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(jī)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(yù)熱器排出的280℃～380℃廢氣余熱和窯頭篦冷機(jī)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(jī)內(nèi)的200℃～1350℃的高溫輻射熱，窯頭罩下的篦冷機(jī)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(jī)的當(dāng)頭裝設(shè)有成排的空氣炮用于防止高溫熟料熔結(jié)成團(tuán)，但篦冷機(jī)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(jī)鼓風(fēng)回收的高溫余熱以二次風(fēng)和三次風(fēng)供應(yīng)回轉(zhuǎn)窯和分解爐，中段的中溫風(fēng)抽出供窯頭余熱鍋爐發(fā)電和煤磨，多余的熱風(fēng)由頭排風(fēng)機(jī)排出經(jīng)收塵器收塵后排空，篦冷機(jī)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(jī)、高速發(fā)電機(jī)、高速壓氣機(jī)、冷卻器等，其高效換熱器是超臨界發(fā)電系統(tǒng)工程應(yīng)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(yù)熱器排出的廢氣余熱和熟料冷卻機(jī)抽出的廢氣余熱設(shè)計的應(yīng)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(jī)系統(tǒng)的廢換熱器在北美地區(qū)的投資達(dá)2000～2500萬美元，遠(yuǎn)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(yù)熱器排出的廢氣余熱鍋爐和熟料冷卻機(jī)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(yīng)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(yīng)用的基礎(chǔ)。再者，我國水泥企業(yè)已普及建好了預(yù)熱器排出廢氣余熱鍋爐和熟料冷卻機(jī)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(dāng)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(yù)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(jī)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(jī)內(nèi)熟料1350℃～200℃高溫輻射/傳導(dǎo)余熱供應(yīng)CO₂發(fā)電的CO₂蓄能裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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(jī)內(nèi)熟料熔結(jié)成塊的蓄集篦冷機(jī)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(jī)內(nèi)熟料1350℃～200℃強(qiáng)輻射與傳導(dǎo)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(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)，CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)固定在篦冷機(jī)內(nèi)， CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道和出口管道均伸出篦冷機(jī)外。

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

進(jìn)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(jī)外，逆止閥安裝于CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道上，調(diào)節(jié)閥和安全閥設(shè)置于篦冷機(jī)外，調(diào)節(jié)閥和安全閥均安裝于CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道上。

進(jìn)一步，所述CO₂流體蓄能機(jī)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。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單而蓄能高效、應(yīng)用安全，可有效地將CO₂經(jīng)逆止閥送入換熱器中，直接以CO₂為工作介質(zhì)吸收蓄集高溫?zé)崮?，蓄能轉(zhuǎn)化為高能量密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體后，經(jīng)出口管道上的調(diào)節(jié)閥控制穩(wěn)定后排出，可供應(yīng)現(xiàn)有超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。本發(fā)明直接利用水泥生產(chǎn)過程中篦冷機(jī)內(nèi)200℃～1350℃高溫熟料的傳導(dǎo)與輻射熱對CO₂流體蓄能，利于熟料的快速冷卻和提高熟料冷卻質(zhì)量，防止篦冷機(jī)內(nèi)熟料熔結(jié)成塊影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。并有利于降低頭排廢氣風(fēng)溫，延長頭排風(fēng)機(jī)和頭排收塵器的使用壽命。便于水泥廠推行CO₂捕集減排與利用CO₂發(fā)電，有效增加水泥廠的余熱發(fā)電量，大幅減少水泥生產(chǎn)對外供電能的需求，利于水泥企業(yè)的節(jié)能減排和實現(xiàn)水泥的低碳生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1所示蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2所示蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例3所示蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例4所示蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例5所示蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-篦冷機(jī)，2-CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)，2a-盤式空心管換熱器，2b-板式換熱器，2c-箱式換熱器，3-支吊架，4-逆止閥，5-調(diào)節(jié)閥，6-安全閥，7-回轉(zhuǎn)窯，8-溫壓感應(yīng)器。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1:

參照圖1，一種蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2、支吊架3、逆止閥4、調(diào)節(jié)閥5和安全閥6，CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2通過支吊架3固定在篦冷機(jī)1的頂板內(nèi)壁上，逆止閥4設(shè)置于篦冷機(jī)1外，逆止閥4安裝于CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2的進(jìn)口管道上，調(diào)節(jié)閥5和安全閥6亦設(shè)置于篦冷機(jī)1外，調(diào)節(jié)閥5和安全閥6均安裝于CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2的出口管道上。

所述CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2為板式換熱器2b，工作介質(zhì)為CO₂流體。

實施例2：

參照圖2，一種蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2、支吊架3、逆止閥4、調(diào)節(jié)閥5和安全閥6，CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2用支吊架3固定在篦冷機(jī)1靠近回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)端壁上，CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2的進(jìn)口管道和出口管道均伸出篦冷機(jī)外；逆止閥4設(shè)置于篦冷機(jī)1外，逆止閥4安裝于篦冷機(jī)1內(nèi)的CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2的進(jìn)口管道上，調(diào)節(jié)閥5、安全閥6亦設(shè)置于篦冷機(jī)1外，調(diào)節(jié)閥5和安全閥6均安裝于CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2的出口管道上。

