[发明专利]一种蓄集窑尾烟室热能的二氧化碳蓄能装置

说明书

技术领域

本发明涉及环保装备技术领域，尤其涉及一种蓄集窑尾烟室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，水泥生产过程中产生大量的废弃余热，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℃废气余热和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。如回转窑的窑尾烟室850℃～1200℃的高温热辐射和热传导的热能，窑尾烟室内因温度高达850℃～1200℃导致经常性结皮粘堵影响窑况正常运行，除须标配有多个空气泡清堵外，还不得不每班数名工人穿着防护服拿着铁釺、高压水枪清理烟室内的结皮以保生产能正常运行。

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，在当前国情下缺少现实性。显然，因仅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，没有可利用水泥生产过程中其他废弃热能的装置，使得现有的CO₂循环发电技术并不适合我国国情的水泥行业。

至今，国内外尚未见有可利用回转窑窑尾烟室850℃～1200℃高温辐射和热传导热能直接对超临界CO₂蓄能的研究和实践，为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，迫切需要一种可利用窑尾烟室内850℃～1200℃高温辐射和热传导热能供应CO₂发电的CO₂蓄能装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，可直接利用水泥生产线的窑尾烟室内850℃～1200℃高温辐射和传导热能的蓄集窑尾烟室热能的二氧化碳蓄能装置。

本发明解决其技术方案所采用的技术方案是：

一种蓄集窑尾烟室热能的二氧化碳蓄能装置，包括CO₂流体蓄能机构和支吊架，CO₂流体蓄能机构安装在支吊架上，CO₂流体蓄能机构设于窑尾烟室的内腔中，CO₂流体蓄能机构通过支吊架固定于窑尾烟室内壁上；

或者，CO₂流体蓄能机构嵌于窑尾烟室外侧的壳体与窑尾烟室的内壁之间的耐火材料层中，CO₂流体蓄能机构通过支吊架固定于窑尾烟室内壁或窑尾烟室外侧的壳体上。

进一步，还包括逆止阀、调节阀和安全阀，CO₂流体蓄能机构的进口管道和出口管道均伸出窑尾烟室外侧的壳体外，逆止阀设置于窑尾烟室外侧的壳体外，逆止阀安装于CO₂流体蓄能机构的进口管道上，调节阀和安全阀设置于窑尾烟室外侧的壳体外，调节阀和安全阀均安装于CO₂流体蓄能机构的出口管道上。

进一步，CO₂流体蓄能机构的出口管道上还可安装有温压感应器。