1.本实用新型涉及水泥回转窑技术领域，具体涉及一种窑头罩废热发电装置及系统。
背景技术：
2.水泥回转窑的窑头罩作为一个连接设备，起到连接燃烧器（一次风）、回转窑（二次风）、篦冷机以及密封的作用。运行过程中，回转窑内1300℃的高温熟料落入篦冷机，篦冷机内冷却熟料产生的大量高温助燃空气和出窑熟料下落过程中在加热的高温空气汇集于窑头罩内，在窑头罩内产生高温废气，传统窑头废热锅炉只利用篦冷机中低温段的废热进行发电，致使废热发电系统大多热能不足，主蒸汽压力偏低，达不到设计的额定发电量，浪费了大量的熟料废热；而如果利用窑头罩高温废气进行发电，首先，窑头罩内1300℃的高温废热对蒸汽产生设备的耐热性有很高的要求，其次又会因为产生的过热蒸汽温度太高，直接用于发电装置会对设备造成损坏，而无法实现。因此，市场上急需一种能够利用窑头罩高温废热进行发电的设备。
技术实现要素：
3.针对相关技术中存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种窑头罩废热发电装置及系统，能够充分利用窑头罩内的高温废热，对蒸汽产生设备的冷却效果好，产生用于发电的高品质足量蒸汽。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种窑头罩废热发电装置，包括窑头罩，所述窑头罩内设有蒸汽产生装置，所述蒸汽产生装置分别设有换热介质入口以及换热介质出口，所述换热介质入口穿过窑头罩罩壁后分别连通有水箱以及外部换热介质，所述外部换热介质出口处设有第一温度检测仪，所述水箱内盛有换热介质，所述水箱出口处设有流量调节阀，所述换热介质出口穿过窑头罩罩壁后连接有集气箱，所述集气箱的输出端连接有发电系统。
6.优选的，所述窑头罩分别连通有回转窑窑头、三次风管，所述蒸汽产生装置为气体紊流导流器，所述气体紊流导流器具有高温废气吸收端、第一紊流废气排出端和第二紊流废气排出端，所述高温废气吸收端与篦冷机的高温区相连通，所述第一紊流废气排出端、第二紊流废气排出端分别与回转窑窑头、三次风管相连通。
7.所述气体紊流导流器主要由多个蛇形弯曲管间隔排列构成，所述多个蛇形弯曲管依次连通。
8.优选的，所述窑头罩还连通有四次风管，所述气体紊流导流器还具有第三紊流排出端，所述第三紊流排出端与四次风管相连通，所述四次风管连通有窑头余热锅炉，所述窑头余热锅炉产生的蒸汽输送至所述集气箱内。
9.优选的，所述换热介质出口处还设有第二温度检测仪。
10.优选的，所述外部换热介质为窑尾余热锅炉产生的蒸汽。
11.优选的，所述水箱的水平高度高于窑头罩，所述换热介质为除氧水。
12.优选的，所述气体紊流导流器由耐高温材料制成。
13.一种窑头罩废热发电系统，包括窑头罩废热发电装置，所述窑头罩废热发电系统还包括至少一个控制中心，所述控制中心的信号输入端分别与所述第一温度检测仪的信号输出端、所述第二温度检测仪的信号输出端电气连接，所述控制中心的信号输出端与所述流量调节阀的信号输入端电气连接。
14.本实用新型的有益技术效果在于：
15.1、本实用新型提供的一种窑头罩废热发电装置，包括窑头罩，所述窑头罩内设有蒸汽产生装置，所述蒸汽产生装置分别设有换热介质入口以及换热介质出口，所述换热介质入口穿过窑头罩罩壁后分别连通有水箱以及外部换热介质，所述外部换热介质出口处设有第一温度检测仪，所述水箱内盛有换热介质，所述水箱出口处设有流量调节阀，所述换热介质出口穿过窑头罩罩壁后连接有集气箱，所述集气箱的输出端连接有发电系统。
16.设备运行时，接通外部换热介质，外部换热介质通过换热介质入口进入蒸汽产生装置中，外部换热介质与窑头罩高温区内的高温废气进行充分的热交换，初次降低蒸汽产生装置表面温度的同时产生蒸汽；
17.同时，第一温度检测仪实时检测外部换热介质的温度，根据第一温度检测仪检测到的温度，打开流量调节阀并对流量调节阀进行适当调节，控制换热介质的流量大小，换热介质从换热介质入口进入蒸汽产生装置中，换热介质与外部换热介质混合，进一步降低蒸汽产生装置表面温度的同时产生新的蒸汽，混合后的蒸汽不仅量大而且温度比之前稍低，混合蒸汽通过换热介质出口进入集气箱后，再进入发电系统进行发电。
