CN101021308A - 一种干法水泥生产线的余热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干法水泥生产线的余热发电系统，包括窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉、汽轮发电机组、冷凝器、凝结水泵、除氧器、给水泵，窑头余热锅炉与窑尾余热锅炉并联，汽轮发电机组的出口与冷凝器进口连接，冷凝器的出口与凝结水泵连接，除氧器的出口通过给水泵分别与窑头余热锅炉与窑尾余热锅炉连接，其特征在于：在并联的窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉与汽轮发电机组之间设有三次风余热锅炉，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的出口并联后与三次风余热锅炉的进口相串联，三次风余热锅炉的出口与汽轮发电机组的进口相连接，在凝结水泵与除氧器之间设有低压省煤器，低压省煤器的进口与凝结水泵连接，低压省煤器出口与除氧器进口相连接。本发明的优点是系统简单，可利用标准系列的汽轮机配套，循环热效率高，系统输出电功率可获大幅度提高。

Description

一种干法水泥生产线的余热发电系统
技术领域
本发明涉及一种干法水泥生产线的余热发电系统，属于余热发电技术领域。
背景技术
在干法水泥生产线中，目前仅布置窑头和窑尾余热锅炉以生产低压低温过热蒸汽，尤其对窑头余热锅炉，当给水温度为105℃时，无法使排烟温度达到120℃，为了提高余热锅炉热利用率，目前常用以下回收系统回收热量：
(1)凝结水经低压系统省煤器，进入扩容器，闪蒸成低压饱和蒸汽，补入汽轮机低压缸作功。
(2)凝结水进入独立的低压系统省煤器和蒸发器，产生的低压饱和蒸汽，补入汽轮机低压缸作功。
上述二系统均生产低压饱和蒸汽，热循环效率低，回收余热能力不大，增加发电功率不多，且汽轮机末级蒸汽湿度较大，使汽轮机结构相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提高系统利用率及锅炉热效率的干法水泥生产线的余热发电系统。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种干法水泥生产线的余热发电系统，包括窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉、汽轮发电机组、冷凝器、凝结水泵、除氧器、给水泵，窑头余热锅炉与窑尾余热锅炉并联，汽轮发电机组的出口与冷凝器进口连接，冷凝器的出口与凝结水泵连接，除氧器的出口通过给水泵分别与窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉连接，其特征在于，在并联的窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉与汽轮发电机组之间设有三次风余热锅炉，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的出口并联后与三次风余热锅炉的进口相串联，三次风余热锅炉的出口与汽轮发电机组的进口相连接，在凝结水泵与除氧器之间设有低压省煤器，低压省煤器的进口与凝结水泵连接，低压省煤器的出口与除氧器的进口连接。
本发明除了干法水泥生产线中设置窑头和窑尾余热锅炉外，还增设了一台三次风余热锅炉，由低压省煤器取代原来的低压加热器，窑头和窑尾余热锅炉仅产生饱和蒸汽，三次风余热锅炉把饱和蒸汽加热成过热蒸汽，这是因为能量在转换过程中除了遵循热力学第一定律外，还必须符合热力学第二定律所阐述的原理即高能级的余热应利用高参数的工质进行回收；低能级的余热应利用低参数的工质进行回收；其特点如下：
1.增加一台三次风余热锅炉可以提高蒸汽的初参数，发电功率可至少增加50％；
2.一改余热锅炉不装置减温器的做法，在三次风余热锅炉中装置喷水减温器调节过热汽温，以保证余热锅炉发电稳发；
