一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統的製作方法

2023-05-18 02:00:41 3

專利名稱：一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，屬於餘熱發電技術領域。
背景技術：
在幹法水泥生產線中，目前僅布置窯頭和窯尾餘熱鍋爐以生產低壓低溫過熱蒸汽，尤其對窯頭餘熱鍋爐，當給水溫度為105℃時，無法使排煙溫度達到120℃，為了提高餘熱鍋爐熱利用率，目前常用以下回收系統回收熱量(1)凝結水經低壓系統省煤器，進入擴容器，閃蒸成低壓飽和蒸汽，補入汽輪機低壓缸作功。
(2)凝結水進入獨立的低壓系統省煤器和蒸發器，產生的低壓飽和蒸汽，補入汽輪機低壓缸作功。
上述二系統均生產低壓飽和蒸汽，熱循環效率低，回收餘熱能力不大，增加發電功率不多，且汽輪機末級蒸汽溼度較大，使汽輪機結構相對複雜。

發明內容
本發明的目的是提供一種能提高系統利用率及鍋爐熱效率的幹法水泥生產線的餘熱發電系統。
為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，包括窯頭餘熱鍋爐、窯尾餘熱鍋爐、汽輪發電機組、冷凝器、凝結水泵、除氧器、給水泵，窯頭餘熱鍋爐與窯尾餘熱鍋爐並聯，汽輪發電機組的出口與冷凝器進口連接，冷凝器的出口與凝結水泵連接，除氧器的出口通過給水泵分別與窯頭餘熱鍋爐和窯尾餘熱鍋爐連接，其特徵在於，在並聯的窯頭餘熱鍋爐、窯尾餘熱鍋爐與汽輪發電機組之間設有三次風餘熱鍋爐，窯頭餘熱鍋爐和窯尾餘熱鍋爐的出口並聯後與三次風餘熱鍋爐的進口相串聯，三次風餘熱鍋爐的出口與汽輪發電機組的進口相連接，在凝結水泵與除氧器之間設有低壓省煤器，低壓省煤器的進口與凝結水泵連接，低壓省煤器的出口與除氧器的進口連接。
本發明除了幹法水泥生產線中設置窯頭和窯尾餘熱鍋爐外，還增設了一臺三次風餘熱鍋爐，由低壓省煤器取代原來的低壓加熱器，窯頭和窯尾餘熱鍋爐僅產生飽和蒸汽，三次風餘熱鍋爐把飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，這是因為能量在轉換過程中除了遵循熱力學第一定律外，還必須符合熱力學第二定律所闡述的原理即高能級的餘熱應利用高參數的工質進行回收；低能級的餘熱應利用低參數的工質進行回收；其特點如下1.增加一臺三次風餘熱鍋爐可以提高蒸汽的初參數，發電功率可至少增加50％；2.一改餘熱鍋爐不裝置減溫器的做法，在三次風餘熱鍋爐中裝置噴水減溫器調節過熱汽溫，以保證餘熱鍋爐發電穩發；3.窯頭和窯尾餘熱鍋爐還分別設置獨立的高壓省煤器和低壓省煤器，該設計除了能使可利用熱源的終溫進一步降低，達到對廢氣的餘熱深度利用外，還能利用低能級熱源替代除氧器所需較高能級的加熱熱源量，以進一步達到提高系統發電能力的目的。
本發明的優點是，系統簡單，可利用標準系列的汽輪機配套，循環熱效率高，系統輸出電功率可獲大幅提高。


圖1為一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統示意圖；圖2、3為窯頭餘熱鍋爐結構示意圖；圖4、5為窯尾餘熱鍋爐結構示意圖；圖6、7為三次風餘熱鍋爐結構示意圖；圖8、9為除塵器結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施對本發明作進一步說明。
實施例如圖1所示，為一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統示意圖，所述的一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統由窯頭餘熱鍋爐1、窯尾餘熱鍋爐2、汽輪發電機組3、冷凝器4、凝結水泵5、低壓省煤器6、除氧器7、給水泵8和三次風餘熱鍋爐9組成。窯頭餘熱鍋爐1、窯尾餘熱鍋爐2為並聯，產生飽和蒸汽，窯頭餘熱鍋爐1和窯尾餘熱鍋爐2的出口並聯後與三次風餘熱鍋爐9的進口相串聯，三次風餘熱鍋爐9的出口與汽輪發電機組3的進口相連接，汽輪發電機組3的出口與冷凝器4進口相連接，冷凝器4的出口通過凝結水泵5與低壓省煤器6的進口連接，低壓省煤器6的出口與除氧器7進口連接，除氧器7的出口通過給水泵8分別與窯頭餘熱鍋爐1和窯尾餘熱鍋爐2相連接。