18.本实用新型在窑头罩内设置蒸汽产生装置，利用窑头罩内的高温废气先对外部换热介质进行加热，初步降低蒸汽产生装置的表面温度，再利用第一温度检测仪控制水箱内换热介质进入蒸汽产生装置的流量大小，进一步降低蒸汽产生装置表面温度，使得在窑头罩内设置蒸汽产生装置成为利用窑头罩高温废热进行发电的一种可行的方案，并且能够产生高品质、足量的蒸汽用来发电，充分利用窑头罩高温废热的同时达到更好的发电效果。
19.2、本实用新型所述窑头罩分别连通有回转窑窑头、三次风管，所述蒸汽产生装置为气体紊流导流器，所述气体紊流导流器具有高温废气吸收端、第一紊流废气排出端和第二紊流废气排出端，所述高温废气吸收端与篦冷机的高温区相连通，所述第一紊流废气排出端、第二紊流废气排出端分别与回转窑窑头、三次风管相连通；所述气体紊流导流器主要由多个蛇形弯曲管间隔排列构成，所述多个蛇形弯曲管依次连通。
20.当设备运行时，高温熟料从回转窑窑头经过窑头罩落入篦冷机中冷却，熟料冷却时产生的高温废气一部分被抽到回转窑窑头，帮助煤粉燃烧，即二次风；另一部分通过三次风管送入分解炉，预热水泥生料，即三次风；在这个过程中，由于二次风和三次风的抽风口均设在窑头罩上，会产生“抢风”的现象，为了避免二次风风量过低或三次风风量过高，在窑头罩内设置气体紊流导流器，当高温废气从高温废气吸收端通过气体紊流导流器时，多个蛇形弯曲管对高温废气进行多次无规律的分散，使高温废气从层流变成紊流，紊流高温废气从第一紊流废气排出端、第二紊流废气排出端分别向回转窑窑头、三次风管排出。
21.本实用新型在窑头罩内设置气体紊流导流器，利用多个蛇形弯曲管的直管部或弯曲管对高温废气进行碰撞、分散，使高温废气从层流变成紊流，解决了二次风和三次风的“抢风”现象，从而解决了三次风管和回转窑窑头不能同时安装在窑头罩上的难题，使高温废气通过量显著增加，改进了回转窑系统的风量平衡，增加了回转窑系统的热效率。
22.3、本实用新型所述窑头罩还连通有四次风管，所述气体紊流导流器还具有第三紊流排出端，所述第三紊流排出端与四次风管相连通，所述四次风管连通有窑头余热锅炉，所述窑头余热锅炉产生的蒸汽输送至所述集气箱内；所述换热介质出口处还设有第二温度检测仪。
23.在进入发电系统进行发电之前，利用第二温度检测仪对从换热介质出口处的蒸汽温度进行检测，如果蒸汽温度高于发电系统的额定发电温度，再次对流量调节阀进行调节，加大换热介质的流量，从而降低蒸汽的整体温度，达到发电系统的额定发电温度，避免因蒸汽温度太高而对发电系统造成损坏，同时，新加入的换热介质更进一步降低了蒸汽产生装置的表面温度并产生更多的蒸汽，经过降温的蒸汽从换热介质出口进入集气箱，与从窑头余热锅炉产生的蒸汽混合，一同进入发电系统进行发电；
24.同时，与传统的采用篦冷机低温段的废气进入废热锅炉进行发电不同，本实用新型利用四次风管将窑头罩内的高温废气送入窑头余热锅炉内进行发电，大大提高了废热发电装置的热效率。
25.4、本实用新型所述外部换热介质为窑尾余热锅炉产生的蒸汽。
26.窑尾余热锅炉产生的蒸汽温度较低，远不及窑头罩内废热的温度，利用窑尾余热锅炉产生的蒸汽作为外部换热介质，不仅能对蒸汽产生装置进行初步降温，且对窑尾余热锅炉产生的蒸汽进行二次加热，增大了发电效率。
27.5、本实用新型所述水箱的水平高度高于窑头罩，所述换热介质为除氧水。
28.利用高度差产生的势能，使得水箱内的换热介质能够顺利地运输至蒸汽发生装置，不需要额外增加运输换热介质的装置；除氧水能相较于普通的工业用水，可以有效减少整体装置在发电时产生的气震现象，减少设备损坏。
29.6、本实用新型提供的一种窑头罩废热发电系统，包括窑头罩废热发电装置，所述窑头罩废热发电系统包括至少一个控制中心，所述控制中心的信号输入端分别与所述第一温度检测仪的信号输出端、所述第二温度检测仪的信号输出端电气连接，所述控制中心的信号输出端与所述流量调节阀的信号输入端电气连接。
30.利用控制中心，可以实现对外部换热介质以及换热介质出口产生蒸汽温度的实时监测，并根据监测结果对流量调节阀进行动态调节，保证蒸汽产生装置的冷却效果以及发电系统的正常运行。
附图说明
31.图1是本实用新型实施例提供的一种窑头罩废热发电装置的结构示意图；