3.窑头和窑尾余热锅炉还分别设置独立的高压省煤器和低压省煤器，该设计除了能使可利用热源的终温进一步降低，达到对废气的余热深度利用外，还能利用低能级热源替代除氧器所需较高能级的加热热源量，以进一步达到提高系统发电能力的目的。
本发明的优点是，系统简单，可利用标准系列的汽轮机配套，循环热效率高，系统输出电功率可获大幅提高。
附图说明：
图1为一种干法水泥生产线的余热发电系统示意图；
图2、3为窑头余热锅炉结构示意图；
图4、5为窑尾余热锅炉结构示意图；
图6、7为三次风余热锅炉结构示意图；
图8、9为除尘器结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，为一种干法水泥生产线的余热发电系统示意图，所述的一种干法水泥生产线的余热发电系统由窑头余热锅炉1、窑尾余热锅炉2、汽轮发电机组3、冷凝器4、凝结水泵5、低压省煤器6、除氧器7、给水泵8和三次风余热锅炉9组成。窑头余热锅炉1、窑尾余热锅炉2为并联，产生饱和蒸汽，窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2的出口并联后与三次风余热锅炉9的进口相串联，三次风余热锅炉9的出口与汽轮发电机组3的进口相连接，汽轮发电机组3的出口与冷凝器4进口相连接，冷凝器4的出口通过凝结水泵5与低压省煤器6的进口连接，低压省煤器6的出口与除氧器7进口连接，除氧器7的出口通过给水泵8分别与窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2相连接。
如图2、3所示，为窑头余热锅炉结构示意图。所述的窑头余热锅炉1为N型布置、无补燃、双压省煤器系统、自然循环锅炉，由钢结构10、除尘器11、锅筒12、下降管13、进口集箱14、蒸发器管束15、出口集箱16、汽水引出管17、膜式水冷壁18、高压省煤器19、低压省煤器6和出口烟道20组成。
窑头余热锅炉1构成二独立水循环系统，由锅筒12、下降管13、进口集箱14、膜式水冷壁18、出口集箱16和汽水引出管17组成一路独立水循环系统，由锅筒12、下降管13、进口集箱14、蒸发器管束15、出口集箱16和汽水引出管17组成另一路独立水循环系统，蒸发受热面分为膜式水冷壁18和蒸发器管束15，高压省煤器19、蒸发器管束15、膜式水冷壁18和锅筒12组成高压系统，低压省煤器6为低压系统，除氧器7的出口通过给水泵8与高压省煤器19的进口相连接，冷凝器4的出口通过凝结水泵5与低压省煤器6的进口相连接，低压省煤器6的出口与除氧器7的进口相连接。
余热废气由除尘器11进入，流经膜式水冷壁18和蒸发器管束15、高压省煤器19和低压省煤器6，从出口烟道20引出。
如图4、5所示，为窑尾余热锅炉结构示意图，所述的窑尾余热锅炉2为竖式布置、无补燃、双压省煤器系统、自然循环锅炉，由钢结构10、除尘器11、锅筒12、下降管13、进口集箱14、蒸发器管束15、出口集箱16、汽水引出管17、膜式水冷壁18、高压省煤器19、低压省煤器6和出口烟道20组成。
窑尾余热锅炉2构成二独立水循环系统，由锅筒12、下降管13、进口集箱14、膜式水冷壁18、出口集箱16和汽水引出管17组成一路独立水循环系统，由锅筒12、下降管13、进口集箱14、蒸发器管束15、出口集箱16和汽水引出管17组成另一路独立水循环系统，蒸发受热面分为膜式水冷壁18和蒸发器管束15，高压省煤器19、蒸发器管束15、膜式水冷壁18和锅筒12组成高压系统，低压省煤器6为低压系统，除氧器7的出口通过给水泵8与高压省煤器19的进口相连接，冷凝器4的出口通过凝结水泵5与低压省煤器6的进口相连接，低压省煤器6的出口与除氧器7的进口相连接。
窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2的膜式水冷壁18均为垂直管圈，由光管与扁钢全焊接制成，密封性好，废气流经蒸发受热面基本无泄漏，蒸发器管束15为横W形管圈，由光管与双纵向鳍片全焊接制成，水循环可靠，管中汽水混合物自下而上成之字形流动，倾角水平向上不小于7°。