如圖2、3所示，為窯頭餘熱鍋爐結構示意圖。所述的窯頭餘熱鍋爐1為N型布置、無補燃、雙壓省煤器系統、自然循環鍋爐，由鋼結構10、除塵器11、鍋筒12、下降管13、進口集箱14、蒸發器管束15、出口集箱16、汽水引出管17、膜式水冷壁18、高壓省煤器19、低壓省煤器6和出口煙道20組成。
窯頭餘熱鍋爐1構成二獨立水循環系統，由鍋筒12、下降管13、進口集箱14、膜式水冷壁18、出口集箱16和汽水引出管17組成一路獨立水循環系統，由鍋筒12、下降管13、進口集箱14、蒸發器管束15、出口集箱16和汽水引出管17組成另一路獨立水循環系統，蒸發受熱面分為膜式水冷壁18和蒸發器管束15，高壓省煤器19、蒸發器管束15、膜式水冷壁18和鍋筒12組成高壓系統，低壓省煤器6為低壓系統，除氧器7的出口通過給水泵8與高壓省煤器19的進口相連接，冷凝器4的出口通過凝結水泵5與低壓省煤器6的進口相連接，低壓省煤器6的出口與除氧器7的進口相連接。
餘熱廢氣由除塵器11進入，流經膜式水冷壁18和蒸發器管束15、高壓省煤器19和低壓省煤器6，從出口煙道20引出。
如圖4、5所示，為窯尾餘熱鍋爐結構示意圖，所述的窯尾餘熱鍋爐2為豎式布置、無補燃、雙壓省煤器系統、自然循環鍋爐，由鋼結構10、除塵器11、鍋筒12、下降管13、進口集箱14、蒸發器管束15、出口集箱16、汽水引出管17、膜式水冷壁18、高壓省煤器19、低壓省煤器6和出口煙道20組成。
窯尾餘熱鍋爐2構成二獨立水循環系統，由鍋筒12、下降管13、進口集箱14、膜式水冷壁18、出口集箱16和汽水引出管17組成一路獨立水循環系統，由鍋筒12、下降管13、進口集箱14、蒸發器管束15、出口集箱16和汽水引出管17組成另一路獨立水循環系統，蒸發受熱面分為膜式水冷壁18和蒸發器管束15，高壓省煤器19、蒸發器管束15、膜式水冷壁18和鍋筒12組成高壓系統，低壓省煤器6為低壓系統，除氧器7的出口通過給水泵8與高壓省煤器19的進口相連接，冷凝器4的出口通過凝結水泵5與低壓省煤器6的進口相連接，低壓省煤器6的出口與除氧器7的進口相連接。
窯頭餘熱鍋爐1和窯尾餘熱鍋爐2的膜式水冷壁18均為垂直管圈，由光管與扁鋼全焊接製成，密封性好，廢氣流經蒸發受熱面基本無洩漏，蒸發器管束15為橫W形管圈，由光管與雙縱向鰭片全焊接製成，水循環可靠，管中汽水混合物自下而上成之字形流動，傾角水平向上不小於7°。
如圖6、7所示，為三次風餘熱鍋爐結構示意圖，所述的三次風餘熱鍋爐9由鋼結構10、除塵器11、主汽集箱21、疏水集箱22、連接管23、低過進口集箱24、低溫過熱器25、噴水減溫器26、高溫過熱器27、灰鬥28和鎖氣器29組成。
來自窯頭和窯尾餘熱鍋爐產生的飽和蒸汽進入疏水集箱22進行疏水，以防發生水衝擊損壞下遊的設備，疏水集箱22經連接管23與低過進口集箱24的進口連接，低過進口集箱24的出口通過低溫過熱器25與噴水減溫器26的進口連接，噴水減溫器26的出口通過高溫過熱器27與主汽集箱21的進口連接，然後通過主汽集箱21的出口，即三次風餘熱鍋爐9的出口，向汽輪機發電機組3的進口提供過熱蒸汽，使汽輪機發電機組發電，在除塵器11、低溫過熱器25和高溫過熱器27下端設有灰鬥28，在每個灰鬥28下端安裝鎖氣器29。
高溫廢氣由除塵器11進入，流經高溫過熱器27和低溫過熱器25，從出口煙道20引出。
本發明的三次風餘熱鍋爐9僅布置高溫過熱器27和低溫過熱器25，均為蛇形管束，垂直布置，窯頭和窯尾餘熱鍋爐產生的飽和蒸汽各自進入三次風餘熱鍋爐疏水集箱22、經連接管23進入低溫過熱器進口集箱24，然後在低溫過熱器25和高溫過熱器27中加熱，在其間，布置噴水減溫器26，細調汽溫達到設計值，從而確保幹法水泥生產線的餘熱發電穩發和滿發。