所述CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2為耐熱的箱式換熱器2c，工作介質(zhì)為CO₂流體。

實施例3：

參照圖3，一種蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2、支吊架3、逆止閥4、調(diào)節(jié)閥5、安全閥6、溫壓感應(yīng)器8，所述CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2包括盤式空心管換熱器2a和板式換熱器2b，板式換熱器2b用支吊架3固定在篦冷機(jī)1靠近回轉(zhuǎn)窯7的內(nèi)端壁上。盤式空心管換熱器2a用支吊架3固定在篦冷機(jī)1的頂板內(nèi)壁上，逆止閥4設(shè)置于篦冷機(jī)1外。盤式空心管換熱器2a的進(jìn)口管道伸出篦冷機(jī)1外，盤式空心管換熱器2a的出口管道與板式換熱器2b的進(jìn)口管道連通，板式換熱器2b的出口管道伸出篦冷機(jī)1外。逆止閥4安裝于盤式空心管換熱器2a的進(jìn)口管道上。調(diào)節(jié)閥5、安全閥6、溫壓感應(yīng)器8亦設(shè)置于篦冷機(jī)1外，調(diào)節(jié)閥5、安全閥6、溫壓感應(yīng)器8均安裝于板式換熱器2b的出口管道上。

實施例4：

參照圖4，一種蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2、支吊架3、逆止閥4、調(diào)節(jié)閥5、安全閥6，所述CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2為組合式板式換熱器2b，組合式板式換熱器2b由至少兩個板式換熱器首尾串接構(gòu)成。組合式板式換熱器2b的端部用支吊架3固定在篦冷機(jī)1靠近回轉(zhuǎn)窯7的內(nèi)端壁上，組合式板式換熱器2b的兩側(cè)通過支吊架3固定在篦冷機(jī)1的內(nèi)側(cè)壁上。組合式板式換熱器2b的進(jìn)口管道和出口管道均伸出篦冷機(jī)1外。逆止閥4設(shè)置于篦冷機(jī)1外，逆止閥4安裝于組合式板式換熱器2b的進(jìn)口管道上。調(diào)節(jié)閥5、安全閥6設(shè)置于篦冷機(jī)1外，調(diào)節(jié)閥5、安全閥6均安裝于組合式板式換熱器2b的出口管道上。上述的CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2為板式換熱器2b，工作介質(zhì)為CO₂流體。

實施例5：

參照圖5，一種蓄集篦冷機(jī)熱能的二氧化碳蓄能裝置，包括CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2、支吊架3、逆止閥4、調(diào)節(jié)閥5、安全閥6，所述CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2為盤式空心管換熱器2a，盤式空心管換熱器2a用支吊架3固定在篦冷機(jī)1的頂板內(nèi)壁、內(nèi)端壁和內(nèi)側(cè)壁上。盤式空心管換熱器2a的進(jìn)口管道和出口管道均伸出篦冷機(jī)1外。逆止閥4設(shè)置于篦冷機(jī)1外，逆止閥4安裝于盤式空心管換熱器2a的進(jìn)口管道上。調(diào)節(jié)閥5、安全閥6設(shè)置于篦冷機(jī)1外，調(diào)節(jié)閥5、安全閥6均安裝于盤式空心管換熱器2a的出口管道上。

上述的CO₂流體蓄能機(jī)構(gòu)2為盤式空心管換熱器2a，工作介質(zhì)為CO₂流體。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，蓄能高效、應(yīng)用安全，可有效地將CO₂流體經(jīng)逆止閥送入換熱器中，直接以CO₂為工作介質(zhì)吸收蓄集高溫?zé)崮?，蓄能轉(zhuǎn)化為高能量密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體后，經(jīng)出口管道上的調(diào)節(jié)閥控制穩(wěn)定后排出，可供應(yīng)現(xiàn)有超臨界CO₂發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。本發(fā)明直接利用水泥生產(chǎn)過程中篦冷機(jī)內(nèi)200℃～1350℃高溫熟料的傳導(dǎo)與輻射熱對CO₂流體蓄能，利于熟料的快速冷卻和提高熟料冷卻質(zhì)量，防止篦冷機(jī)內(nèi)熟料熔結(jié)成塊影響生產(chǎn)正常運(yùn)行；并有利于降低頭排廢氣風(fēng)溫，延長頭排風(fēng)機(jī)和頭排收塵器的使用壽命。便于水泥廠推行CO₂捕集減排與利用CO₂發(fā)電，有效增加水泥廠的余熱發(fā)電量，大幅減少水泥生產(chǎn)對外供電能的需求，利于水泥企業(yè)的節(jié)能減排和實現(xiàn)水泥的低碳生產(chǎn)。