一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)及ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，該ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)包括窯頭煙氣-熱水換熱器、設(shè)于回轉(zhuǎn)窯筒體表面的窯筒體輻射集熱器、窯尾煙氣-熱水換熱器、ORC發(fā)電機(jī)組；該窯頭煙氣-熱水換熱器的煙氣入口連接窯頭冷卻機(jī)的端部煙氣排出口；該窯尾煙氣-熱水換熱器的煙氣進(jìn)口連接生料磨煙氣排出口、增濕塔煙氣排出口以及窯尾余熱鍋爐的煙氣排出口；該窯頭煙氣-熱水換熱器、窯尾煙氣-熱水換熱器、窯筒體輻射集熱器通過循環(huán)水換熱管路連接該ORC發(fā)電機(jī)組。本實(shí)用新型通過增加ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)尚未回收的150℃左右余熱煙氣進(jìn)一步深度利用，大大提高了發(fā)電量，可提高發(fā)電量8%-10%。
【專利說明】一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水泥生產(chǎn)余熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]水泥生產(chǎn)系統(tǒng)一般由回轉(zhuǎn)窯、窯頭冷卻機(jī)、窯尾預(yù)熱器、增濕塔、生料磨、窯尾收塵器、窯頭收塵器、風(fēng)機(jī)以及煙?連接組成。
[0003]目前水泥生產(chǎn)線的余熱回收，主要針對(duì)熟料燒成系統(tǒng)產(chǎn)生的中溫廢氣進(jìn)行利用，即窯頭冷卻機(jī)360°C廢氣(在不影響生產(chǎn)前提下，窯頭冷卻機(jī)中部開口可取得360°C左右)與窯尾預(yù)熱器出口 340°C?350°C廢氣。依據(jù)能源階梯利用原則，低溫廢氣通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0004]現(xiàn)有針對(duì)上述中溫廢氣余熱進(jìn)行回收利用的系統(tǒng)一般采用常規(guī)汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)，參見圖1所示，該汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)包括有旋風(fēng)除塵器、窯頭余熱鍋爐、窯尾余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組、冷凝器、除氧器、鍋爐給水泵；通過利用該汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)能效果可達(dá)噸熟料發(fā)電量35?42kWh/t，滿足水泥生產(chǎn)過程中30%的自用電。
[0005]但在此基礎(chǔ)上，仍有150°C左右余熱煙氣未被利用，且該150°C左右余熱煙氣的存量巨大，并具有較高利用價(jià)值。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于解決上述技術(shù)問題而提供一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)；還包括ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，該ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)包括窯頭煙氣-熱水換熱器、設(shè)于回轉(zhuǎn)窯的筒體表面的窯筒體輻射集熱器、窯尾煙氣-熱水換熱器、ORC發(fā)電機(jī)組；所述窯頭煙氣-熱水換熱器的煙氣進(jìn)入口連接窯頭冷卻機(jī)的端部煙氣排出口，所述窯尾煙氣-熱水換熱器的煙氣進(jìn)口連接生料磨煙氣排出口、增濕塔煙氣排出口以及窯尾余熱鍋爐的煙氣排出口，所述窯尾煙氣-熱水換熱器的煙氣排出口連接窯尾收塵器的收塵口 ；所述窯頭煙氣-熱水換熱器的煙氣排出口連接窯頭收塵器的收塵口 ；所述窯頭煙氣-熱水換熱器、窯尾煙氣-熱水換熱器以及窯筒體輻射集熱器通過循環(huán)水換熱管路連接所述ORC發(fā)電機(jī)組。