如圖8、9所示，為除塵器結構示意圖，所述的除塵器11由分離板30、殼體31、橫梁32、加強筋33和折煙板34組成，在殼體31內通過橫梁32垂直安裝一塊與殼體31兩側平行的分離板30，在分離板30兩側安裝加強筋33，在殼體31四角分別設有與底面垂直的折煙板34，與殼體31的四個角成直角三角形。
所述的分離板30有兩排，每排由10塊U形凹槽板35首尾對應排列，每兩塊U形凹槽板35之間設有空隙。
影響除塵器效率的因素有分離係數，旋轉角度和灰再揚析率。
當灰粒運動方向發生變化時，在慣性力或離心力的作用下，灰粒與氣體發生分離，旋轉角度愈大，分離效果愈好。
灰粒從氣體中分離後，部分灰粒會再回到氣體中去，稱為灰再揚析。灰的再揚析率愈小，分離效果愈高。
本除塵器為槽型分離器。當含灰氣體流進槽型板時，利用灰對槽型板直接撞擊以及氣體運動方向連續偏轉2個90°，在慣性力的作用下，灰粒從氣體中分離。同時，槽型分離板高度適當，使灰再揚析率不高。
槽型分離板系剛玉莫萊石製成，耐高溫，耐磨損，作用是使灰濃度有所減少，減輕對受熱面磨損或堵灰，使餘熱鍋爐安全、滿發運行。
本發明還採用低壓省煤器6取代低壓加熱器，把凝結水溫度由41.5℃提高至所要求的溫度後進入除氧器7，加熱鍋爐給水達105℃，然後由給水泵8送入窯頭餘熱鍋爐1和窯尾餘熱鍋爐2的進口即高壓省煤器19，其出口進入高壓系統鍋筒12、蒸發器管束15、膜式水冷壁18、低溫過熱器25和高溫過熱器27，把所回收的餘熱全部產生為過熱蒸汽，從而提高了循環熱效率和發電功率。
權利要求
1.一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，包括窯頭餘熱鍋爐(1)、窯尾餘熱鍋爐(2)、汽輪發電機組(3)、冷凝器(4)、凝結水泵(5)、除氧器(7)、給水泵(8)，窯頭餘熱鍋爐(1)與窯尾餘熱鍋爐(2)並聯，汽輪發電機組(3)的出口與冷凝器(4)進口連接，冷凝器(4)的出口與凝結水泵(5)連接，除氧器(7)的出口通過給水泵(8)分別與窯頭餘熱鍋爐(1)和窯尾餘熱鍋爐(2)連接，其特徵在於，在並聯的窯頭餘熱鍋爐(1)、窯尾餘熱鍋爐(2)與汽輪發電機組(3)之間設有三次風餘熱鍋爐(9)，窯頭餘熱鍋爐(1)和窯尾餘熱鍋爐(2)的出口並聯後與三次風餘熱鍋爐(9)的進口相串聯，三次風餘熱鍋爐(9)的出口與汽輪發電機組(3)的進口相連接，在凝結水泵(5)與除氧器(7)之間設有低壓省煤器(6)，低壓省煤器(6)的進口與凝結水泵(5)連接，低壓省煤器(6)的出口與除氧器(7)的進口連接。
2.根據權利要求1所述的一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，所述的窯頭餘熱鍋爐(1)為N形布置、無補燃、雙壓省煤器系統、自然循環鍋爐，包括鋼結構(10)、除塵器(11)、鍋筒(12)、下降管(13)、進口集箱(14)、蒸發器管束(15)、出口集箱(16)、汽水引出管(17)、膜式水冷壁(18)和出口煙道(20)，由鍋筒(12)、下降管(13)、進口集箱(14)、膜式水冷壁(18)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)組成一路獨立水循環系統，由鍋筒(12)、下降管(13)、進口集箱(14)、蒸發器管束(15)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)組成另一路獨立水循環系統，其特徵在於，在蒸發器管束(15)與出口煙道(20)之間設有高壓省煤器(19)和低壓省煤器(6)，高壓省煤器(19)、蒸發器管束(15)、膜式水冷壁(18)和鍋筒(12)組成高壓系統，低壓省煤器(6)為低壓系統，除氧器(7)的出口通過給水泵(8)與高壓省煤器(19)的進口相連接；冷凝器(4)的出口通過凝結水泵(5)與低壓省煤器(6)的進口相連接，低壓省煤器(6)的出口與除氧器(7)的進口相連接。
