[实用新型]一种基于有机朗肯循环的水泥窑头低温余热发电系统

说明书

技术领域

实用新型涉及一种基于有机朗肯循环的水泥窑头低温余热发电系统。

背景技术

水泥生产工艺，简单来说就是“两磨一烧”，即把石灰石等原料组成的生料先进行初步粉磨，然后在回转窑内进行煅烧，烧成的熟料再添加复合材料进行粉磨，形成水泥。中国的水泥产业已经成为世界上最大的水泥生产和消耗国，水泥产量占全球近50%，中国建材行业能耗占工业总能耗的7%，水泥行业能耗占建材行业总能耗的75%，是一个高能耗和高电耗的产业。随着新型干法水泥熟料生产工艺技术水平的不断提高，我国水泥工业节能技术水平有了长足的进步，高温余热已在水泥生产过程中被回收利用，水泥燃料热耗也由原来的4600-6700kJ/kg降低到2900-3200kJ/kg。但是在水泥生产过程中窑头篦冷机尾部排出300℃左右的废气，其热量约占水泥窑头熟料总热量的1/3以上，没有得到有效的利用而造成能源严重的浪费。

现阶段的纯低温余热发电技术是利用水泥窑头篦冷机产生的380-420℃的废气余热，及窑尾分解炉产生的280-320℃的烟气余热（C1筒出口）资源，而水泥生产线特别是窑头仍有大量的150-200℃的废气余热资源没有能够回收利用而排放浪费。而且常规水蒸气动力循环很难有效地回收200℃以下的余热资源。而目前新型干法水泥熟料生产工艺其生产电耗仍居高不下，大约为105-110kWh/t，水泥生产成本仅电费一项就达40-50元/t，约占总成本的1/3。因此，充分回收水泥生产工艺过程中的余热，用来发电并且回用于水泥生产本身，具有很现实的节能意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于有机朗肯循环的水泥窑头低温余热发电系统，解决常规水蒸气动力循环无法有效回收利用150-300℃的低温余热资源的难题，利用有机工质沸点低，而且在低温下具有比水蒸气更高压力的热力特性，实现能源梯级利用。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种基于有机朗肯循环的水泥窑头低温余热发电系统，包括有机工质余热锅炉、有机工质汽轮机、发电机、冷凝器、冷却塔和有机工质泵。

所述有机工质余热锅炉由预热器、蒸发器和汽包组成，所述预热器的出口与汽包入口相连，汽包出口与蒸发器入口相连；所述有机工质余热锅炉的蒸发器出口与有机工质汽轮机主汽门相连，有机工质汽轮机乏汽出口与冷凝器有机工质入口相连，冷凝器有机工质出口与有机工质储罐相连接，有机工质储罐与有机工质泵入口相连接，有机工质泵出口与预热器入口连接；冷凝器冷却水出口与冷却塔上部相连，冷却塔下部水池与循环冷却水泵入口相连，循环冷却水泵出口与冷凝器冷却水入口连接；其中所述有机工质汽轮机通过联轴器与发电机同轴连接；

其中对于未安装常规余热回收装置的水泥窑篦冷机冷却系统而言，篦冷机余风出口通过风管与电动蝶阀Vi入口相连，电动蝶阀Vi出口与有机工质余热锅炉废气入口相连，有机工质余热锅炉废气出口与电动蝶阀Vo入口相连，电动蝶阀Vo出口通过余风管与静电除尘器入口连接，所述静电除尘器出口与引风机入口相连，引风机出口与烟囱底部入口连接；

其中对于已安装常规余热回收装置的水泥窑篦冷机冷却系统而言，中温余热出口与电动蝶阀Vi’入口相连，电动蝶阀Vi’出口与AQC余热锅炉入口相连，AQC余热锅炉出口与电动蝶阀Vo’入口相连，电动蝶阀Vo’出口和余风出口相连至电动蝶阀Vi入口，其他连接方式与上述未安装常规余热回收装置的水泥窑篦冷机冷却系统的相同。

本实用新型操作时：对于未安装常规余热回收装置的水泥窑篦冷机冷却系统而言，在正常工况下，保持电动蝶阀V常闭，电动蝶阀Vi、电动蝶阀Vo常启，所述的低温余风从篦冷机余风出口由风管进入有机工质余热锅炉上部入口，从上到下依此通过蒸发器、预热器充分热交换后，从有机工质余热锅炉下部出口，由风管进入水泥窑头静电除尘器净化后，由引风机送至烟囱排出；液态有机工质经过预热器、蒸发器加热后产生具有一定压力的干饱和蒸汽，蒸汽推动有机工质汽轮机带动发电机转换为高品位的电能；做功后的有机乏汽通过冷凝器冷却为液态并回到有机工质储罐中，再由有机工质泵送至预热器这样完成一个热力循环；

其中所述冷凝器的冷却水通过冷却塔实现循环冷却，在有机朗肯循环发电系统处于检修或者异常工况下，打开电动蝶阀V，关闭电动蝶阀Vi和电动蝶阀Vo，保证水泥生产线正常运行；

对于已安装常规余热回收装置的水泥窑篦冷机冷却系统而言，与上述不同之处在于低温余风的取风方式，来自AQC余热锅炉出口的废气与篦冷机余风出口的废气一并汇入风管送至有机工质余热锅炉入口。