CN204085207U - 一种应用于水泥生产过程的余热发电*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及应用于水泥生产过程的余热发电***，包括汽水朗肯循环余热发电***及ORC余热发电***，该ORC余热发电***包括窑头烟气-热水换热器、设于回转窑筒体表面的窑筒体辐射集热器、窑尾烟气-热水换热器、ORC发电机组；该窑头烟气-热水换热器的烟气入口连接窑头冷却机的端部烟气排出口；该窑尾烟气-热水换热器的烟气进口连接生料磨烟气排出口、增湿塔烟气排出口以及窑尾余热锅炉的烟气排出口；该窑头烟气-热水换热器、窑尾烟气-热水换热器、窑筒体辐射集热器通过循环水换热管路连接该ORC发电机组。本实用新型通过增加ORC余热发电***，对尚未回收的150℃左右余热烟气进一步深度利用，大大提高了发电量，可提高发电量8%-10%。
Description
技术领域
本实用新型属于水泥生产余热利用技术领域，具体涉及一种应用于水泥生产过程的余热发电***。
背景技术
水泥生产***一般由回转窑、窑头冷却机、窑尾预热器、增湿塔、生料磨、窑尾收尘器、窑头收尘器、风机以及烟囱连接组成。
目前水泥生产线的余热回收，主要针对熟料烧成***产生的中温废气进行利用，即窑头冷却机360℃废气（在不影响生产前提下，窑头冷却机中部开口可取得360℃左右）与窑尾预热器出口340℃～350℃废气。依据能源阶梯利用原则，低温废气通过余热锅炉产生蒸汽推动气轮机带动发电机发电。
现有针对上述中温废气余热进行回收利用的***一般采用常规汽水朗肯循环余热发电***，参见图1所示，该汽水朗肯循环余热发电***包括有旋风除尘器、窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉、汽轮发电机组、冷凝器、除氧器、锅炉给水泵；通过利用该汽水朗肯循环余热发电***，节能效果可达吨熟料发电量35～42kWh/t，满足水泥生产过程中30%的自用电。
但在此基础上，仍有150℃左右余热烟气未被利用，且该150℃左右余热烟气的存量巨大，并具有较高利用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述技术问题而提供一种应用于水泥生产过程的余热发电***。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种应用于水泥生产过程的余热发电***，包括汽水朗肯循环余热发电***；还包括ORC余热发电***，该ORC余热发电***包括窑头烟气-热水换热器、设于回转窑的筒体表面的窑筒体辐射集热器、窑尾烟气-热水换热器、ORC发电机组；所述窑头烟气-热水换热器的烟气进入口连接窑头冷却机的端部烟气排出口，所述窑尾烟气-热水换热器的烟气进口连接生料磨烟气排出口、增湿塔烟气排出口以及窑尾余热锅炉的烟气排出口，所述窑尾烟气-热水换热器的烟气排出口连接窑尾收尘器的收尘口；所述窑头烟气-热水换热器的烟气排出口连接窑头收尘器的收尘口；所述窑头烟气-热水换热器、窑尾烟气-热水换热器以及窑筒体辐射集热器通过循环水换热管路连接所述ORC发电机组。
本实用新型通过在现有汽水朗肯循环余热发电***基础上，增加ORC余热发电***，对尚未回收的150℃左右余热烟气进一步深度利用，大大提高了发电量，以产能5000t/d新型干法水泥生产线为例，针对尚未利用的150℃左右低温烟气，设置上述ORC余热发电***，装机容量约800kW，可在现有***基础上提高发电量8%-10%。
附图说明
图1所示为常规汽水朗肯循环余热发电***的结构示意图；
图2所示为本实用新型实施例提供的应用于水泥生产过程的余热发电***的结构示意图；
图3所示为本实用新型实施例提供的ORC发电机组的工作原理图;
图中：1、回转窑，2、窑头冷却机，3、窑尾预热器，4、增湿塔，5、生料磨，6、窑尾收尘器，7、窑头收尘器，8、风机，9、烟囱，11、旋风除尘器，22、窑头余热锅炉，33、窑尾余热锅炉，44、汽轮发电机组，55、冷凝器，66、除氧器，77、锅炉给水泵，81、风机，82、风机，91、烟囱，111、窑头烟气-热水换热器，222、窑筒体辐射集热器，333、窑尾烟气-热水换热器，444、ORC发电机组，41、蒸发器，42、透平发电机组，43、冷凝器，45、工质泵。
具体实施方式
下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。
参见图2所示，该图示出了本实用新型实施例提供的一种应用于水泥生产过程的余热发电***的结构。为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例有关的部分。
为了说明的方便，图中的连接虚线表示烟气流程，连接实线表示水汽流程，该连接虚线以及实线上的箭头分别表示为烟气以及水汽的流动方向。