[0009]本實(shí)用新型通過在現(xiàn)有汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)尚未回收的150°C左右余熱煙氣進(jìn)一步深度利用，大大提高了發(fā)電量，以產(chǎn)能5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線為例，針對(duì)尚未利用的150°C左右低溫?zé)煔猓O(shè)置上述ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，裝機(jī)容量約800kW，可在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上提高發(fā)電量8%-10%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1所示為常規(guī)汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的ORC發(fā)電機(jī)組的工作原理圖；
[0013]圖中:1、回轉(zhuǎn)窯，2、窯頭冷卻機(jī)，3、窯尾預(yù)熱器，4、增濕塔，5、生料磨，6、窯尾收塵器，7、窯頭收塵器，8、風(fēng)機(jī)，9、煙囪，11、旋風(fēng)除塵器，22、窯頭余熱鍋爐，33、窯尾余熱鍋爐，44、汽輪發(fā)電機(jī)組，55、冷凝器，66、除氧器，77、鍋爐給水泵，81、風(fēng)機(jī)，82、風(fēng)機(jī)，91、煙囪，111、窯頭煙氣-熱水換熱器，222、窯筒體輻射集熱器，333、窯尾煙氣-熱水換熱器，444、0RC發(fā)電機(jī)組，41、蒸發(fā)器，42、透平發(fā)電機(jī)組，43、冷凝器，45、工質(zhì)泵。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型并不局限于所列的實(shí)施例。
[0015]參見圖2所示，該圖示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例有關(guān)的部分。
[0016]為了說明的方便，圖中的連接虛線表示煙氣流程，連接實(shí)線表示水汽流程，該連接虛線以及實(shí)線上的箭頭分別表示為煙氣以及水汽的流動(dòng)方向。
[0017]如圖2所示，一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)，其在由回轉(zhuǎn)窯1、窯頭冷卻機(jī)2、窯尾預(yù)熱器3、增濕塔4、生料磨5、窯尾收塵器6、窯頭收塵器7、風(fēng)機(jī)8、風(fēng)機(jī)81、風(fēng)機(jī)82以及煙囪9、煙囪91構(gòu)成的水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配備有由旋風(fēng)除塵器11、窯頭余熱鍋爐22、窯尾余熱鍋爐33、汽輪發(fā)電機(jī)組44、冷凝器55、除氧器66、鍋爐給水泵77構(gòu)成的常規(guī)汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)；此外，還配備有ORC (Organic Rankine Cycle,有機(jī)朗肯循環(huán))余熱發(fā)電系統(tǒng)，所述ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)包括窯頭煙氣-熱水換熱器111、窯筒體輻射集熱器222、窯尾煙氣-熱水換熱器333、ORC發(fā)電機(jī)組444 ;所述窯頭煙氣-熱水換熱器111的煙氣入口連接窯頭冷卻機(jī)2的端部煙氣排出口，所述窯頭煙氣-熱水換熱器111的煙氣排出口連接所述窯頭收塵器7的煙氣入口 ；所述窯筒體輻射集熱器222設(shè)于回轉(zhuǎn)窯I的筒體表面，所述窯頭煙氣-熱水換熱器111、窯尾煙氣-熱水換熱器333以及窯筒體輻射集熱器222分別通過循環(huán)水換熱管路連接所述ORC發(fā)電機(jī)組444 ;所述窯尾煙氣-熱水換熱器333的煙氣進(jìn)口通過煙氣管道接收來自生料磨5排出口的煙氣、增濕塔4排出口的部分煙氣以及窯尾余熱鍋爐33排出的部分煙氣，所述窯尾煙氣-熱水換熱器333的煙氣排出口通過管路連接窯尾收塵器6，將多余的煙氣排入窯尾收塵器6經(jīng)收塵后，通過風(fēng)機(jī)由煙囪91排出。
[0018]參見圖3所示，所述ORC發(fā)電機(jī)組444包括蒸發(fā)器41、透平發(fā)電機(jī)組42、冷凝器43以及工質(zhì)泵45 ;所述蒸發(fā)器41與所述透平發(fā)電機(jī)組42、冷凝器43通過可使工質(zhì)形成閉合循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)管路依次連接，所述工質(zhì)泵45設(shè)在所述蒸發(fā)器與冷凝器相連接的管路上。