32.图2是本实用新型实施例提供的气体紊流导流器的结构示意图；
33.图中：10为窑头罩，101为回转窑窑头，102为三次风管，103为四次风管，20为蒸汽产生装置，201为换热介质入口，202为换热介质出口，30为水箱，301为换热介质，302为流量调节阀，40为外部换热介质，401为第一温度检测仪，50为集气箱，60为发电系统，70为气体紊流导流器，701为高温废气吸收端，702为第一紊流废气排出端，703为第二紊流废气排出端，704为第三紊流废气排出端，80为篦冷机，90为窑头余热锅炉。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
36.以下结合附图详细说明所述一种窑头罩废热发电装置及系统的具体实施方式。
37.如图1、图2所示，一种窑头罩废热发电装置，包括窑头罩10，所述窑头罩10内设有蒸汽产生装置20，所述蒸汽产生装置20分别设有换热介质入口201以及换热介质出口202，所述换热介质入口201穿过窑头罩10罩壁后分别连通有水箱30以及外部换热介质40，所述外部换热介质40出口处设有第一温度检测仪401，所述水箱30内盛有换热介质301，所述水箱30出口处设有流量调节阀302，所述换热介质出口202穿过窑头罩10罩壁后连接有集气箱50，所述集气箱50的输出端连接有发电系统60。
38.设备运行时，接通外部换热介质40，外部换热介质40通过换热介质入口201进入蒸汽产生装置20中，外部换热介质40与窑头罩10高温区内的高温废气进行充分的热交换，初次降低蒸汽产生装置20表面温度的同时产生蒸汽；
39.同时，第一温度检测仪401实时检测外部换热介质40的温度，根据第一温度检测仪401检测到的温度，打开流量调节阀302并对流量调节阀302进行适当调节，控制换热介质301的流量大小，换热介质301从换热介质入口201进入蒸汽产生装置20中，换热介质301与外部换热介质40混合，进一步降低蒸汽产生装置20表面温度的同时产生新的蒸汽，混合后的蒸汽不仅量大而且温度比之前稍低，混合蒸汽通过换热介质出口202进入集气箱50后，再进入发电系统60进行发电。
40.本实用新型在窑头罩10内设置蒸汽产生装置20，利用窑头罩10内的高温废气先对外部换热介质40进行加热，初步降低蒸汽产生装置20的表面温度，再利用第一温度检测仪401控制水箱30内换热介质301进入蒸汽产生装置20的流量大小，进一步降低蒸汽产生装置20表面温度，使得在窑头罩10内设置蒸汽产生装置20成为利用窑头罩10高温废热进行发电的一种可行的方案，并且能够产生高品质、足量的蒸汽用来发电，充分利用窑头罩10高温废热的同时达到更好的发电效果。
41.进一步地，所述窑头罩10分别连通有回转窑窑头101、三次风管102，所述蒸汽产生装置20为气体紊流导流器70，所述气体紊流导流器70具有高温废气吸收端701、第一紊流废气排出端702和第二紊流废气排出端703，所述高温废气吸收端701与篦冷机80的高温区相连通，所述第一紊流废气排出端702、第二紊流废气排出端703分别与回转窑窑头101、三次风管102相连通。
42.进一步地，所述气体紊流导流器70主要由多个蛇形弯曲管705间隔排列构成，所述多个蛇形弯曲管705依次连通。
43.当设备运行时，高温熟料从回转窑窑头101经过窑头罩10落入篦冷机80中冷却，熟料冷却时产生的高温废气一部分被抽到回转窑窑头101，帮助煤粉燃烧，即二次风；另一部分通过三次风管102送入分解炉，预热水泥生料，即三次风；在这个过程中，由于二次风和三次风的抽风口均设在窑头罩10上，会产生“抢风”的现象，为了避免二次风风量过低或三次风风量过高，在窑头罩10内设置气体紊流导流器70，当高温废气从高温废气吸收端701通过气体紊流导流器70时，多个蛇形弯曲管705对高温废气进行多次无规律的分散，使高温废气从层流变成紊流，紊流高温废气从第一紊流废气排出端702、第二紊流废气排出端703分别向回转窑窑头101、三次风管102排出。
