CN103438722A - 干法水泥生产线组合式低温余热发电系统 - Google Patents

干法水泥生产线组合式低温余热发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种余热发电系统，尤其是涉及一种干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，其由若干条干法水泥生产线配套的余热锅炉和其它组件组合而成，包括窑头余热锅炉（1）、窑尾余热锅炉（2）、除氧水箱（3）、给水泵（4）、热水箱（5）、热水泵（6）、汽轮机（7）、凝汽器（8）、凝结水泵（9），控制器（10）；各传感器通过信号线与控制器（10）相连，控制器（10）通过控制线与各水泵和阀门相连。本发明通过传感器检测反馈信号控制热水产量和温度、蒸汽温度和压力、各水箱水位，使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统调节范围内，使系统能稳定运行，充分利用余热资源。

Description

干法水泥生产线组合式低温余热发电系统
技术领域
本发明涉及一种余热发电系统，尤其是涉及一种干法水泥生产线组合式低温余热发电系统。
背景技术
水泥窑余热发电的原理是在水泥生产过程中产生大量余热，利用窑头窑尾排放的废气余热发电，将水泥生产的综合热利用率从60%提高到90%以上，节能减排和经济效益明显。在新型干法水泥熟料生产线生产过程中，余热发电的过程大致上为：通过余热回收装置——余热锅炉将水泥窑窑头、窑尾排出大量的低品位废气余热进行热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机发出电能，窑头锅炉所发电能供水泥生产过程中使用。在实际应用中，由于工艺过程的特点，工艺余热烟气的参数大部分是处于波动状态。而且波动幅度经常超出常规余热发电系统设计的可自调节范围，使余热发电系统不能稳定运行。
目前的水泥窑余热发电系统是一条水泥生产线配套一个余热发电系统，当余热锅炉或电站发生事故时，将余热锅炉从水泥生产系统中解列，不影响水泥生产的正常运行，但造成了水泥窑余热资源的浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，目的是使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统的可自调节范围内，使余热发电系统能稳定运行，能平稳、充分地利用余热资源，并且当某一余热锅炉或汽轮机发生故障时，不会浪费余热资源。
为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是：
干法水泥生产线组合式低温余热发电系统由若干条干法水泥生产线配套的余热锅炉和其它组件组合而成，包括窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉、除氧水箱、给水泵、热水箱、热水泵、汽轮机、凝汽器、凝结水泵，控制器；每条干法水泥生产线的窑头余热锅炉由热水段和蒸汽段组成，窑头余热锅炉进气管和其它的窑头余热锅炉进气管通过窑头旁通管道连通，进气管上有窑头进气阀，窑头旁通管道上有窑头旁通阀；窑尾余热锅炉只有蒸汽段，窑尾余热锅炉进气管和其它的窑尾余热锅炉进气管通过窑尾旁通管道连通，进气管上有窑尾进气阀，窑尾旁通管道上有窑尾旁通阀；除氧水箱的出水口通过管道与各个锅炉的热水段的进水口相连，管道上设有给水泵；各个锅炉的热水段的出水口通过管道与热水箱进水口相连，并且管道支路上设有热水温度传感器和热水进水阀；热水箱设有热水液位传感器、热水箱出水口通过管道与各个锅炉的汽包进水口相连，汽包上设有汽包液位传感器，管道上设有热水泵，并且在靠近汽包进水口的管道支路上设有热水补水阀；汽轮机及其配套设备除按干法水泥生产线一一对应外另加一套备用设备；窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉蒸汽出汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，汽轮机和凝汽器的进汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，靠锅炉的蒸汽支管上有蒸汽温度传感器和蒸汽压力传感器，汽轮机和凝汽器的蒸汽支管上有进汽阀和凝汽阀；凝汽器的热井设有凝结液位传感器，各个热井的进水口通过管道与给水泵相连，管道支路上设有回水阀；各个热井的出水口通过管道与除氧水箱的进水口相连，管道上设有凝结水泵；除氧水箱上设有冷水液位传感器，除氧水箱的补水管上设有补水阀；热水温度传感器、热水液位传感器、汽包液位传感器、蒸汽温度传感器、蒸汽压力传感器、凝结液位传感器、冷水液位传感器通过信号线与控制器相连，控制器通过控制线与给水泵、热水泵、凝结水泵、窑头进气阀、窑头旁通阀、窑尾进气阀、窑尾旁通阀、热水进水阀、热水补水阀、进汽阀、凝汽阀、回水阀、补水阀相连。
