼓入4风室(10)、 5风室(11)的冷却风量可以实时进行调节。4)、两台料位计的测量信号通过电缆送到中控 室DCS系统，通过专家系统软件分析后，将原來的主要(主要)测量参数篦下压力作为新型 控制方法的前馈信号，通过调节器的调节，直接控制变频调速电机来控制篦板的运动速度， 将篦冷机料层厚度相应控制在400士80mm， 二段料层厚度稳定控制在500士50mm，料层厚度 稳定以后，二风室废气温度也稳定在900土50'C，五风室废气温度稳定在340士2(TC。
在具体应用案例中，上述调节由设置在DCS系统中的相应自动调节或控制功能自动完 成，必要时也可手动操作，操作逻辑如图4、图5。
该应用案例于2008年3月完成相应工程施工并投入使用。经三个多月的实际运行和实 际验证，该冷却机热风循环系统及控制方法各部分运行正常，对窑头余热锅炉蒸汽产量的稳 定和提高有明显的效果，达到了本发明和应用工程设计的预期目标。
权利要求
1、干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制方法，其特征在于A、对冷却机篦床上被冷却的熟料的出料温度进行适时动态测量；B、对冷却机篦床的篦速进行适时动态监控；C、通过对被冷却的熟料的出料温度和冷却机篦床篦速的动态调整，进而调整和控制冷却机冷却篦床上的熟料料层厚度；D、在窑头冷却机被冷却熟料温度在600℃-200℃的冷却篦床区域，增加对应篦下鼓风机引用头对空排放的温度在80℃-120℃的头排废气分别引至窑头冷却机被冷却水泥熟料温度在600℃-400℃和400℃-200℃的两个冷却篦床区域所对应的篦下鼓风机入口，经鼓风机分别鼓入对应的冷却篦床区域用作水泥熟料冷却的冷却风，全部或部分替代原来鼓入该两个冷却区域的环境空气；E、在600℃-400℃和400℃-200℃的两个冷却篦床区域冷却风与水泥熟料进行换热后，把500℃-350℃和350℃-200℃范围内的热风从设在该两个冷却篦床区域的冷却机上部的取风口取出，送至余热发电系统中窑头余热锅炉；F、经换热降温后的热风从窑头余热锅炉的排烟口排出，经原水泥窑系统除尘器、窑头引风机再次引至窑头排空烟囱；G、依据被冷却机冷却的熟料的出料温度，来控制引至窑头冷却机被冷却水泥熟料温度在600℃-400℃和400℃-200℃的两个冷却篦床区域所对应的篦下鼓风机入口的风温和风量，进而调整了送至余热发电系统中窑头余热锅炉的废热风风温和风量，从而完成头排废气及其余热资源的循环再利用。
2、 根据权利要求l所述的干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制方法，其特 征在于所述的热风循环的冷却风温度是根据窑头余热锅炉取风温度的实际状况，可实时自 动调整和控制。
3、 根据权利要求l所述的干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制方法，其特 征在于所述的冷却风的实际工作风量是根据冷却机的实际熟料出料温度，可实时自动调整 和控制。
4、 干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制装置，它由新型干法水泥窑窑头冷却机、篦下鼓风机、窑头余热锅炉系统、窑头除尘器、窑头引风机、烟囱和中央控制装置，及其引风、排风管道，其特征在于在冷却机二风室的顶部增设至少一台高温型雷达物位测量仪，直接测量冷却机内实际的料层厚度；在冷却机出料口处增设一台红外温度测量仪，直 接测量冷却机内水泥熟料的实际温度；在中央控制装置中增设了与高温型雷达物位测量仪连 接通路，并设有控制冷却机篦速回路，在中央控制装置中增设了与红外温度测量仪连接通路， 并设有控制鼓风机输出风量的回路；在窑头冷却机被冷却熟料温度在60(rC-20(TC的冷却篦床 区域，对应各供风风室的风机换成大风量、高全压的风机，每台风机采用变频托动，作为对 应篦下的鼓风机，以及对应篦下鼓风机引用头排废气的取风、引风装置及其风温、风量调节 装置等构成废热风的循环利用装置。经鼓风机的冷却风与水泥熟料进行换热后，再从设在该 两个冷却篦床区域的冷却机上部的热风取风口取出，送至余热发电系统中窑头余热锅炉，经 换热降温后的热风从窑头余热锅炉的排烟口排出，经原有除尘器、窑头引风机、窑头排空烟 囱排放。
5、 根据权利要求4所述的干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制装置，其特 征在于所述的冷却风的取风位置设在水泥生产线窑头排风机出口后的排空烟囱上。
6、 根据权利要求4所述的干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制装置，其特 征是所述的料厚测试仪直接测量的数据，送到中央控制装置中，经过分析、处理，再根据 处理后的数据由中央控制装置对料层厚度和物料温度进行适时稳定控制。
7、 根据权利要求4所述的干法水泥余热利用中窑头余热锅炉取风工艺的控制装置，其特 征是所述的高温型雷达物位测量仪直接安装在冷却机二风室的顶部，并对高温型雷达物位 测量仪进行冷却。
全文摘要
本发明涉及新型干法水泥生产线窑头熟料冷却机废气余热的回收并用于发电的领域。在窑头冷却机被冷却熟料温度在600℃～200℃的冷却箅床区域和保证冷却机出料温度符合要求的基础上，通过利用对空排放的温度在80℃-120℃的头排废气作为对应该区域用于熟料冷却的冷却风，并有效控制冷却机内的料层厚度和提高对应该区域用于熟料冷却的冷却风温度，来控制和提高与熟料换热后料层上部的热风温度。根据对应料层上部的热风温度，冷却机内的料层厚度和冷却风的温度可以进行实时调控。优点在于进而稳定和提高余热锅炉进风温度和产汽量，稳定和提高余热发电的发电量，同时，提高水泥窑余热资源的综合利用率。
文档编号C04B7/47GK101407382SQ200810233558
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者常光明, 张自毅, 徐圣杰, 明 李, 杨振立 申请人:昆明阳光基业股份有限公司