CN201059880Y - 一种水泥窑纯中低温余热发电*** - Google Patents

一种水泥窑纯中低温余热发电*** Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种发电***，是一种水泥窑纯中低温余热发电***，包括熟料冷却机、窑尾预热器、窑头锅炉、窑尾锅炉、窑头汽包、窑尾汽包、汽轮机、锅炉给水泵、除尘器、风机、烟囱，熟料冷却机靠近进料端设有前部抽风口，窑头锅炉上设有两个废气进口，窑头锅炉内靠近废气进口设有公共高温过热器，前部抽风口与窑头锅炉上部的废气进口相接，中部抽风口与废气进口下部的废气进口相接，窑尾锅炉的低温过热器与窑头锅炉的低温过热器的出口接于一汇集点，汇集点的出口与公共高温过热器的进口相接，公共高温过热器的出口与汽轮机相接。本实用新型可根据对废气热量进行梯级利用，减少或避免熵增现象，从而发电能力得到增加。

Description

一种水泥窑纯中低温余热发电***
技术领域
本实用新型涉及一种发电***，具体的说是一种水泥窑纯中低温余热发电***。
背景技术
现有的水泥窑纯中低温余热发电***如图1所示，包括熟料冷却机1、窑尾锅炉12、窑头锅炉13、窑尾预热器7、锅炉给水泵23、除氧器24、汽轮机22、冷凝器25、窑尾汽包16、窑头汽包21，熟料冷却机1内设有进料端2和出料端3，在熟料冷却机1中部设有中部抽风口5，尾部设有尾部抽风口6。窑尾锅炉12内从上至下依次设有低温过热器14和蒸发器15。窑头锅炉13内从上至下依次设有低温过热器18、蒸发器19、给水加热器20。
窑头锅炉13进口的废气来自熟料冷却机1的中部抽风口5，中部抽风口5抽出的废气一般在350℃～390℃，该废气经过沉降室11进入窑头锅炉13，然后通过布置在窑头锅炉13内的低温过热器18、蒸发器19、给水加热器20，逐步降温至100℃左右，由窑头锅炉13的出口经除尘器8、风机9，由烟囱10排出。
窑尾锅炉12进口的废气来自窑尾预热器7的出口，该废气的温度一般在310℃～340℃，它通过布置在窑尾锅炉12内的低温过热器14、蒸发器15，逐步降温至200℃左右，由窑尾锅炉12的出口排出，去生料磨机和煤磨机等设备进一步利用。
来自除氧器24的锅炉给水由锅炉给水泵23打到窑头锅炉13的给水加热器20加热后分两路，一路进入窑头锅炉13的窑头汽包21，另一路进入窑尾锅炉12的窑尾汽包16，窑头锅炉13的窑头汽包21和窑尾锅炉12的窑尾汽包16内的水通过自然循环方式各自经蒸发器19、15吸热沸腾后到达各自的汽包21、16。从窑头汽包21和窑尾汽包16分离出来的饱和蒸汽经各自的低温过热器18、14过热后，变成过热蒸汽在汇集点17汇集后送到汽轮机22膨胀作功，经冷凝器25冷却变成凝结水，由凝结水泵26把它打到除氧器24。
熟料冷却机1中部下面的风机4取自自然环境中的冷风。从熟料冷却机1靠近出料端3的尾部抽风口6出来的废气和窑尾锅炉12出口的废气汇集后经除尘器8、风机9，由烟囱10排出，风机9出口的废气温度也有100℃左右。