所述窑头进气阀、窑头旁通阀、窑尾进气阀、窑尾旁通阀、热水进水阀、热水补水阀、进汽阀、凝汽阀、回水阀、补水阀为电动阀。
所述控制器为DCS主机。
所述信号线和控制线为屏蔽线。
工作时，窑头进气阀和窑尾进气阀打开，窑头旁通阀和窑尾旁通阀关闭，干法水泥生产线产生的废气通过进气管进入窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉对锅炉进行加热；当某一台余热锅炉发生故障时，关闭其进气阀并打开相应的旁通阀，使废气进入其它的锅炉进行加热而不会浪费余热。除氧水箱中的除氧水经给水泵进入热水段中加热，热水温度传感器将热水温度信号传给控制器，控制器对热水进水阀进行控制，热水温度到180℃左右时进入热水箱内，热水液位传感器将热水箱的液位信号传给控制器，控制器对热水进水阀和热水泵进行控制，使热水箱液位保持在一定的范围内；热水经热水泵向汽包供水；窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉生产的过热蒸汽进入蒸汽主管，蒸汽温度传感器和蒸汽压力传感器将蒸汽温度和压力信号传给控制器，控制器对热水补水阀进行控制，使混合后的过热蒸汽符合汽轮机的进汽要求；混合后的过热蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机做功，进汽量由控制器对进汽阀进行控制，主蒸汽量太大时打开凝汽阀进行部分主蒸汽的直接冷凝；做功后的乏汽通过凝汽器冷凝成水，凝结水经凝结水泵送入除氧水箱；凝结液位传感器将热井的液位信号传给控制器，控制器对凝结水泵和回水阀进行控制，使热井的液位保持在一定的范围内；冷水液位传感器将除氧水箱的液位信号传给控制器，控制器对凝结水泵和补水阀进行控制，使除氧水箱的液位保持在一定的范围内。因有热水箱作为中间缓冲，使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统的可自调节范围内，使余热发电系统能稳定运行，能平稳、充分地利用余热资源。当某一台汽轮机发生故障时，关闭其进汽阀并打开备用汽轮机的进汽阀，使蒸汽进入备用汽轮机进行做功而不会浪费蒸汽。
本发明的有益效果：
1、本发明通过精确的传感器检测反馈信号来控制热水产量和温度、蒸汽温度和压力、各水箱水位，使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统的可自调节范围内，使余热发电系统能稳定运行，能平稳、充分地利用余热资源；
2、本发明锅炉进气旁通管道和旁通阀的设置，可使某一台余热锅炉发生故障时，废气进入其它的锅炉进行加热而不会浪费余热；
3、本发明备用汽轮机的设置，可使某一台汽轮机发生故障时，蒸汽进入其它的汽轮机进行做功而不会浪费蒸汽；
4、本发明各阀门阀为电动阀能有效控制水、空气、蒸汽的流量；
5、本发明控制器为DCS主机能对各设备进行自动化控制；
6、本发明控制线采用屏蔽双绞线，具有较高的传输速率和良好的抗电磁干扰能力；
7、本发明热水箱作为中间缓冲，使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统的可自调节范围内，使余热发电系统能稳定运行；
8、本发明各锅炉产生的过热蒸汽在蒸汽主管中混合，可平衡各锅炉产生的过热蒸汽的温度和压力，使进入汽轮机的过热蒸汽的温度和压力一致，使余热发电系统能稳定运行。
附图说明
图1为本发明两条干法水泥生产线时的废气管道结构示意图。
图2为本发明两条干法水泥生产线时的热力循环管道结构示意图。
图3为本发明三条干法水泥生产线时的废气管道结构示意图。
图4为本发明三条干法水泥生产线时的热力循环管道结构示意图。
