杭州易達(dá)公司發(fā)明的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)說明

技術(shù)領(lǐng)域
　　本發(fā)明涉及一種純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，尤其是配套水泥窯使用的純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)
　　現(xiàn)有的較為成熟的三種水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，分別是圖1所示的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)、圖2所示的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)以及圖3所示的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。
　　這三種系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是：
　　1、僅在水泥窯窯頭熟料冷卻機(jī)中部設(shè)一個(gè)抽取冷卻機(jī)廢氣的抽廢氣口H，根據(jù)水泥窯規(guī)模的不同，抽取的廢氣溫度在250～400℃范圍內(nèi)。利用抽取的廢氣設(shè)置窯頭熟料冷卻機(jī)余熱鍋爐（簡稱AQC爐），AQC爐生產(chǎn)0.8～1.6Mpa—飽和溫度～360℃的蒸汽或同時(shí)生產(chǎn)0.1～0.5Mpa—飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、85～200℃的熱水。
　　2、僅利用水泥窯窯尾預(yù)熱器提出的250～400℃廢氣余熱設(shè)置窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐（簡稱SP爐或PH爐），SP爐生產(chǎn)0.8～1.6Mpa—飽和溫度至360℃的蒸汽。
　　3、將AQC爐、SP爐生產(chǎn)的0.8～1.6MPa蒸汽及AQC爐生產(chǎn)的0.1～0.5Mpa蒸汽或AQC爐生產(chǎn)的85～200℃熱水經(jīng)閃蒸器Z生產(chǎn)出的0.1～0.5MPa蒸汽通入汽輪機(jī)Q再由汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)F發(fā)電。
　　這三種系統(tǒng)共同存在的主要問題是：
　　一、窯頭熟料冷卻機(jī)自冷卻機(jī)進(jìn)料端（熱端）至出料端（冷端），在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，冷卻機(jī)可排掉的廢氣溫度是自熱端起的600℃以線性關(guān)系逐漸下降至冷料端的55℃。因此，若僅在冷卻機(jī)中部抽取廢氣，則是將熱端的中高溫廢氣與冷端低溫廢氣混合后形成了250℃～400℃廢氣。由于廢氣溫度的限制，AQC爐僅能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽及熱水。這種抽取廢氣的取熱方式?jīng)]有遵循熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進(jìn)行梯級利用的原理。
　　二、窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)中，在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，可利用的廢氣余熱有兩部分：第一部分為預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的（即C1級旋風(fēng)筒出口）250～400℃廢氣；第二部分為C2級旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級旋風(fēng)筒入口的450～600℃廢氣中水泥生產(chǎn)允許的20～25℃溫度降所含有的廢氣熱量。由于沒有利用第二部分廢氣熱量，加之第一部分預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的廢氣溫度限制，SP爐同樣只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽。
　　三、上述兩個(gè)問題導(dǎo)致前述的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)：其一，余熱只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)只能采用低壓低溫參數(shù)；其三，水泥窯生產(chǎn)系統(tǒng)中窯頭熟料冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器可用于發(fā)電的部分400～600℃中高溫廢氣沒有得到有效利用；前述的三個(gè)因素，使在不增加水泥熟料熱耗的條件下，水泥窯廢氣余熱發(fā)電能力未能得到充分發(fā)揮，即余熱發(fā)電量不能達(dá)到應(yīng)該達(dá)到的水平。
　　發(fā)明內(nèi)容
　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的改進(jìn)，該系統(tǒng)應(yīng)能克服上述背景技術(shù)的不足，所利用的廢氣余熱溫度較高，可生產(chǎn)更高壓力溫度等級的蒸汽和熱水，用于余熱發(fā)電后，能夠大幅度提高余熱發(fā)電能力。
　　本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
　　水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、AQC爐、SP爐或PH爐，窯頭熟料冷卻機(jī)的頂板上設(shè)置的抽廢氣口通過管道與所述的AQC爐相通，所述的抽廢氣口分別是靠近出料端部位的抽廢氣口和靠近進(jìn)料端部位的抽廢氣口，水泥窯窯尾的C2級旋風(fēng)筒中還設(shè)置一由金屬管道彎接組合而成的蒸汽過熱器，該蒸汽過熱器設(shè)置在所述的旋風(fēng)筒出口廢氣管道下端的外圓周表面，并且其兩個(gè)接口分別通過蒸汽輸入管道以及蒸汽輸出管道與所述的SP爐或PH爐相通。
　　所述的抽廢氣口位于熟料冷卻機(jī)頂板內(nèi)腔端口的附近設(shè)置有廢氣擋板。
　　所述的廢氣擋板分別位于冷卻機(jī)頂板內(nèi)腔靠近進(jìn)料端、出料端以及二個(gè)抽廢氣口之間。
　　所述的廢氣管道的下端口連接有C2級旋風(fēng)筒內(nèi)筒，蒸汽過熱器設(shè)置在該內(nèi)筒的外圓周表面以及C2旋風(fēng)筒出口廢氣管道下端的外圓周表面。
　　所述的蒸汽過熱器中的部分管道懸于所述的C2旋風(fēng)筒內(nèi)筒的下端口以下部位。
　　本發(fā)明能夠取得的技術(shù)效果是：在不影響水泥熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，其一，余熱可以同時(shí)生產(chǎn)次中壓或中壓飽和溫度至450℃的過熱蒸汽、0.1～0.5Mpa飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、85～200℃熱水；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)可以采用次中壓中溫或中壓中溫參數(shù)，提高了熱力循環(huán)系統(tǒng)效率；其三，充分利用了水泥窯不同廢氣溫度的余熱，并按廢氣余熱溫度分布實(shí)現(xiàn)了熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進(jìn)行梯級利用的原理；其四，前述的三個(gè)因素，本發(fā)明使水泥窯廢氣余熱最大限度地轉(zhuǎn)換成為電能，余熱發(fā)電能力與現(xiàn)有的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)相比提高15-30%以上。
附圖說明

