CN101360888A - 水泥烧成车间的余热发电*** - Google Patents
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Abstract
本发明的水泥烧成车间的余热发电***,其具备,AQC锅炉具备省热器、蒸发器和过热器,PH锅炉具备第1蒸发器和过热器。将经AQC锅炉的省热器加热的一部分热水通过闪蒸器接入到汽轮机的低压段,将另一部分热水用AQC锅炉的蒸发器和过热器进行过热,而且将又一部分热水用PH锅炉的蒸发器和过热器进行过热后,将这些高压蒸汽接入到汽轮机的高压段。PH锅炉,除蒸发器和过热器以外,还在其PH废气出口侧具备第2蒸发器,通过蒸汽鼓将来自上述闪蒸器的回流热水导入第2蒸发器。将经第2蒸发器加热的热水导入到蒸汽鼓中,将该蒸汽接入到汽轮机的低压段。
Description
相关申请的相互参照
本申请基于2006年12月26日申请的日本专利申请2006-349606号要求优先权,参照上述日本专利申请的全部内容并将其引入本申请。
技术领域
本发明涉及一种利用水泥烧成车间的余热的发电***,在尽可能提高空气急冷器(AQC)的余热回收率的同时,提高悬浮预热器(PH)的余热回收率,并可以利用它们的余热使总发电量增加。
背景技术
水泥烧成车间中,由于大量释放出悬浮预热器(以下也简称为“预热器”或“PH”)的余热、空气急冷器(以下也简称为“急冷器”或“AQC”)的余热,因此在利用这些余热的余热锅炉中产生蒸汽,由蒸汽来驱动汽轮机,从而进行发电。
然而,水泥烧成车间中,余热源为预热器和急冷器两者,两个热源的废气温度、余热量有很大差异,并且还随着车间操作条件而变化,因此由上述两个热源所供给的热量未必是稳定的。
预热器(PH)的废气温度例如为350~400℃、急冷器(AQC)的废气温度约为300~250℃,一直以来,余热发电***如下述那样运转:在利用上述余热的锅炉(即,PH锅炉、AQC锅炉)中产生高压蒸汽,将PH锅炉的出口气体温度设为250℃左右而将其用来干燥水泥原料,另一方面,用AQC锅炉回收AQC余热至其极限来进行发电。
[现有技术1]
上述余热发电***的实施方式,可以根据所使用的水泥烧成车间的生产能力或余热的利用形态而有多种方式,其中有以下方式(现有技术1):将汽轮机作为多段混压汽轮机(混気タ一ビン),用PH锅炉产生高压蒸汽,并将该蒸汽接入到汽轮机的高压段;另一方面,用AQC加热器的热水产生低压蒸汽,并将该蒸汽接入到汽轮机的低压段,从而进行驱动(日本特开昭58-57013号公报的图4)。该方式的概貌如图2所示,用AQC加热器50的省热器h加热冷凝器C的冷凝水,把闪蒸器F产生的低压蒸汽接入到汽轮机T的低压段Pb;另一方面,用PH锅炉40的蒸发器h-2对冷凝器C所产生的冷凝水进行加热,用过热器h-1进行过热后,将其接入到汽轮机T的高压段Pa。该余热发电***中,由AQC加热器50产生的低压蒸汽的蒸汽压为3atg左右,该加热器的出口气体B2温度约为100℃;另外,由PH锅炉40产生的高压蒸汽为16atg左右,该锅炉的出口气体B1的温度约为230℃。
[现有技术2]
作为提高空气急冷器(AQC)的余热回收率的余热发电***的实施方式,有以下方式(现有技术2):将用AQC加热器50的省热器h进行加热的热水的一部分导入到闪蒸器F中形成低压蒸汽,然后将该蒸汽接入到汽轮机T的低压段Pb中,用PH锅炉对上述热水的另一部分进行过热,再将其接入到汽轮机T的高压段Pa中(日本特开昭58-49801号公报的图3)。
该现有技术2的概貌如图3所示,用AQC加热器50的省热器h对冷凝器C的冷凝水进行加热,将该热水的一部分导入到闪蒸器F中,将该低压蒸汽接入到汽轮机T的低压段Pb,将另一部分用PH锅炉40的蒸发器h-2进行加热,进一步用过热器h-1过热后将其接入到汽轮机T的高压段Pa。
由AQC加热器50产生的低压蒸汽的蒸汽压为3atg左右,该加热器的出口气体B2的温度约为100℃;另外,由PH锅炉40产生的高压蒸汽为16atg左右,该锅炉的出口气体B1的温度约为230℃。
[现有技术3]
此外,现有技术3为,对于上述现有技术2,尽可能地提高所述AQC余热回收率,并使AQC锅炉的出口气体温度降低。