1-窑头余热锅炉、2-窑尾余热锅炉、3-除氧水箱、4-给水泵、5-热水箱、6-热水泵、7-汽轮机、8-凝汽器、9-凝结水泵、10-控制器、11-热水段、12-蒸汽段、13-窑头进气阀、14-窑头旁通阀、15-窑尾进气阀、16-窑尾旁通阀、17-热水温度传感器、18-热水进水阀、19-热水液位传感器、20-汽包、21-汽包液位传感器、22-热水补水阀、23-蒸汽温度传感器、24-蒸汽压力传感器、25-进汽阀、26-凝汽阀、27-热井、28-凝结液位传感器、29-回水阀、30-冷水液位传感器、31-补水阀。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，干法水泥生产线组合式低温余热发电系统由两条干法水泥生产线配套的余热锅炉和其它组件组合而成，包括窑头余热锅炉1、窑尾余热锅炉2、除氧水箱3、给水泵4、热水箱5、热水泵6、汽轮机7、凝汽器8、凝结水泵9，控制器10；每条干法水泥生产线的窑头余热锅炉1由热水段11和蒸汽段12组成，窑头余热锅炉1进气管和其它的窑头余热锅炉进气管通过窑头旁通管道连通，进气管上有窑头进气阀13，窑头旁通管道上有窑头旁通阀14；窑尾余热锅炉2只有蒸汽段，窑尾余热锅炉1进气管和其它的窑尾余热锅炉进气管通过窑尾旁通管道连通，进气管上有窑尾进气阀15，窑尾旁通管道上有窑尾旁通阀16；除氧水箱3的出水口通过管道与各个锅炉的热水段11的进水口相连，管道上设有给水泵4；各个锅炉的热水段11的出水口通过管道与热水箱5进水口相连，并且管道支路上设有热水温度传感器17和热水进水阀18；热水箱5设有热水液位传感器19、热水箱5出水口通过管道与各个锅炉的汽包20进水口相连，汽包20上设有汽包液位传感器21，管道上设有热水泵6，并且在靠近汽包20进水口的管道支路上设有热水补水阀22；汽轮机7及其配套设备除按干法水泥生产线一一对应外另加一套备用设备；窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2蒸汽出汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，汽轮机7和凝汽器8的进汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，靠锅炉的蒸汽支管上有蒸汽温度传感器23和蒸汽压力传感器24，汽轮机7和凝汽器8的蒸汽支管上有进汽阀25和凝汽阀26；凝汽器8的热井27设有凝结液位传感器28，各个热井27的进水口通过管道与给水泵4相连，管道支路上设有回水阀29；各个热井27的出水口通过管道与除氧水箱3的进水口相连，管道上设有凝结水泵9；除氧水箱3上设有冷水液位传感器30，除氧水箱3的补水管上设有补水阀31；热水温度传感器17、热水液位传感器19、汽包液位传感器21、蒸汽温度传感器23、蒸汽压力传感器24、凝结液位传感器28、冷水液位传感器30通过信号线与控制器10相连，控制器10通过控制线与给水泵4、热水泵6、凝结水泵9、窑头进气阀13、窑头旁通阀14、窑尾进气阀15、窑尾旁通阀16、热水进水阀18、热水补水阀22、进汽阀25、凝汽阀26、回水阀29、补水阀31相连。
所述窑头进气阀13、窑头旁通阀14、窑尾进气阀15、窑尾旁通阀16、热水进水阀18、热水补水阀22、进汽阀25、凝汽阀26、回水阀29、补水阀31为电动阀。
所述控制器10为DCS主机。
所述信号线和控制线为屏蔽线。
工作时，窑头进气阀和窑尾进气阀打开，窑头旁通阀和窑尾旁通阀关闭，干法水泥生产线产生的废气通过进气管进入窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2对锅炉进行加热；当某一台余热锅炉发生故障时，关闭其进气阀并打开相应的旁通阀，使废气进入其它的锅炉进行加热而不会浪费余热。除氧水箱3中的除氧水经给水泵4进入热水段11中加热，热水温度传感器17将热水温度信号传给控制器10，控制器10对热水进水阀18进行控制，热水温度到180℃左右时进入热水箱5内，热水液位传感器19将热水箱5的液位信号传给控制器10，控制器10对热水进水阀18和热水泵6进行控制，使热水箱5液位保持在一定的范围内；热水经热水泵6向汽包20供水；窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2生产的过热蒸汽进入蒸汽主管，蒸汽温度传感器23和蒸汽压力传感器24将蒸汽温度和压力信号传给控制器10，控制器10对热水补水阀22进行控制，使混合后的过热蒸汽符合汽轮机7的进汽要求；混合后的过热蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机7做功，进汽量由控制器10对进汽阀25进行控制，主蒸汽量太大时打开凝汽阀26进行部分主蒸汽的直接冷凝；做功后的乏汽通过凝汽器8冷凝成水，凝结水经凝结水泵9送入除氧水箱3；凝结液位传感器28将热井27的液位信号传给控制器10，控制器10对凝结水泵9和回水阀29进行控制，使热井27的液位保持在一定的范围内；冷水液位传感器30将除氧水箱3的液位信号传给控制器10，控制器10对凝结水泵9和补水阀31进行控制，使除氧水箱3的液位保持在一定的范围内。因有热水箱5作为中间缓冲，使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统的可自调节范围内，使余热发电系统能稳定运行，能平稳、充分地利用余热资源。当某一台汽轮机7发生故障时，关闭其进汽阀25并打开备用汽轮机的进汽阀，使蒸汽进入备用汽轮机进行做功而不会浪费蒸汽。