3.根據權利要求1所述的一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，所述的窯尾餘熱鍋爐(2)為豎式布置、無補燃、雙壓省煤器系統、自然循環鍋爐，包括鋼結構(10)、除塵器(11)、鍋筒(12)、下降管(13)、進口集箱(14)、蒸發器管束(15)、出口集箱(16)、汽水引出管(17)、膜式水冷壁(18)和出口煙道(20)，由鍋筒(12)、下降管(13)、進口集箱(14)、膜式水冷壁(18)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)組成一路獨立水循環系統，由鍋筒(12)、下降管(13)、進口集箱(14)、蒸發器管束(15)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)組成另一路獨立水循環系統，其特徵在於，在蒸發器管束(15)與出口煙道(20)之間設有高壓省煤器(19)和低壓省煤器(6)，高壓省煤器(19)、蒸發器管束(15)、膜式水冷壁(18)和鍋筒(12)組成高壓系統，低壓省煤器(6)為低壓系統，除氧器(7)的出口通過給水泵(8)與高壓省煤器(19)的進口相連接；冷凝器(4)的出口通過凝結水泵(5)與低壓省煤器(6)的進口相連接，低壓省煤器(6)的出口與除氧器(7)的進口相連接。
4.根據權利要求1所述的一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，其特徵在於，所述的三次風餘熱鍋爐(9)由鋼結構(10)、除塵器(11)、主汽集箱(21)、疏水集箱(22)、連接管(23)、低過進口集箱(24)、低溫過熱器(25)、噴水減溫器(26)和高溫過熱器(27)、灰鬥(28)和鎖氣器(29)組成，疏水集箱(22)通過連接管(23)與低過進口集箱(24)的進口連接，低過進口集箱(24)的出口通過低溫過熱器(25)與噴水減溫器(26)的進口連接，噴水減溫器(26)的出口通過高溫過熱器(27)與主汽集箱(21)的進口連接，主汽集箱(21)的出口與汽輪發電機組(3)的進口連接，在除塵器(11)、低溫過熱器(25)和高溫過熱器(27)下端設有灰鬥(28)，在每個灰鬥(28)下端設有鎖氣器(29)。
5.根據權利要求4所述的一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，其特徵在於，所述的除塵器(11)由分離板(30)、殼體(31)、橫梁(32)、加強筋(33)和折煙板(34)組成，在殼體(31)內通過橫梁(32)垂直設有至少一塊與殼體(31)兩側平行的分離板(30)，在分離板(30)兩側設有加強筋(33)，在殼體(31)四角分別設有與底面垂直的折煙板(34)。
6.根據權利要求5所述的一種三次風餘熱鍋爐，其特徵在於，所述的分離板(30)有兩排，每排至少由3塊U形凹槽板(35)首尾對應排列，每兩塊U形凹槽板(35)之間設有空隙。
全文摘要
本發明涉及一種幹法水泥生產線的餘熱發電系統，包括窯頭餘熱鍋爐、窯尾餘熱鍋爐、汽輪發電機組、冷凝器、凝結水泵、除氧器、給水泵，窯頭餘熱鍋爐與窯尾餘熱鍋爐並聯，汽輪發電機組的出口與冷凝器進口連接，冷凝器的出口與凝結水泵連接，除氧器的出口通過給水泵分別與窯頭餘熱鍋爐與窯尾餘熱鍋爐連接，其特徵在於在並聯的窯頭餘熱鍋爐、窯尾餘熱鍋爐與汽輪發電機組之間設有三次風餘熱鍋爐，窯頭餘熱鍋爐和窯尾餘熱鍋爐的出口並聯後與三次風餘熱鍋爐的進口相串聯，三次風餘熱鍋爐的出口與汽輪發電機組的進口相連接，在凝結水泵與除氧器之間設有低壓省煤器，低壓省煤器的進口與凝結水泵連接，低壓省煤器出口與除氧器進口相連接。本發明的優點是系統簡單，可利用標準系列的汽輪機配套，循環熱效率高，系統輸出電功率可獲大幅度提高。
文檔編號F27D17/00GK101021308SQ20071003844
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者張高佐, 朱國楨 申請人:上海喆能電力工程技術有限公司