如图6、7所示，为三次风余热锅炉结构示意图，所述的三次风余热锅炉9由钢结构10、除尘器11、主汽集箱21、疏水集箱22、连接管23、低过进口集箱24、低温过热器25、喷水减温器26、高温过热器27、灰斗28和锁气器29组成。
来自窑头和窑尾余热锅炉产生的饱和蒸汽进入疏水集箱22进行疏水，以防发生水冲击损坏下游的设备，疏水集箱22经连接管23与低过进口集箱24的进口连接，低过进口集箱24的出口通过低温过热器25与喷水减温器26的进口连接，喷水减温器26的出口通过高温过热器27与主汽集箱21的进口连接，然后通过主汽集箱21的出口，即三次风余热锅炉9的出口，向汽轮机发电机组3的进口提供过热蒸汽，使汽轮机发电机组发电，在除尘器11、低温过热器25和高温过热器27下端设有灰斗28，在每个灰斗28下端安装锁气器29。
高温废气由除尘器11进入，流经高温过热器27和低温过热器25，从出口烟道20引出。
本发明的三次风余热锅炉9仅布置高温过热器27和低温过热器25，均为蛇形管束，垂直布置，窑头和窑尾余热锅炉产生的饱和蒸汽各自进入三次风余热锅炉疏水集箱22、经连接管23进入低温过热器进口集箱24，然后在低温过热器25和高温过热器27中加热，在其间，布置喷水减温器26，细调汽温达到设计值，从而确保干法水泥生产线的余热发电稳发和满发。
如图8、9所示，为除尘器结构示意图，所述的除尘器11由分离板30、壳体31、横梁32、加强筋33和折烟板34组成，在壳体31内通过横梁32垂直安装一块与壳体31两侧平行的分离板30，在分离板30两侧安装加强筋33，在壳体31四角分别设有与底面垂直的折烟板34，与壳体31的四个角成直角三角形。
所述的分离板30有两排，每排由10块U形凹槽板35首尾对应排列，每两块U形凹槽板35之间设有空隙。
影响除尘器效率的因素有：分离系数，旋转角度和灰再扬析率。
当灰粒运动方向发生变化时，在惯性力或离心力的作用下，灰粒与气体发生分离，旋转角度愈大，分离效果愈好。
灰粒从气体中分离后，部分灰粒会再回到气体中去，称为灰再扬析。灰的再扬析率愈小，分离效果愈高。
本除尘器为槽型分离器。当含灰气体流进槽型板时，利用灰对槽型板直接撞击以及气体运动方向连续偏转2个90°，在惯性力的作用下，灰粒从气体中分离。同时，槽型分离板高度适当，使灰再扬析率不高。
槽型分离板系刚玉莫莱石制成，耐高温，耐磨损，作用是使灰浓度有所减少，减轻对受热面磨损或堵灰，使余热锅炉安全、满发运行。
本发明还采用低压省煤器6取代低压加热器，把凝结水温度由41.5℃提高至所要求的温度后进入除氧器7，加热锅炉给水达105℃，然后由给水泵8送入窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2的进口即高压省煤器19，其出口进入高压系统锅筒12、蒸发器管束15、膜式水冷壁18、低温过热器25和高温过热器27，把所回收的余热全部产生为过热蒸汽，从而提高了循环热效率和发电功率。

Claims (6)

1.一种干法水泥生产线的余热发电系统，包括窑头余热锅炉(1)、窑尾余热锅炉(2)、汽轮发电机组(3)、冷凝器(4)、凝结水泵(5)、除氧器(7)、给水泵(8)，窑头余热锅炉(1)与窑尾余热锅炉(2)并联，汽轮发电机组(3)的出口与冷凝器(4)进口连接，冷凝器(4)的出口与凝结水泵(5)连接，除氧器(7)的出口通过给水泵(8)分别与窑头余热锅炉(1)和窑尾余热锅炉(2)连接，其特征在于，在并联的窑头余热锅炉(1)、窑尾余热锅炉(2)与汽轮发电机组(3)之间设有三次风余热锅炉(9)，窑头余热锅炉(1)和窑尾余热锅炉(2)的出口并联后与三次风余热锅炉(9)的进口相串联，三次风余热锅炉(9)的出口与汽轮发电机组(3)的进口相连接，在凝结水泵
(5)与除氧器(7)之间设有低压省煤器(6)，低压省煤器(6)的进口与凝结水泵(5)连接，低压省煤器(6)的出口与除氧器(7)的进口连接。