实施例2
如图3、图4所示，干法水泥生产线组合式低温余热发电系统由三条干法水泥生产线配套的余热锅炉和其它组件组合而成，包括窑头余热锅炉1、窑尾余热锅炉2、除氧水箱3、给水泵4、热水箱5、热水泵6、汽轮机7、凝汽器8、凝结水泵9，控制器10；每条干法水泥生产线的窑头余热锅炉1由热水段11和蒸汽段12组成，窑头余热锅炉1进气管和其它的窑头余热锅炉进气管通过窑头旁通管道连通，进气管上有窑头进气阀13，窑头旁通管道上有窑头旁通阀14；窑尾余热锅炉2只有蒸汽段，窑尾余热锅炉1进气管和其它的窑尾余热锅炉进气管通过窑尾旁通管道连通，进气管上有窑尾进气阀15，窑尾旁通管道上有窑尾旁通阀16；除氧水箱3的出水口通过管道与各个锅炉的热水段11的进水口相连，管道上设有给水泵4；各个锅炉的热水段11的出水口通过管道与热水箱5进水口相连，并且管道支路上设有热水温度传感器17和热水进水阀18；热水箱5设有热水液位传感器19、热水箱5出水口通过管道与各个锅炉的汽包20进水口相连，汽包20上设有汽包液位传感器21，管道上设有热水泵6，并且在靠近汽包20进水口的管道支路上设有热水补水阀22；汽轮机7及其配套设备除按干法水泥生产线一一对应外另加一套备用设备；窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2蒸汽出汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，汽轮机7和凝汽器8的进汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，靠锅炉的蒸汽支管上有蒸汽温度传感器23和蒸汽压力传感器24，汽轮机7和凝汽器8的蒸汽支管上有进汽阀25和凝汽阀26；凝汽器8的热井27设有凝结液位传感器28，各个热井27的进水口通过管道与给水泵4相连，管道支路上设有回水阀29；各个热井27的出水口通过管道与除氧水箱3的进水口相连，管道上设有凝结水泵9；除氧水箱3上设有冷水液位传感器30，除氧水箱3的补水管上设有补水阀31；热水温度传感器17、热水液位传感器19、汽包液位传感器21、蒸汽温度传感器23、蒸汽压力传感器24、凝结液位传感器28、冷水液位传感器30通过信号线与控制器10相连，控制器10通过控制线与给水泵4、热水泵6、凝结水泵9、窑头进气阀13、窑头旁通阀14、窑尾进气阀15、窑尾旁通阀16、热水进水阀18、热水补水阀22、进汽阀25、凝汽阀26、回水阀29、补水阀31相连。
所述窑头进气阀13、窑头旁通阀14、窑尾进气阀15、窑尾旁通阀16、热水进水阀18、热水补水阀22、进汽阀25、凝汽阀26、回水阀29、补水阀31为电动阀。
所述控制器10为DCS主机。
所述信号线和控制线为屏蔽线。
工作时，窑头进气阀和窑尾进气阀打开，窑头旁通阀和窑尾旁通阀关闭，干法水泥生产线产生的废气通过进气管进入窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2对锅炉进行加热；当某一台余热锅炉发生故障时，关闭其进气阀并打开相应的旁通阀，使废气进入其它的锅炉进行加热而不会浪费余热。除氧水箱3中的除氧水经给水泵4进入热水段11中加热，热水温度传感器17将热水温度信号传给控制器10，控制器10对热水进水阀18进行控制，热水温度到180℃左右时进入热水箱5内，热水液位传感器19将热水箱5的液位信号传给控制器10，控制器10对热水进水阀18和热水泵6进行控制，使热水箱5液位保持在一定的范围内；热水经热水泵6向汽包20供水；窑头余热锅炉1和窑尾余热锅炉2生产的过热蒸汽进入蒸汽主管，蒸汽温度传感器23和蒸汽压力传感器24将蒸汽温度和压力信号传给控制器10，控制器10对热水补水阀22进行控制，使混合后的过热蒸汽符合汽轮机7的进汽要求；混合后的过热蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机7做功，进汽量由控制器10对进汽阀25进行控制，主蒸汽量太大时打开凝汽阀26进行部分主蒸汽的直接冷凝；做功后的乏汽通过凝汽器8冷凝成水，凝结水经凝结水泵9送入除氧水箱3；凝结液位传感器28将热井27的液位信号传给控制器10，控制器10对凝结水泵9和回水阀29进行控制，使热井27的液位保持在一定的范围内；冷水液位传感器30将除氧水箱3的液位信号传给控制器10，控制器10对凝结水泵9和补水阀31进行控制，使除氧水箱3的液位保持在一定的范围内。因有热水箱5作为中间缓冲，使组合式低温余热发电系统适应多条水泥生产线废气产生的蒸汽产量和温度变化波动幅度在余热发电系统的可自调节范围内，使余热发电系统能稳定运行，能平稳、充分地利用余热资源。当某一台汽轮机7发生故障时，关闭其进汽阀25并打开备用汽轮机的进汽阀，使蒸汽进入备用汽轮机进行做功而不会浪费蒸汽。