现有的这种水泥窑纯中低温余热发电***存在以下问题：①熟料冷却机1靠近进料端2废气温度较高，熟料冷却机1靠近出料端3废气温度较低，这两种废气混合后由中部抽风口5抽出，这样没有做到废气热量根据其温度高低进行梯级利用。②窑头锅炉13进口的废气温度较窑尾锅炉12进口的废气温度要高，这样窑头锅炉13出来的过热蒸汽也会比窑尾锅炉12出来的过热蒸汽温度要高，在汇集点17混合后的过热蒸汽温度比窑头锅炉13出来的过热蒸汽低，这就产生了热力学中的熵增现象，即降低了过热蒸汽的作功的本领和热循环效率，使汽轮发电机的发电功率减少。③风机9出口的废气温度还有100℃左右，此热量没有充分利用而直接由烟囱10排走。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种可根据温度高低对废气热量进行梯级利用，减少或避免熵增现象，使得汽轮机进口过热蒸汽的温度得到提高，从而发电能力得到增加的水泥窑纯中低温余热发电***。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种水泥窑纯中低温余热发电***，包括熟料冷却机、窑尾预热器、窑头锅炉、窑尾锅炉、窑头汽包、窑尾汽包、汽轮机、锅炉给水泵、除尘器、风机、烟囱，熟料冷却机内设有进料端2、出料端3，熟料冷却机中部设有中部抽风口，靠近出料端3设有尾部抽风口，熟料冷却机下部中间设有一组风机，下部两边各设有一组风机，中部抽风口与窑头锅炉的废气进口相连，尾部抽风口通过除尘器、风机与烟囱相连，窑尾预热器的出口与窑尾锅炉的废气进口相连，窑尾锅炉内设有低温过热器、蒸发器，窑头锅炉内设有低温过热器、蒸发器、给水加热器，锅炉给水泵与窑头锅炉的给水加热器的进口相连，窑头锅炉的给水加热器的出口通过管道分别接窑头汽包与窑尾汽包，窑头汽包的出口与窑头锅炉过热器的进口相连，窑头锅炉蒸发器接在窑头汽包上，窑尾汽包的出口与窑尾锅炉过热器的进口相连，窑尾锅炉蒸发器接在窑尾汽包上，熟料冷却机靠近进料端设有前部抽风口，窑头锅炉上设有两个废气进口，一个废气进口位于窑头锅炉上部，另一个废气进口位于前一废气进口的下部，窑头锅炉内靠近上部废气进口设有公共高温过热器，前部抽风口通过管道与窑头锅炉上部的废气进口相接，中部抽风口通过管道与下部的废气进口相接，窑尾锅炉的过热器与窑头锅炉的过热器的出口通过管道接于一汇集点，汇集点的出口通过管道与公共高温过热器的进口相接，公共高温过热器的出口通过管道与汽轮机相接。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的水泥窑纯中低温余热发电***，其中所述窑头锅炉采用U型布置，设有左右两个炉室，左右两个炉室下部通过混合沉降室相连，左炉室顶部设有废气进口，靠近此废气进口设有公共高温过热器，左炉室下部侧面设有另一废气进口，右炉室从上至下依次设有给水加热器、蒸发器、低温过热器，右炉室顶部设有废气出口。
前述的水泥窑纯中低温余热发电***，其中所述窑尾锅炉内的蒸发器的下部设有给水加热器，此给水加热器的进口通过管道与窑头锅炉内的给水加热器的出口相连，此给水加热器的出口通过管道与窑尾汽包相连。
前述的水泥窑纯中低温余热发电***，其中所述熟料冷却机内，前部抽风口之前设有挡板，前部抽风口与中部抽风口之间也设有挡板，中部抽风口与尾部抽风口之间设有挡板。
前述的水泥窑纯中低温余热发电***，其中所述除尘器后的风机的出口通过管道与熟料冷却机下部中间的风机的进口相连，实现了窑头余风的再循环利用。
前述的水泥窑纯中低温余热发电***，各设备之间连接废气管道上装有若干个阀门，这样可以调节窑头锅炉、窑尾锅炉进口的废气流量和温度，以适应水泥熟料生产中的变工况，使余热发电***处于最佳工作状态。