44.本实用新型在窑头罩内设置气体紊流导流器70，利用多个蛇形弯曲管705的直管部或弯曲管对高温废气进行碰撞、分散，使高温废气从层流变成紊流，解决了二次风和三次风的“抢风”现象，从而解决了三次风管102和回转窑窑头101不能同时安装在窑头罩10上的难题，使高温废气通过量显著增加，改进了回转窑系统的风量平衡，增加了回转窑系统的热效率。
45.进一步地，所述窑头罩10还连通有四次风管103，所述气体紊流导流器70还具有第三紊流排出端704，所述第三紊流排出端704与四次风管103相连通，所述四次风管103连通有窑头余热锅炉90，所述窑头余热锅炉90产生的蒸汽输送至所述集气箱50内。
46.进一步地，所述换热介质出口202处还设有第二温度检测仪203。
47.在进入发电系统60进行发电之前，利用第二温度检测仪203对从换热介质出口202处的蒸汽温度进行检测，如果蒸汽温度高于发电系统60的额定发电温度，再次对流量调节阀302进行调节，加大换热介质301的流量，从而降低蒸汽的整体温度，达到发电系统60的额定发电温度，避免因蒸汽温度太高而对发电系统60造成损坏，同时，新加入的换热介质301更进一步降低了蒸汽产生装置20的表面温度并产生更多的蒸汽，经过降温的蒸汽从换热介质出口202进入集气箱50，与从窑头余热锅炉90产生的蒸汽混合，一同进入发电系统60进行发电；
48.同时，与传统的采用篦冷机80低温段的废气进入废热锅炉进行发电不同，本实用新型利用四次风管103将窑头罩10内的高温废气送入窑头余热锅炉90内进行发电，大大提高了废热发电装置的热效率。
49.进一步地，所述外部换热介质40为窑尾余热锅炉产生的蒸汽。
50.窑尾余热锅炉产生的蒸汽温度较低，远不及窑头罩内废热的温度，利用窑尾余热锅炉产生的蒸汽作为外部换热介质40，不仅能对蒸汽产生装置20进行初步降温，且对窑尾余热锅炉产生的蒸汽进行二次加热，增大了发电效率。
51.进一步地，所述水箱30的水平高度高于窑头罩10，所述换热介质301为除氧水。
52.利用高度差产生的势能，使得水箱30内的换热介质301能够顺利地运输至蒸汽发生装置20，不需要额外增加运输换热介质301的装置；除氧水能相较于普通的工业用水，可以有效减少整体装置在发电时产生的气震现象，减少设备损坏。
53.一种窑头罩废热发电系统，包括窑头罩废热发电装置，所述窑头罩废热发电系统包括至少一个控制中心，所述控制中心的信号输入端分别与所述第一温度检测仪401的信号输出端、所述第二温度检测仪203的信号输出端电气连接，所述控制中心的信号输出端与所述流量调节阀302的信号输入端电气连接。
54.利用控制中心，可以实现对外部换热介质40以及换热介质出口202产生蒸汽温度的实时监测，并根据监测结果对流量调节阀302进行动态调节，保证蒸汽产生装置20的冷却效果以及发电系统60的正常运行。
55.本实用新型与传统的窑头罩废热发电装置相比，在窑头罩10内设置蒸汽产生装置20，利用窑头罩10内的高温废气先对外部换热介质40进行加热，初步降低蒸汽产生装置20的表面温度，再利用第一温度检测仪401控制水箱30内换热介质301进入蒸汽产生装置20的流量大小，进一步降低蒸汽产生装置20表面温度，使得在窑头罩10内设置蒸汽产生装置20成为利用窑头罩10高温废热进行发电的一种可行的方案，并且能够产生高品质、足量的蒸汽用来发电，充分利用窑头罩10高温废热的同时达到更好的发电效果。且因为气体紊流导流器70的特殊结构，解决了二次风、三次风以及四次风的“抢风”现象，解决了回转窑窑头101、三次风管102、四次风管103不能同时安装在窑头罩10上的难题，使高温废气通过量显著增加，改进了回转窑系统的风量平衡，增加了回转窑系统的热效率。
56.本实用新型操作方便，运用范围广泛，具有较强的工业实用性。
57.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
60.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
62.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
63.可以理解的是，上述装置及系统中的相关特征可以相互参考。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。