[发明专利]蓄集回转窑辐射热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，尤其涉及一种可以直接蓄集水泥生产线回转窑筒体200℃～500℃高温辐射热能将CO₂蓄能为高压热态超临界CO₂流体供CO₂发电机组发电的装置。

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，既浪费能源增加碳排放，也对环境产生热污染，如回转窑的胴体（高温段达300℃～500℃）高温热辐射污染，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排出的280℃～380℃废气余热和窑头篦冷机内中温段抽取的280℃～400℃废气余热，现有的余热锅炉不能直接用来产生高温高压水蒸汽，为能减少工作环境的强烈热辐射污染和利用这些高温设备的辐射热能，申请号为201420380874.X、201420562882.6的专利申请公开了“利用回转窑胴体辐射热能供余热发电的装置”，但所涉的装置因只能用来预热锅炉用水和预热空气，不能有效解决高温设备的辐射热利用和热污染，而不能普及推广应用，现有的水泥企业为防止高温造成回转窑报废，设置成排的吹风机为回转窑的标准配置，以成排的电吹风机持续的吹冷风甚至加喷水雾来降低回转窑的胴体温度，不但增加电耗也造成热污染，电耗的增加也增加了碳排放。

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（与我国水泥企业的废气余热发电的热源相同，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（国内水泥厂预热器排出的废气余热锅炉和熟料冷却机抽取的废气余热锅炉发电系统总投资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），在利用相同的热源但产出相同的情况下，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，因仅能利用窑头抽取废气余热和预热器排出废气余热、尚没有可利用水泥生产过程中其他废弃热能的方法和装置，使得现有的CO₂循环发电技术尚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胴体200℃～500℃高温辐射热能直接对超临界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回转窑胴体200℃～500℃高温辐射热能供应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，提供一种可直接利用干法回转窑生产线的回转窑胴体200℃～500℃高温辐射热能将CO₂蓄能为高压热态超临界CO₂流体供CO₂发电机组发电的二氧化碳蓄能装置。

本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是：蓄集回转窑辐射热的二氧化碳蓄能装置，主要包括回转窑、支架、CO₂蓄能机构、逆止阀和调节阀，所述支架邻近回转窑，所述CO₂蓄能机构固定在支架上，所述逆止阀与CO₂蓄能机构的进口相连通，所述调节阀与CO₂蓄能机构的出口相连通；所述CO₂蓄能机构的工作介质为CO₂流体。

进一步，还设有安全阀，所述安全阀安装在调节阀与CO₂蓄能机构的出口之间。

进一步，还设有温压感应器，所述温压感应器安装在安全阀与CO₂蓄能机构的出口之间。