Claims (5)

1. 干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，其特征在于，由若干条干法水泥生产线配套的余热锅炉和其它组件组合而成，包括窑头余热锅炉（1）、窑尾余热锅炉（2）、除氧水箱（3）、给水泵（4）、热水箱（5）、热水泵（6）、汽轮机（7）、凝汽器（8）、凝结水泵（9），控制器（10）；每条干法水泥生产线的窑头余热锅炉（1）由热水段（11）和蒸汽段（12）组成，窑头余热锅炉（1）进气管和其它的窑头余热锅炉进气管通过窑头旁通管道连通，进气管上有窑头进气阀（13），窑头旁通管道上有窑头旁通阀（14）；窑尾余热锅炉（2）只有蒸汽段，窑尾余热锅炉（1）进气管和其它的窑尾余热锅炉进气管通过窑尾旁通管道连通，进气管上有窑尾进气阀（15），窑尾旁通管道上有窑尾旁通阀（16）；除氧水箱（3）的出水口通过管道与各个锅炉的热水段（11）的进水口相连，管道上设有给水泵（4）；各个锅炉的热水段（11）的出水口通过管道与热水箱（5）进水口相连，并且管道支路上设有热水温度传感器（17）和热水进水阀（18）；热水箱（5）设有热水液位传感器（19）、热水箱（5）出水口通过管道与各个锅炉的汽包（20）进水口相连，汽包（20）上设有汽包液位传感器（21），管道上设有热水泵（6），并且在靠近汽包（20）进水口的管道支路上设有热水补水阀（22）；汽轮机（7）及其配套设备除按干法水泥生产线一一对应外另加一套备用设备；窑头余热锅炉（1）和窑尾余热锅炉（2）蒸汽出汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，汽轮机（7）和凝汽器（8）的进汽口通过蒸汽支管与蒸汽主管相连，靠锅炉的蒸汽支管上有蒸汽温度传感器（23）和蒸汽压力传感器（24），汽轮机（7）和凝汽器（8）的蒸汽支管上有进汽阀（25）和凝汽阀（26）；凝汽器（8）的热井（27）设有凝结液位传感器（28），各个热井（27）的进水口通过管道与给水泵（4）相连，管道支路上设有回水阀（29）；各个热井（27）的出水口通过管道与除氧水箱（3）的进水口相连，管道上设有凝结水泵（9）；除氧水箱（3）上设有冷水液位传感器（30），除氧水箱（3）的补水管上设有补水阀（31）；热水温度传感器（17）、热水液位传感器（19）、汽包液位传感器（21）、蒸汽温度传感器（23）、蒸汽压力传感器（24）、凝结液位传感器（28）、冷水液位传感器（30）通过信号线与控制器（10）相连，控制器（10）通过控制线与给水泵（4）、热水泵（6）、凝结水泵（9）、窑头进气阀（13）、窑头旁通阀（14）、窑尾进气阀（15）、窑尾旁通阀（16）、热水进水阀（18）、热水补水阀（22）、进汽阀（25）、凝汽阀（26）、回水阀（29）、补水阀（31）相连。
2.根据权利要求1所述干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，其特征在于，所述窑头进气阀（13）、窑头旁通阀（14）、窑尾进气阀（15）、窑尾旁通阀（16）、热水进水阀（18）、热水补水阀（22）、进汽阀（25）、凝汽阀（26）、回水阀（29）、补水阀（31）为电动阀。
3.根据权利要求1或2所述干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，其特征在于，所述控制器（10）为DCS主机。
4.根据权利要求1或2所述干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，其特征在于，所述信号线和控制线为屏蔽线。
5.根据权利要求3所述干法水泥生产线组合式低温余热发电系统，其特征在于，所述信号线和控制线为屏蔽线。
CN201310381505.2A 2013-08-29 2013-08-29 干法水泥生产线组合式低温余热发电系统 Active CN103438722B (zh)

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