CN107382109B - 电能自维持干法水泥烧成工艺及其供配电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电能自维持干法水泥烧成工艺及其供配电系统。工艺步骤是：利用外部电源起动烧成设备；待水泥烧成工艺运行稳定后，利用外部电源起动低温余热发电机组，机组达到额定功率输出时与外部电网同期后并联运行，烧成设备开始使用余热电能，同时水泥烧成工艺为低温余热发电机组提供所需热能；选择由低温余热发电机组独立为烧成设备供电或选择继续与外部电网并联运行；当外部电源中断时，低温余热发电机组维待干法水泥烧成工艺设备继续运转。本发明把水泥烧成工艺和低温余热发电技术充分结合，通过调整水泥烧成工艺，产生足够维持烧成工艺设备在各工况条件下的电力供应，在外部电源中断的情况下，使用余热电能维持水泥烧成工艺设备继续生产。

Description

电能自维持干法水泥烧成工艺及其供配电系统
技术领域
本发明涉及干法水泥烧成工艺与低温余热发电技术，具体是一种在外部电力供应中断情况下仍然能维持连续生产的电能自维持干法水泥烧成工艺及其供配电系统。
背景技术
国内外低温余热发电技术已经非常成熟，作为节能措施已得到广泛应用，但其输出的电能只用于水泥粉磨和并入电力网；一旦外部电源中断，水泥烧成工艺和余热发电机组同时中断。水泥烧成工艺对连续性生产的要求很高，即便是短时间中断其恢复正常生产的时间也很长，现阶段仍有一些地区电力供应严重不足，难以取得第二电源和保安电源，这类地区电力供应的可靠性、稳定性、电能质量不能很好地维持连续水泥生产，严重影响水泥产量和耐火材料寿命，甚至损坏水泥生产的关键设备，导致水泥工厂不能达到设计产能。由于停电频繁，水泥烧成工艺（热工制度）经常被打乱，造成停窑停机，而恢复到正常的热工制度则需要较长时间，不但严重影响水泥熟料产量，还因热胀冷缩严重影响耐火材料的寿命，耐火材料的成本高、砌筑周期长，反过来又影响到水泥产量。
目前，低温余热发电技术与水泥烧成工艺相对独立，只注重在保证水泥产质量的前提下充分利用余热，而未考虑余热电能对烧成工艺连续性的作用，低温余热发电以节能为目的。
发明内容
本发明针对电力供应不足和电力供应不稳定地区，以维持水泥烧成工艺的连续性生产为目的，提供一种在外部电力供应中断情况下仍然能维持连续生产的电能自维持干法水泥烧成工艺及其供配电系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种电能自维持干法水泥烧成工艺，按以下步骤进行：
（1）利用外部电源启动 干法水泥烧成工艺设备；
（2）待水泥烧成工艺的物料、热量平衡运行稳定后，利用外部电源启动 低温余热发电机组，机组达到额定功率输出时与外部电网同期后并联运行，水泥烧成工艺设备开始使用余热电能，同时水泥烧成工艺为低温余热发电机组提供所需热能；
（3）选择由低温余热发电机组独立为烧成设备供电，或选择继续与外部电网并联运行以增加运行可靠性和电能内外部平衡；
（4）当外部电源中断时，低温余热发电机组维持干法水泥烧成工艺设备继续运转。
进一步的，因工况波动致水泥烧成工艺设备和低温余热发电机组过负荷时，通过控制系统调整水泥烧成工艺参数增加尾气排出的余热量，使低温余热发电机组有足够的热源保证电能供给，维持电能自维持水泥烧成工艺运行。
进一步的，电能自维持烧成工艺在设备过负荷时，通过增加燃料供应、适当减小水泥熟料的产量、调节热风量增加余热输出，使有充分的热源维持足够的电能输出不致工艺中断。
所述的电能自维持干法水泥烧成工艺的供配电系统，包括外部电源、低温余热发电机组，外部电源进线连接低温余热发电机组的输出母线，使并网点设置在余热发电机组输电线路的母线段，外部电源进线回路分别设置有外部电源进线断路器和外部电源进线电压互感器，低温余热发电机组至其输出母线的输电线路上分别设置有发电机回路断路器和发电机回路电压互感器；水泥烧成工艺设置的烧成窑尾电力室和烧成窑头电力室与低温余热发电机组的输出母线连接。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：
本发明集成了干法水泥烧成工艺、低温余热发电、供配电系统，其中的干法水泥烧成工艺能够提供低温余热发电机组所需热能，低温余热发电机组提供维持水泥生产所需的电能并具备维持干法水泥烧成工艺正常运行所需要的过负荷能力；供配电系统实现了干法水泥烧成工艺、低温余热机组的启动 ，外部电源和余热发电机组的同步检测、并网运行和电源切换。完成电源切换后的水泥烧成工艺，不受外部电源停止供电的影响，而由余热发电机组提供的电能独立维持生产运行。由于减少了水泥烧成工艺的停机频次和停机时间，对提高水泥熟料产量有十分明显的效果；由于工艺稳定，耐火材料的寿命显著延长，节省了耐火材料的砌筑时间，这是水泥生产过程中重要的目标之一。
附图说明
图1是本发明实施例的电能自维持干法水泥烧成工艺流程示意图；
图2是本发明实施例的供配电系统结构示意图；