本实用新型的优点为：在熟料冷却机靠近进料端设有前部抽风口，通过此抽风口抽出高温废气，将高温废气通入窑头锅炉内，可使窑头锅炉公共高温过热器产生更高温度的过热蒸汽。熟料冷却机中部抽风口的中温废气与经过窑头锅炉公共高温过热器已经降温的原高温废气在窑头锅炉底部的混合沉降室内混合后往上走。熟料冷却机尾部抽风口的低温废气则与窑头锅炉出口废气混合后通入除尘器内。这样就做到了根据温度高低对废气热量进行梯级利用。从窑尾锅炉低温过热器出来的蒸汽和从窑头锅炉低温过热器出来的蒸汽先在汇集点进行混合汇集，通过设置低温过热器的受热面大小，可以使得从窑尾锅炉低温过热器出来的蒸汽和从窑头锅炉低温过热器出来的蒸汽温度接近或相同，然后把混合后的过热蒸汽再送到布置在窑头锅炉废气进口端的公共高温过热器进一步加热，将加热后的蒸汽送到汽轮机进口进行发电。由于从窑尾锅炉低温过热器出来的蒸汽和从窑头锅炉低温过热器出来的蒸汽是在温度接近或相同的情况下先混合再进一步加热，因此可以减少或避免蒸汽的熵增现象，汽轮机进口过热蒸汽的温度得到了提高，从而增加发电能力。另外，由于采用了余风再循环利用，提高了熟料冷却机中部下面风机的进口风温，从而提高了熟料冷却机的前部和中部抽风口的废气温度和流量，即提高了窑头锅炉两个进口废气的温度和流量，从而提高窑头锅炉产汽量和过热蒸汽温度，增加了发电能力。
附图说明
图1为现有的水泥窑纯中低温余热发电***流程图。
图2为本实用新型实施例一的流程图。
图3为本实用新型实施例二的流程图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的结构如图1所示，一种水泥窑纯中低温余热发电***，包括熟料冷却机1、窑尾预热器7、窑头锅炉13、窑尾锅炉12、窑头汽包21、窑尾汽包16、汽轮机22、锅炉给水泵23、除尘器8、风机9、烟囱10。熟料冷却机1内设有进料端2和出料端3，靠近进料端2设有前部抽风口34，熟料冷却机1中部设有中部抽风口5，尾部设有尾部抽风口6，前部抽风口34之前设有挡板33，前部抽风口34与中部抽风口5之间设有挡板30，中部抽风口5和尾部抽风口6之间设有挡板31，挡板30、31、33可以防止不同温度范围的废气互相窜动混合。熟料冷却机1的下部中间设有一组风机4，下部两边各设有一组风机，两边的风机吸入自然环境的冷风。尾部抽风口6通过除尘器8、风机9与烟囱10相连，在风机9与烟囱10之间的连接管上接有一个管道32，管道32的出口接于风机4的进口。由于从风机9出口的废气温度还有100℃左右，这样提高了风机4的进口风温，从而提高了熟料冷却机1的前部抽风口34和中部抽风口5的废气温度。
窑头锅炉13采用U型布置，设有左右两个炉室，左右两个炉室下部通过混合沉降室35相连，左炉室上部设有废气进口37，靠近此废气进口设有公共高温过热器28，左炉室下部设有另一废气进口36，右炉室从上至下依次为给水加热器20、蒸发器19、低温过热器18。前部抽风口34通过沉降室11与窑头锅炉13的废气进口37相连，前部抽风口34抽出的废气一般在360℃～500℃。中部抽风口5与窑头锅炉13的废气进口36相连，中部抽风口5抽出的废气一般在350℃～390℃。从废气进口37废气经过公共高温过热器28往下走，在混合沉降室35进行混合。适当地布置窑头锅炉13的公共高温过热器28受热面的大小，使得经过窑头锅炉13的公共高温过热器28吸热后的废气温度和从废气进口36进来的中温废气温度接近或相等。经过混合沉降室35后的废气，在右炉室内从下往上依次经过低温过热器18、蒸发器19、给水加热器20，由右炉室顶部废气出口39排出，经除尘器8、风机9，由烟囱10排出。