2.根据权利要求1所述的一种干法水泥生产线的余热发电系统，所述的窑头余热锅炉(1)为N形布置、无补燃、双压省煤器系统、自然循环锅炉，包括钢结构(10)、除尘器(11)、锅筒(12)、下降管(13)、进口集箱(14)、蒸发器管束(15)、出口集箱(16)、汽水引出管(17)、膜式水冷壁(18)和出口烟道(20)，由锅筒(12)、下降管(13)、进口集箱(14)、膜式水冷壁(18)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)组成一路独立水循环系统，由锅筒(12)、下降管(13)、进口集箱(14)、蒸发器管束(15)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)组成另一路独立水循环系统，其特征在于，在蒸发器管束(15)与出口烟道(20)之间设有高压省煤器(19)和低压省煤器(6)，高压省煤器(19)、蒸发器管束(15)、膜式水冷壁(18)和锅筒(12)组成高压系统，低压省煤器(6)为低压系统，除氧器(7)的出口通过给水泵(8)与高压省煤器(19)的进口相连接；冷凝器(4)的出口通过凝结水泵(5)与低压省煤器(6)的进口相连接，低压省煤器(6)的出口与除氧器(7)的进口相连接。
3.根据权利要求1所述的一种干法水泥生产线的余热发电系统，所述的窑尾余热锅炉(2)为竖式布置、无补燃、双压省煤器系统、自然循环锅炉，包括钢结构(10)、除尘器(11)、锅筒(12)、下降管(13)、进口集箱(14)、蒸发器管束(15)、出口集箱(16)、汽水引出管(17)、膜式水冷壁(18)和出口烟道(20)，由锅筒(12)、下降管(13)、进口集箱(14)、膜式水冷壁(18)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)组成一路独立水循环系统，由锅筒(12)、下降管(13)、进口集箱(14)、蒸发器管束(15)、出口集箱(16)和汽水引出管(17)组成另一路独立水循环系统，其特征在于，在蒸发器管束(15)与出口烟道(20)之间设有高压省煤器(19)和低压省煤器(6)，高压省煤器(19)、蒸发器管束(15)、膜式水冷壁(18)和锅筒(12)组成高压系统，低压省煤器(6)为低压系统，除氧器(7)的出口通过给水泵(8)与高压省煤器(19)的进口相连接；冷凝器(4)的出口通过凝结水泵(5)与低压省煤器(6)的进口相连接，低压省煤器(6)的出口与除氧器(7)的进口相连接。
4.根据权利要求1所述的一种干法水泥生产线的余热发电系统，其特征在于，所述的三次风余热锅炉(9)由钢结构(10)、除尘器(11)、主汽集箱(21)、疏水集箱(22)、连接管(23)、低过进口集箱(24)、低温过热器(25)、喷水减温器(26)和高温过热器(27)、灰斗(28)和锁气器(29)组成，疏水集箱(22)通过连接管(23)与低过进口集箱(24)的进口连接，低过进口集箱(24)的出口通过低温过热器(25)与喷水减温器(26)的进口连接，喷水减温器(26)的出口通过高温过热器(27)与主汽集箱(21)的进口连接，主汽集箱(21)的出口与汽轮发电机组(3)的进口连接，在除尘器(11)、低温过热器(25)和高温过热器(27)下端设有灰斗(28)，在每个灰斗(28)下端设有锁气器(29)。
5.根据权利要求4所述的一种干法水泥生产线的余热发电系统，其特征在于，所述的除尘器(11)由分离板(30)、壳体(31)、横梁(32)、加强筋(33)和折烟板(34)组成，在壳体(31)内通过横梁(32)垂直设有至少一块与壳体(31)两侧平行的分离板(30)，在分离板(30)两侧设有加强筋(33)，在壳体(31)四角分别设有与底面垂直的折烟板(34)。
6.根据权利要求5所述的一种三次风余热锅炉，其特征在于，所述的分离板(30)有两排，每排至少由3块U形凹槽板(35)首尾对应排列，每两块U形凹槽板(35)之间设有空隙。
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