[0019]參見圖3，低溫?zé)嵩戳黧w與經(jīng)過工質(zhì)泵45增壓后的低壓液態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器41換熱，有機(jī)工質(zhì)吸熱成為高溫高壓蒸汽推動(dòng)透平發(fā)電機(jī)組42做功發(fā)電，透平出口的有機(jī)工質(zhì)低壓蒸汽進(jìn)入冷凝43器，向循環(huán)冷卻水放熱并冷凝為液態(tài)，如此往復(fù)循環(huán)，由于有機(jī)工質(zhì)具有低沸點(diǎn)特性，因此，ORC系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中150°C左右低溫?zé)煔獾挠酂峄厥铡?br> [0020]由于ORC發(fā)電機(jī)組444要求熱源形式為熱水，因此需要窯頭煙氣-熱水換熱器111、窯尾煙氣-熱水換熱器333將水泥生產(chǎn)過程中的150°c左右低溫?zé)煔廪D(zhuǎn)換為熱水；窯頭煙氣-熱水換熱器111設(shè)置于窯頭冷卻機(jī)2出口，利用其150°C左右排煙生產(chǎn)130°C左右熱源熱水；窯尾煙氣-熱水換熱器333設(shè)置于窯尾收塵器6的收塵口前，利用生料磨4以及窯尾余熱鍋爐33出口的150°C左右排煙生產(chǎn)130°C左右熱源熱水；窯筒體輻射集熱器222設(shè)置于回轉(zhuǎn)窯I的筒體表面，利用其300°C左右輻射熱能生產(chǎn)130°C左右熱源熱水；窯頭煙氣-熱水換熱器111、窯筒體輻射集熱器222、窯尾煙氣-熱水換熱器333生產(chǎn)的熱源熱水匯合后,進(jìn)入ORC發(fā)電機(jī)組444驅(qū)動(dòng)ORC發(fā)電機(jī)組444 ;熱源熱水在ORC發(fā)電機(jī)組444的蒸發(fā)器41中放熱后，重新回至窯頭煙氣-熱水換熱器111、窯筒體輻射集熱器222、窯尾煙氣-熱水換熱器333中吸熱，如此往復(fù)循環(huán)。
[0021]本實(shí)用新型在現(xiàn)有常規(guī)汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過增加ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)尚未回收的150°C左右余熱煙氣進(jìn)一步深度利用，大大提高了發(fā)電量，以產(chǎn)能5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線為例，針對(duì)尚未利用的150°C左右低溫?zé)煔?，設(shè)置上述ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，裝機(jī)容量約800kW，可在現(xiàn)有常規(guī)汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高發(fā)電量8%-10%，具有較好的市場(chǎng)推廣前景。
[0022]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括汽水朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)；其特征在于，還包括ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)，該ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)包括窯頭煙氣-熱水換熱器、設(shè)于回轉(zhuǎn)窯的筒體表面的窯筒體輻射集熱器、窯尾煙氣-熱水換熱器、ORC發(fā)電機(jī)組；所述窯頭煙氣-熱水換熱器的煙氣進(jìn)入口連接窯頭冷卻機(jī)的端部煙氣排出口，所述窯尾煙氣-熱水換熱器的煙氣進(jìn)口連接生料磨煙氣排出口、增濕塔煙氣排出口以及窯尾余熱鍋爐的煙氣排出口，所述窯尾煙氣-熱水換熱器的煙氣排出口連接窯尾收塵器的收塵口 ；所述窯頭煙氣-熱水換熱器的煙氣排出口連接窯頭收塵器的收塵口 ；所述窯頭煙氣-熱水換熱器、窯尾煙氣-熱水換熱器以及窯筒體輻射集熱器通過循環(huán)水換熱管路連接所述ORC發(fā)電機(jī)組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述ORC發(fā)電機(jī)組包括蒸發(fā)器、透平發(fā)電機(jī)組、冷凝器以及工質(zhì)泵；所述蒸發(fā)器與所述透平發(fā)電機(jī)組、冷凝器通過使工質(zhì)形成閉合循環(huán)的工質(zhì)循環(huán)管路依次連接，所述工質(zhì)泵設(shè)于所述工質(zhì)循環(huán)管路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程的余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述工質(zhì)泵設(shè)在所述蒸發(fā)器與冷凝器之間。
【文檔編號(hào)】F01K27/02GK204085207SQ201320895044
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】曹濱斌, 董蘭起, 袁靜 申請(qǐng)人:中材節(jié)能股份有限公司