窑尾预热器7的出口与窑尾锅炉12的废气进口相连，窑尾锅炉12进口的废气来自窑尾预热器7的出口，该废气的温度一般在310℃～340℃，窑尾锅炉12内设有低温过热器14、蒸发器15。窑尾锅炉12的低温过热器14与窑头锅炉13的低温过热器18的出口通过管道接于一汇集点29，汇集点29的出口通过管道与公共高温过热器28的进口相接，公共高温过热器28的出口通过管道与汽轮机22相接。来自除氧器24的锅炉给水由锅炉给水泵23打到窑头锅炉13的给水加热器20加热后分两路，一路进入窑头锅炉13的窑头汽包21，另一路进入窑尾锅炉12的窑尾汽包16，窑头锅炉13的窑头汽包21和窑尾锅炉12的窑尾汽包16内的水通过自然循环方式各自经蒸发器19、15吸热沸腾后到达各自的汽包21、16。从窑头汽包21和窑尾汽包16分离出来的饱和蒸汽经各自的低温过热器18、14过热后，变成过热蒸汽，通过设置低温过热器18、14的受热面大小，可以得从窑尾锅炉12的过热器14出来的蒸汽和从窑头锅炉13的过热器18出来的蒸汽温度接近或相同，两股温度相同的过热蒸汽在汇集点29汇集后进入公共高温过热器28再进行过热，过热后送到汽轮机22膨胀作功，经冷凝器25冷却变成凝结水，由凝结水泵26把它打到除氧器24。
由于从窑尾锅炉12的过热器14出来的蒸汽和从窑头锅炉13的过热器18出来的蒸汽是先混合再进一步加热，混合时蒸汽温度接近或相同，因此减少或避免了熵增现象，汽轮机22进口过热蒸汽的温度和流量也得到了提高，从而增加发电能力。另外，由风机9到烟囱10的管道中接一个路管道32引到熟料冷却机1中部下面的风机4进口处，提高了熟料冷却机1中部下面风机4的进口风温，从而提高了熟料冷却机1的前部抽风口34和中部抽风口5的废气温度，即提高了窑头锅炉13两个进口废气的温度。提高了汽轮机进口过热蒸汽的温度和流量，从而增加发电能力。
实施例二
本实施例的结构如图3所示，本实施例在窑尾锅炉12内的蒸发器15的下部设有给水加热器27，给水加热器27的进口通过管道与窑头锅炉13内的给水加热器20的出口相连，给水加热器27的出口通过管道与窑尾汽包16相连，其它结构与实施例一相同。来自除氧器24的锅炉给水由锅炉给水泵23打到窑头锅炉13的给水加热器20加热后分两路，一路进入窑头锅炉13的窑头汽包21，另一路进入窑尾锅炉12的给水加热器27，经给水加热器27加热后进入窑尾锅炉12的窑尾汽包16。窑头锅炉13的窑头汽包21和窑尾锅炉12的窑尾汽包16内的水通过自然循环方式各自经蒸发器19、15吸热沸腾后到达各自的汽包21、16。从窑头汽包21和窑尾汽包16分离出来的饱和蒸汽经各自的低温过热器18、14过热后，变成过热蒸汽，通过设置低温过热器18、14的受热面大小，可以使得从窑尾锅炉12的过热器14出来的蒸汽和从窑头锅炉13的过热器18出来的蒸汽温度接近或相同，两股温度接近或相同的过热蒸汽在汇集点29汇集后进入公共高温过热器28再进行过热，过热后送到汽轮机22膨胀作功，经冷凝器25冷却变成凝结水，由凝结水泵26把它打到除氧器24。
本实施例在窑尾锅炉12内的蒸发器15的下部增设给水加热器27，用于需要进一步降低窑尾锅炉出口废气温度的场合。