圖1是現(xiàn)有的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

圖2是現(xiàn)有的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

圖3是現(xiàn)有的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

圖4是本發(fā)明的廢氣取熱系統(tǒng)示意圖。

圖5是圖4中的窯頭冷卻機(jī)取熱結(jié)構(gòu)的放大示意圖。

圖6是圖4中的窯尾取熱結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖6中的C2級旋風(fēng)筒位置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖6中的C2級旋風(fēng)筒位置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之一示意圖。

圖10是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之二示意圖。

圖11是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之三示意圖。

圖12是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之四示意圖。

圖13是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之五示意圖。

圖14是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之六示意圖。

圖15 本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之一示意圖。

圖16本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之二示意圖。

圖17本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之三示意圖。

圖18本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之四示意圖。

圖19本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之五示意圖。

圖20本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之六示意圖。

圖21本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之一示意圖。

圖22本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之二示意圖。

圖23本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之三示意圖。

圖24本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之四示意圖。

圖25本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之五示意圖。

圖26本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之六示意圖。

圖27是不帶余熱發(fā)電的水泥窯系統(tǒng)示意圖。

　　具體實(shí)施方式
　　如圖27所示，冷卻機(jī)內(nèi)熟料溫度自600℃冷卻至90℃時(shí)產(chǎn)生的約每公斤熟料1.32～1.36 Nm3—280℃左右的廢氣，降溫至220℃左右后通過冷卻機(jī)廢氣排放口9和管道進(jìn)入收塵器10，經(jīng)收塵器收塵后的廢氣由風(fēng)機(jī)11及煙囪12排入大氣。原自窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)（C1級旋風(fēng)筒出口V）最終排出的250～400℃的廢氣仍作利用。同時(shí)，本發(fā)明所作的改進(jìn)是（見圖4）：
　　一、改變窯頭熟料冷卻機(jī)抽取廢氣方式，即在靠近冷卻機(jī)進(jìn)料端4(熱端)設(shè)置一抽取400～600℃廢氣的抽廢氣口18，同時(shí)在靠近冷卻機(jī)出料端7（冷端）設(shè)置一抽取250～400℃廢氣的抽廢氣口17。根據(jù)廢氣溫度利用AQC爐生產(chǎn)1.6～3.82Mpa次中壓或中壓飽和溫度至450℃的過熱蒸汽也可同時(shí)生產(chǎn)0.1～0.5Mpa飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、85～200℃熱水。
