[發(fā)明專利]一種蓄集篦冷機熱能的二氧化碳蓄能裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710251482.1
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106907935A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹小林
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙紫宸科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F27D15/02
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所43205
• 代理人: 黃美玲,寧星耀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄集篦冷機熱能的二氧化碳蓄能裝置。

背景技術(shù)

眾所周知，水泥為高耗能高污染行業(yè)，水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢棄余熱，而現(xiàn)有的干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的余熱發(fā)電技術(shù)目前僅能利用窯尾預熱器排出的280℃～380℃廢氣余熱和窯頭篦冷機內(nèi)中溫段抽出的280℃～400℃廢氣余熱，尚有大量的余熱不能利用，如水泥生產(chǎn)線的篦冷機內(nèi)的200℃～1350℃的高溫輻射熱，窯頭罩下的篦冷機內(nèi)承接了來自回轉(zhuǎn)窯內(nèi)連續(xù)卸下的1250℃～1450℃高溫熟料流，盡管篦冷機的當頭裝設(shè)有成排的空氣炮用于防止高溫熟料熔結(jié)成團，但篦冷機內(nèi)頭部的熟料落料區(qū)仍經(jīng)常結(jié)塊堆雪人甚至不得不停窯清理高溫結(jié)塊，篦冷機鼓風回收的高溫余熱以二次風和三次風供應回轉(zhuǎn)窯和分解爐，中段的中溫風抽出供窯頭余熱鍋爐發(fā)電和煤磨，多余的熱風由頭排風機排出經(jīng)收塵器收塵后排空，篦冷機內(nèi)高溫熟料產(chǎn)生大量的高溫輻射熱能尚未有利用的方法或裝置。既影響窯系統(tǒng)工況、影響熟料冷卻質(zhì)量，也浪費能源增加碳排放，并對環(huán)境產(chǎn)生熱污染。

另一方面，隨著CCS技術(shù)的發(fā)展，超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)即一種以超臨界狀態(tài)的二氧化碳為工質(zhì)的布雷頓循環(huán)系統(tǒng)已受到廣泛關(guān)注，超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)主要包括熱源、高速渦輪機、高速發(fā)電機、高速壓氣機、冷卻器等，其高效換熱器是超臨界發(fā)電系統(tǒng)工程應用的基礎(chǔ)，其循環(huán)過程中的循環(huán)介質(zhì)為二氧化碳。據(jù) 中國《水泥》（2014.No.9）《利用CO2動力循環(huán)的水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)》介紹，美國俄亥俄州阿克倫城Echogen公司利用水泥廠預熱器排出的廢氣余熱和熟料冷卻機抽出的廢氣余熱設(shè)計的應用CO₂動力循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)（即釆用我國水泥企業(yè)的廢氣余熱發(fā)電的熱源，但工作介質(zhì)不同），Echogen公司目前可提供的EPS100 8MW熱機系統(tǒng)的廢換熱器在北美地區(qū)的投資達2000～2500萬美元，遠高于國內(nèi)8MW雙鍋爐整套余熱發(fā)電系統(tǒng)的投資總額（國內(nèi)水泥廠預熱器排出的廢氣余熱鍋爐和熟料冷卻機抽出的廢氣余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)總投資4000～6000萬元人民幣不等），且客觀上難以適應我國大部分水泥窯系統(tǒng)廢棄余熱溫度隨原燃材料及窯系統(tǒng)工況波動大的狀況，而高效換熱器是超臨界發(fā)電系統(tǒng)工程應用的基礎(chǔ)。再者，我國水泥企業(yè)已普及建好了預熱器排出廢氣余熱鍋爐和熟料冷卻機抽出廢氣余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)（水工作介質(zhì)），利用相同的廢氣熱源和相同的產(chǎn)出情況下，采取拆除低投資的系統(tǒng)換上高投資的系統(tǒng)，在當前國情下缺少現(xiàn)實性。顯然，因僅能利用窯頭抽出的廢氣余熱和預熱器排出的廢氣余熱，沒有可利用水泥生產(chǎn)過程中其他廢棄熱能的方法和裝置，使得現(xiàn)有的CO₂循環(huán)發(fā)電技術(shù)并不適合我國國情的水泥行業(yè)。

至今，國內(nèi)外尚未見有可利用水泥生產(chǎn)線篦冷機內(nèi)熟料1350℃～200℃高溫輻射余熱直接對超臨界CO₂蓄能的研究和實踐，為解決水泥企業(yè)的低碳減排問題，實現(xiàn)水泥企業(yè)的CO₂捕集和CO₂發(fā)電，迫切需要一種可利用篦冷機內(nèi)熟料1350℃～200℃高溫輻射/傳導余熱供應CO₂發(fā)電的CO₂蓄能裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，有利于防止篦冷機內(nèi)熟料熔結(jié)成塊的蓄集篦冷機熱能的二氧化碳蓄能裝置。使用本發(fā)明，可直接利用干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的篦冷機內(nèi)熟料1350℃～200℃強輻射與傳導熱能，將CO₂蓄能為高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體供現(xiàn)有CO₂發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是：

一種蓄集篦冷機熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機構(gòu)，CO₂流體蓄能機構(gòu)固定在篦冷機內(nèi)， CO₂流體蓄能機構(gòu)的進口管道和出口管道均伸出篦冷機外。

進一步，CO₂流體蓄能機構(gòu)用支吊架固定在篦冷機的內(nèi)端壁和/或內(nèi)側(cè)壁和/或頂板上。

進一步，還包括逆止閥、調(diào)節(jié)閥和安全閥，逆止閥設(shè)置于篦冷機外，逆止閥安裝于CO₂流體蓄能機構(gòu)的進口管道上，調(diào)節(jié)閥和安全閥設(shè)置于篦冷機外，調(diào)節(jié)閥和安全閥均安裝于CO₂流體蓄能機構(gòu)的出口管道上。

進一步，所述CO₂流體蓄能機構(gòu)為耐熱（1500℃～300℃）的箱式換熱器和/或板式換熱器和/或盤式或列管式空心管換熱器，工作介質(zhì)為CO₂流體。