本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种水泥窑纯中低温余热发电***，包括熟料冷却机(1)、窑尾预热器(7)、窑头锅炉(13)、窑尾锅炉(12)、窑头汽包(21)、窑尾汽包(16)、汽轮机(22)、锅炉给水泵(23)、除尘器(8)、风机(9)、烟囱(10)，熟料冷却机(1)内设有进料端(2)、出料端(3)，熟料冷却机(1)靠近进料端(2)设有前部抽风口(34)，中部设有中部抽风口(5)，靠近出料端(3)设有尾部抽风口(6)，熟料冷却机(1)下部中间设有一组风机(4)，下部两边各设有一组风机，中部抽风口(5)与窑头锅炉(13)的废气进口相连，尾部抽风口(6)通过除尘器(8)、风机(9)与烟囱(10)相连，窑尾预热器(7)的出口与窑尾锅炉(12)的废气进口相连，窑尾锅炉(12)内设有低温过热器(14)、蒸发器(15)，窑头锅炉(13)内设有低温过热器(18)、蒸发器(19)、给水加热器(20)，锅炉给水泵(23)与给水加热器(20)的进口相连，给水加热器(20)的出口通过管道分别接窑头汽包(21)与窑尾汽包(16)，窑头汽包(21)的出口与低温过热器(18)的进口相连，蒸发器(20)接在窑头汽包(21)上，窑尾汽包(16)的出口与低温过热器(14)的进口相连，蒸发器(15)接在窑尾汽包(16)上，其特征在于：所述熟料冷却机(1)靠近进料端2设有前部抽风口(34)，所述窑头锅炉(13)上设有两个废气进口(36、37)，一个废气进口(37)位于窑头锅炉(13)上部，另一个废气进口(36)位于废气进口(37)的下部，窑头锅炉(13)内靠近废气进口(37)设有公共高温过热器(28)，所述前部抽风口(34)通过管道与窑头锅炉(13)上部的废气进口(37)相接，所述中部抽风口(5)通过管道与废气进口(37)下部的废气进口(36)相接，所述窑尾锅炉(12)的低温过热器(14)与窑头锅炉(13)的低温过热器(18)的出口通过管道接于一汇集点(29)，所述汇集点(29)的出口通过管道与公共高温过热器(28)的进口相接，所述公共高温过热器(28)的出口通过管道与汽轮机(22)相接。
2.如权利要求1所述的一种水泥窑纯中低温余热发电***，其特征在于：所述窑头锅炉(13)为U型，设有左右两个炉室，左右两个炉室下部通过混合沉降室(35)相连，左炉室顶部设有废气进口(37)，靠近废气进口(37)设有公共高温过热器(28)，左炉室下部侧面设有另一个废气进口(36)，右炉室从上至下依次设有给水加热器(20)、蒸发器(19)、过热器(18)，右炉室顶部设有废气出口(39)。
3.如权利要求1或2所述的一种水泥窑纯中低温余热发电***，其特征在于：所述窑尾锅炉(12)内的蒸发器(15)的下部设有给水加热器(27)，所述给水加热器(27)的进口通过管道与窑头锅炉(13)内的给水加热器(20)的出口相连，所述给水加热器(27)的出口通过管道与窑尾汽包(16)相连。
4.如权利要求1或2所述的一种水泥窑纯中低温余热发电***，其特征在于：所述熟料冷却机(1)内，前部抽风口(34)之前设有挡板(33)，前部抽风口(34)与中部抽风口(5)之间设有挡板(30)，中部抽风口(5)与尾部抽风口(6)之间设有挡板(31)。
5.如权利要求1或2所述的一种水泥窑纯中低温余热发电***，其特征在于：所述风机(9)与烟囱(10)之间的连接管上接有一个管道(32)，管道(32)与熟料冷却机(1)下部中间的风机(4)的进口相连。
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