　　具體結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示，為不影響水泥熟料熱耗及水泥窯的生產(chǎn)，出回轉(zhuǎn)窯2進(jìn)入（箭頭A方向）熟料冷卻機(jī)5的1350~1400℃熟料，在冷卻機(jī)內(nèi)被冷卻至600℃時(shí)產(chǎn)生的每公斤0.75~0.8Nm3—1000℃左右的廢氣仍入窯及分解爐作為煤粉燃燒用二次風(fēng)B、三次風(fēng)D。熟料冷卻機(jī)內(nèi)熟料溫度自600℃冷卻至190℃時(shí)產(chǎn)生的廢氣根據(jù)熟料及廢氣溫度分布分兩部分抽出：第一部分，熟料自600℃冷卻至390℃時(shí)產(chǎn)生的每公斤熟料0.35~0.38 Nm3—500℃廢氣由靠近冷卻機(jī)熱端（進(jìn)料端）即熟料溫度為600℃至390℃區(qū)間設(shè)置的抽廢氣口18抽出，并通過管道E輸往余熱鍋爐用于發(fā)電。該抽出廢氣口位于冷卻機(jī)的頂板上，具體位置及開口尺寸根據(jù)水泥窯規(guī)模、熟料冷卻機(jī)鼓風(fēng)機(jī)6配置、冷卻機(jī)設(shè)備情況等具體情況而定。第二部分，熟料自390℃冷卻至190℃時(shí)產(chǎn)生的每公斤熟料0.45~0.47 Nm3—340℃廢氣由靠近冷卻機(jī)冷端（出料端）即熟料溫度為390℃至190℃區(qū)間設(shè)置的抽廢氣口17抽出，并通過管道G輸往余熱鍋爐用于發(fā)電。該抽出廢氣口位于冷卻機(jī)的頂板上，具體位置及開口尺寸也同樣根據(jù)水泥窯規(guī)格、熟料冷卻機(jī)鼓風(fēng)機(jī)配置、冷卻機(jī)設(shè)備等具體情況而定。抽出的兩部分廢氣總量仍保持不變，一般仍為每公斤熟料0.8~0.85 Nm3。
　　為保持所抽廢氣溫度的相對穩(wěn)定，提高抽氣效果，冷卻機(jī)的頂板內(nèi)腔上制有若干廢氣擋板。由圖5可知廢氣擋板分別設(shè)置在冷卻機(jī)頂板內(nèi)腔的不同部位，靠近進(jìn)料端設(shè)置有廢氣擋20-3、靠近出料端設(shè)置有廢氣擋板20-1，二個(gè)抽廢氣口之間設(shè)置有廢氣擋板20-2，廢氣擋板的下垂長度一般根據(jù)不同規(guī)格冷卻機(jī)的具體情況而定。
　　圖4、圖5中還有：生料喂料口P、噴煤管19和1、喂料室15、分解爐14、預(yù)熱器13、三次風(fēng)管3以及各級旋風(fēng)筒C1、C2、C3、C4和C5。
　　二、在利用窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)最終（C1級旋風(fēng)筒出口V）排出的250～400℃廢氣的同時(shí)，利用C2級旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級旋風(fēng)筒入口的450～600℃廢氣所允許的20～25℃溫度降所含有的廢氣熱量通過SP爐生產(chǎn)1.6～3.82Mpa次中壓或中壓飽和溫度至450℃的過熱的蒸汽。
具體結(jié)構(gòu)由圖6、圖7、圖8可知：水泥窯窯尾的C2級旋風(fēng)筒中還設(shè)置一蒸汽過熱器，該過熱器由金屬管道35彎接組合而成，組成完整的吸熱組件。為保證預(yù)熱生料的暢通，不影響水泥的正常生產(chǎn)，所有的金屬管道設(shè)置在C2級旋風(fēng)筒34內(nèi)的廢氣管道27下端的外圓周表面。這些金屬管道在廢氣管道上的設(shè)置方式可有多種，根據(jù)水泥窯規(guī)格及余熱電站配置情況而定?？梢匀鐖D7所示的環(huán)繞覆蓋在該廢氣管道下端的外圓周表面以及內(nèi)筒16（與廢氣管道下端口相接，圖7中的虛線以下部位）的外圓周表面；也可如圖7所示設(shè)置，但除去內(nèi)筒，其功能由蒸汽過熱器的管道替代。具體的環(huán)繞方式也有多種，可在廢氣管道外圓周表面環(huán)繞成圈狀布置（如圖8所示），或者排列成與廢氣管道軸線平行的直線布置，或者用其它方式。其兩個(gè)接口33和32分別接通蒸汽輸入管道J以及蒸汽輸出管道K，以構(gòu)成完整的蒸汽流通系統(tǒng)。
　　另外，通過C1級旋風(fēng)筒出口及管道28的250~400℃廢氣余熱仍通過余熱鍋爐29生產(chǎn)蒸汽（多余廢氣由高溫風(fēng)機(jī)30分別排向生料磨Y、收塵器R及煤磨T）。
　　為提高取熱效果，該旋風(fēng)筒中的蒸汽過熱器中的部分管道還懸于所述的廢氣管道下端口以下部位，下懸長度S一般也可根據(jù)不同規(guī)格的C2級旋風(fēng)筒而定。
　　圖6、圖7、圖8中還有：分解爐14、回轉(zhuǎn)窯2、三次風(fēng)管3、噴煤管1。P為生料喂料口，C1、C2、C3、C4及C5為各級旋風(fēng)筒，M為至C1旋風(fēng)筒入口方向，N為C3旋風(fēng)筒廢氣進(jìn)入方向。
　　本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中可有多種組合系統(tǒng)，具體由圖9至圖26可知。