该现有技术的概貌如图4所示,AQC锅炉50A中设有省热器h-5、蒸发器h-4和过热器h-3,将由AQC锅炉50A的省热器h-5所产生的热水的一部分导入到闪蒸器F中,将该低压蒸汽接入到汽轮机T的低压段Pb;将上述热水的另外一部分导入到AQC锅炉50A的蒸发器h-4中,进一步用过热器h-3过热,将该高压蒸汽接入到汽轮机T的高压段Pa中;另外,将上述热水的又一部分通过阀门v、蒸发器SD接入到PH锅炉40的蒸发器h-2中,然后用过热器h-1过热,将该高压蒸汽接入到汽轮机T的高压段Pa中。
在现有技术3的AQC锅炉50A的省热器h-5中,除AQC锅炉、PH锅炉外,还通过对用于闪蒸器的热水进行热交换,从而使AQC锅炉50A的出口气体温度降低至100℃左右,因而可以充分地回收AQC余热。
另一方面,用PH锅炉40的蒸发器h-2进行加热,并进一步用过热器h-1进行过热的高压蒸汽控制在16~7atg左右,这时的PH锅炉出口气体B1的温度降低至230~200℃左右。因而该高温排气可以进一步用于水泥原料的干燥等。
然而,在水泥烧成车间中,随着耗能费用增高则电力费用增高,因此需要将其余热尽可能地作为电力回收。所以,为了进一步提高发电量,可能需要使PH锅炉的出口气体温度降至160℃左右,为此考虑PH锅炉多压化。
另一方面,在上述的现有技术3中,提高所述预热器(PH)和急冷器(AQC)的余热回收率是很重要的,因此将PH锅炉多压化,并降低其出口气体温度而提高PH余热的回收率,同时将AQC废气的余热回收率维持在高水平是很重要的。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题是:对于水泥烧成车间的余热发电***,其中,AQC锅炉具备省热器、蒸发器和过热器,PH锅炉具备蒸发器和过热器,将经AQC锅炉的省热器加热的一部分热水通过闪蒸器接入到汽轮机的低压段,将剩余的一部分用AQC锅炉的蒸发器和过热器进行过热,另外用PH锅炉的蒸发器和过热器进行过热后,将该高压蒸汽接入到汽轮机的高压段,
当使上述PH锅炉为2压化时,设计一种水泥余热发电***的基本构造,以使AQC锅炉的出口气体温度尽可能地维持在低温,并且尽可能地降低PH锅炉的出口气体温度,从而大幅度地提高余热回收率。
为解决上述技术问题的技术手段以下述的结构(A)为前提,具有下述(i)(ii)的特征。
(A)一种水泥烧成车间余热发电***,其构成为:AQC锅炉具备省热器、蒸发器和过热器,PH锅炉具备第1蒸发器和过热器,将经AQC锅炉的省热器加热的一部分热水通过闪蒸器接入到汽轮机的低压段,将另一部分热水用AQC锅炉的蒸发器和过热器进行过热,将又一部分热水用PH锅炉的蒸发器和过热器进行过热后,将这些高压蒸汽接入到汽轮机的高压段。
(i)上述PH锅炉,除上述蒸发器和过热器以外,还在其PH废气出口侧具备第2蒸发器,通过蒸汽鼓(ドラム)将来自上述闪蒸器的回流热水导入上述第2蒸发器;
(ii)将经上述第2蒸发器加热的热水导入到蒸汽鼓中,将该蒸汽接入到汽轮机的低压段。
由于本发明中的AQC锅炉具备省热器、蒸发器和过热器,PH锅炉具备蒸发器和过热器,将经AQC锅炉的省热器加热的一部分热水通过闪蒸器接入到汽轮机的低压段,因此这一点与现有技术3是相同的,故AQC余热的回收率与现有技术3同样维持在高水平。
另一方面,由于在PH锅炉的废气出口侧具备第2蒸发器,并往其中导入AQC锅炉的低压***中的闪蒸器的回流热水,因此产生大量接入到汽轮机的低压段的低压蒸汽。于是,由于该大量的低压蒸汽接入到上述汽轮机的低压段,所以PH余热的回收率大幅度提高。
现有技术3的PH锅炉中,从发电***结构上考虑,优选其蒸汽压上升至7atg左右,这时的PH锅炉的出口气体温度限于200℃。与此相对,本发明的情况下,通过使第2蒸发器、蒸汽鼓所产生的低压***为3atg(饱和温度142.9℃)左右,从而可以将第1蒸发器和过热器所产生的高压***的蒸汽压上升到至少16atg,这时可以使PH锅炉的出口气体温度降低至约160℃。所以,使PH锅炉所产生的PH余热的回收几乎达到极限程度。
因此,如上所述,可以将AQC余热的回收率维持在高水平,并且使PH余热的回收率大幅度提高。
所以,列举一例,如果在发电功率为23,400kW的现有技术3的水泥烧成余热发电***中应用本发明的水泥烧成余热发电***,则其发电功率至少为25,500kW。
因此,可以提高水泥烧成车间的余热回收率,大幅度增大该余热发电的功率。
附图说明
图1是表示实施方式的总结构的模式图。
图2是表示现有技术(现有技术1)的水泥烧成车间余热发电***的总结构的模式图。