图中：1—余热发电机组；2—分解炉；3—原料投料装置；4—第一阀门；5—第二阀门；6—第三阀门；7—第一热交换锅炉；8—第一导热介质循环泵；9—第二热交换锅炉；10—第二导热介质循环泵；11—熟料冷却机；12—风机；13—回转窑；14—预热器；15—外部电源进线断路器；16—发电机回路断路器；17—外部电源进线电压互感器；18—发电机回路电压互感器；19—发电机；20—外部电源进线；21—外部电源输入母线；22—发电机输出母线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详述本发明。
参见图1，本实施例给出的电能自维持干法水泥烧成工艺设备，由余热发电机组1、分解炉2、原料投料装置3、第一热交换锅炉7、第一导热介质循环泵8、第二热交换锅炉9、第二导热介质循环泵10、熟料冷却机11、回转窑13、预热器14等设备单元构成，余热发电采用现有的常规余热发电方法即低温蒸汽锅炉或有机介质循环法。
以下结合图2，详述电能自维持干法水泥烧成工艺步骤：
（1）启动 水泥熟料烧成工艺：将发电机回路断路器16断开，外部电源进线断路器15闭合，图1中的第二阀门5、第三阀门6关闭，第一阀门4打开；利用外部电源启动 水泥烧成工艺设备，在经过升温、投料到到稳定（热工制度）后，开始启动 余热发电机组1。
（2）启动 余热发电机组：打开图1中的第二阀门5、第三阀门6，关闭第一阀门4，启动 第一导热介质循环泵8和第二导热介质循环泵10，第一热交换锅炉7、第二热交换锅炉9进入热交换状态，余热发电机组1启动 。
（3）外部电源进线电压互感器16、发电机回路电压互感器17同期检测允许后，发电机回路断路器16闭合，调整发电机19的参数，当输出功率大于烧成工艺设备功率需求时，选择断开外部电源进线断路器15或保持外部电源进线断路器15闭合，此时烧成工艺设备所需电能全部由余热发电机组1供给，进入电能自维持工作过程。
（4）当外部电源失电时，烧成工艺设备不再因外部电源停电而中断，在外部电源进线断路器15闭合情况下，余热发电机组1的剩余电能通过外部电源进线回路输送到外部电源，但在外部电源失电时，外部电源进线断路器15必须断开。
（5）电能自维持水泥烧成工艺的调节与控制：调节图1中的原料投料装置3及上游设备改变原料入料量；调节图1中回转窑13的燃烧器和分解炉2的燃烧器的燃料投入量及通风量；调整熟料冷却机11的风机12的通风量；调整余热发电机组1参数保持电能自维持水泥烧成工艺在各种工况条件下的水泥熟料产质量稳定、电能供需平衡和稳定。
上述工艺操作有两个关键点：一、保证水泥熟料的额定产质量；二、烧成及冷却过程产生的余热使余热发电机组1达到额定输出，能够提供水泥熟料烧成设备足够的电能需要，在发生设备过载需要短时、快速加大电能输出时，可瞬间、短时增加燃料供料，加速热介质循环、甚至短时降低熟料产量，使余热满足余热发电机组1对热能的短时超负荷需求。
图2所示的配电系统结构，不同于普通余热发电并网点选择设立在总降压变电站低压侧的做法，而是将并网点选在余热发电的母线段，同时，水泥烧成工艺设备的用电，不再从外部电源引取，而是由余热发电机组的母线段供给。外部电源作为水泥工厂的供电电源和水泥烧成工艺及余热发电机组的启动 电源，包括高温废气的抽取，汽轮机组启动 。当热工制度稳定，烧成工艺转入稳定生产的状态后，启动 余热发电机组1达到额定发电能力，由余热发电机组1向水泥烧成工艺段全部设备提供电能，维持水泥烧成工艺连续生产，此时余热发电机组1可选择继续与电网并联运行也可选择独立运行；当外部电源故障时，由余热发电机组1独立供电维持烧成工艺运行；电网电源恢复正常时，可视情况选择余热发电机组1再次并网或独立运行。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种电能自维持干法水泥烧成工艺，其特征在于：
供配电系统包括外部电源、低温余热发电机组，外部电源进线连接低温余热发电机组的输出母线，使并网点设置在余热发电机组输电线路的母线段，外部电源进线回路分别设置有外部电源进线断路器和外部电源进线电压互感器，低温余热发电机组至其输出母线的输电线路上分别设置有发电机回路断路器和发电机回路电压互感器；水泥烧成工艺设置的烧成窑尾电力室和烧成窑头电力室与低温余热发电机组的输出母线连接；电能自维持干法水泥烧成工艺按以下步骤进行：
（1）利用外部电源启动 干法水泥烧成工艺设备；
（2）待水泥烧成工艺的物料、热量平衡运行稳定后，利用外部电源启动 低温余热发电机组，机组达到额定功率输出时与外部电网同期后并联运行，水泥烧成工艺设备开始使用余热电能，同时水泥烧成工艺为低温余热发电机组提供所需热能；
（3）选择由低温余热发电机组独立为烧成设备供电，或选择继续与外部电网并联运行以增加运行可靠性和电能内外部平衡；
（4）当外部电源中断时，低温余热发电机组维持干法水泥烧成工艺设备继续运转；
（5）因工况波动致水泥烧成工艺设备和低温余热发电机组过负荷时，通过控制系统调整水泥烧成工艺参数增加尾气排出的余热量，使低温余热发电机组有足够的热源保证电能供给，维持电能自维持水泥烧成工艺运行；
（6）电能自维持烧成工艺在设备过负荷时，通过增加燃料供应、适当减小水泥熟料的产量、调节热风量来增加余热输出，使有充分的热源维持足够的电能输出不致工艺中断。
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