图3是表示现有技术(现有技术2)的水泥烧成车间余热发电***的总结构的模式图。
图4是表示现有技术(现有技术3)的水泥烧成车间余热发电***的总结构的模式图。
具体实施方式
以下,参照图1说明本发明的一种实施方式。
该实施方式是,在生产能力为10,000t/天的水泥烧成车间的两条生产线的余热发电***中应用本发明的例子,总结构与上述现有技术3没有特别的差异。于是,悬浮预热器(PH)的废气A1的温度为165℃,另一方面,空气急冷器(AQC)的废气A2的温度为105℃。
PH锅炉10,与现有技术3(图4)一样具备第1蒸发器h-2和过热器h-1。此外,本实施方式中PH锅炉10,除了这些之外,还在其废气出口侧具有第2蒸发器h-6。
另一方面,AQC锅炉20,与现有技术3的AQC锅炉50一样,具备过热器h-3、蒸发器h-4、省热器h-5。
闪蒸器F的回流热水和冷凝器C的冷凝水由给水泵P1压入省热器h-5。用省热器h-5加热的热水的温度为200℃,其一部分导入闪蒸器F,成为低压蒸汽后接入到汽轮机的低压段Pb。其另一部分导入AQC锅炉的蒸发器h-4,其又一部分导入PH锅炉10的蒸汽鼓SD中。在这些方面与现有技术3也没有差异。
该实施方式中,将由给水泵P1给水到省热器h-5中的给水流量控制在合计260t/小时,将导入闪蒸器F的热水的流量控制在合计150t/小时。
另一方面,PH锅炉10,在其废气A1的出口侧具有第2蒸发器h-6,该第2蒸发器h-6与蒸汽鼓sd相连接,蒸汽鼓sd与汽轮机T的低压段Pb相连接。因此,闪蒸器F的回流热水的一部分由给水泵P2导入到上述蒸汽鼓sd中,由第2蒸发器h-6加热而生成低压蒸汽。
该实施方式中,将PH锅炉10的过热器h-1产生的蒸汽压控制在16atg左右,将第2蒸发器h-6的蒸汽压控制在3atg左右。另外,将AQC锅炉20的过热器h-3产生的蒸汽压控制在15atg左右,将该锅炉20的省热器h-5和闪蒸器产生的低压蒸汽控制在3atg左右。
以上的运转状态下,PH锅炉10的入口气体A1的温度325℃降低至出口气体B1的温度165℃。此外,AQC锅炉20的入口气体A2的温度360℃降低至出口气体B2的温度105℃。
该实施方式所产生的如上述那样的运转状态下的发电量为约25,500kw,是现有技术3所产生的发电量的约1.1倍。
[比较例]
然而,为了极力降低上述现有技术3的余热发电***中PH锅炉的出口气体温度、且提高PH锅炉所产生的PH余热的回收率,与AQC锅炉一样,考虑在PH锅炉的废气出口侧设置省热器,并往其中供给冷凝器的冷凝水,将由该省热器加热的热水导入蒸发器h-2(比较例)。
但是,在该比较例的情况下,PH锅炉40为1个压力***,而与现有技术3没有区别,尽管提高了PH余热回收率,但是往AQC锅炉50A的省热器h-5中的给水量与现有技术3相比减少,相应地AQC余热回收率降低。因此,在该比较例的情况下,从AQC锅炉和PH锅炉的总体来看,与本发明的情况相比,余热回收率显著降低。换而言之,在本发明的情况下,与上述比较例相比,利用水泥烧成车间余热的发电量可以大幅度提高。
以上,对本发明的优选例作了一定程度的说明,但是很明显可以对这些进行各种变更。因此,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,以与本说明书中特定的记载方式不同的方式也可以理解为能实施本发明。
Claims (2)
1.一种水泥烧成车间的余热发电***,其具备,
AQC锅炉具备省热器、蒸发器和过热器,
PH锅炉具备第1蒸发器和过热器,
将经上述AQC锅炉的上述省热器加热的一部分热水通过闪蒸器接入到汽轮机的低压段,
将另一部分热水用上述AQC锅炉的上述蒸发器和上述过热器进行过热,而且将又一部分热水用上述PH锅炉的上述蒸发器和上述过热器进行过热后,将这些高压蒸汽接入到上述汽轮机的高压段,
其中,上述PH锅炉,除上述蒸发器和上述过热器以外,还在PH废气出口侧具备第2蒸发器,通过蒸汽鼓将来自上述闪蒸器的回流热水导入上述第2蒸发器中,
将经上述第2蒸发器加热的热水导入到上述蒸汽鼓中,将该蒸汽接入到上述汽轮机的低压段。
2.权利要求1所述的水泥烧成车间的余热发电***,其中,上述PH锅炉的上述过热器所产生的过热蒸汽压为13atg以上;上述第2蒸发器、上述蒸汽鼓所产生的蒸汽压为3atg以下。
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