如图2所示，一种应用于水泥生产过程的余热发电***，其在由回转窑1、窑头冷却机2、窑尾预热器3、增湿塔4、生料磨5、窑尾收尘器6、窑头收尘器7、风机8、风机81、风机82以及烟囱9、烟囱91构成的水泥生产***的基础上，配备有由旋风除尘器11、窑头余热锅炉22、窑尾余热锅炉33、汽轮发电机组44、冷凝器55、除氧器66、锅炉给水泵77构成的常规汽水朗肯循环余热发电***；此外，还配备有ORC（Organic Rankine Cycle，有机朗肯循环）余热发电***，所述ORC余热发电***包括窑头烟气-热水换热器111、窑筒体辐射集热器222、窑尾烟气-热水换热器333、ORC发电机组444；所述窑头烟气-热水换热器111的烟气入口连接窑头冷却机2的端部烟气排出口，所述窑头烟气-热水换热器111的烟气排出口连接所述窑头收尘器7的烟气入口；所述窑筒体辐射集热器222设于回转窑1的筒体表面，所述窑头烟气-热水换热器111、窑尾烟气-热水换热器333以及窑筒体辐射集热器222分别通过循环水换热管路连接所述ORC发电机组444；所述窑尾烟气-热水换热器333的烟气进口通过烟气管道接收来自生料磨5排出口的烟气、增湿塔4排出口的部分烟气以及窑尾余热锅炉33排出的部分烟气，所述窑尾烟气-热水换热器333的烟气排出口通过管路连接窑尾收尘器6，将多余的烟气排入窑尾收尘器6经收尘后，通过风机由烟囱91排出。
参见图3所示，所述ORC发电机组444包括蒸发器41、透平发电机组42、冷凝器43以及工质泵45；所述蒸发器41与所述透平发电机组42、冷凝器43通过可使工质形成闭合循环的工质循环管路依次连接，所述工质泵45设在所述蒸发器与冷凝器相连接的管路上。
参见图3，低温热源流体与经过工质泵45增压后的低压液态有机工质进入蒸发器41换热，有机工质吸热成为高温高压蒸汽推动透平发电机组42做功发电，透平出口的有机工质低压蒸汽进入冷凝43器，向循环冷却水放热并冷凝为液态，如此往复循环，由于有机工质具有低沸点特性，因此，ORC***能够实现水泥生产过程中150℃左右低温烟气的余热回收。
由于ORC发电机组444要求热源形式为热水，因此需要窑头烟气-热水换热器111、窑尾烟气-热水换热器333将水泥生产过程中的150℃左右低温烟气转换为热水；窑头烟气-热水换热器111设置于窑头冷却机2出口，利用其150℃左右排烟生产130℃左右热源热水；窑尾烟气-热水换热器333设置于窑尾收尘器6的收尘口前，利用生料磨4以及窑尾余热锅炉33出口的150℃左右排烟生产130℃左右热源热水；窑筒体辐射集热器222设置于回转窑1的筒体表面，利用其300℃左右辐射热能生产130℃左右热源热水；窑头烟气-热水换热器111、窑筒体辐射集热器222、窑尾烟气-热水换热器333生产的热源热水汇合后，进入ORC发电机组444驱动ORC发电机组444；热源热水在ORC发电机组444的蒸发器41中放热后，重新回至窑头烟气-热水换热器111、窑筒体辐射集热器222、窑尾烟气-热水换热器333中吸热，如此往复循环。
本实用新型在现有常规汽水朗肯循环余热发电***基础上，通过增加ORC余热发电***，对尚未回收的150℃左右余热烟气进一步深度利用，大大提高了发电量，以产能5000t/d新型干法水泥生产线为例，针对尚未利用的150℃左右低温烟气，设置上述ORC余热发电***，装机容量约800kW，可在现有常规汽水朗肯循环余热发电***的基础上提高发电量8%-10%，具有较好的市场推广前景。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种应用于水泥生产过程的余热发电***，包括汽水朗肯循环余热发电***；其特征在于，还包括ORC余热发电***，该ORC余热发电***包括窑头烟气-热水换热器、设于回转窑的筒体表面的窑筒体辐射集热器、窑尾烟气-热水换热器、ORC发电机组；所述窑头烟气-热水换热器的烟气进入口连接窑头冷却机的端部烟气排出口，所述窑尾烟气-热水换热器的烟气进口连接生料磨烟气排出口、增湿塔烟气排出口以及窑尾余热锅炉的烟气排出口，所述窑尾烟气-热水换热器的烟气排出口连接窑尾收尘器的收尘口；所述窑头烟气-热水换热器的烟气排出口连接窑头收尘器的收尘口；所述窑头烟气-热水换热器、窑尾烟气-热水换热器以及窑筒体辐射集热器通过循环水换热管路连接所述ORC发电机组。
2.根据权利要求1所述应用于水泥生产过程的余热发电***，其特征在于，所述ORC发电机组包括蒸发器、透平发电机组、冷凝器以及工质泵；所述蒸发器与所述透平发电机组、冷凝器通过使工质形成闭合循环的工质循环管路依次连接，所述工质泵设于所述工质循环管路上。
3.根据权利要求2所述应用于水泥生产过程的余热发电***，其特征在于，所述工质泵设在所述蒸发器与冷凝器之间。
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| CN105890391A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-08-24 | 湖南思为能源环保工程有限公司 | 一种水泥窑余热回收装置 |
| CN110906749A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-03-24 | 安徽海螺建材设计研究院有限责任公司 | 一种新型干法熟料生产线高效余热发电***及余热利用方法 |
| CN111704436A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 武汉明源碧景环保科技股份有限公司 | 一种煤矸石、磷石膏与污泥协同制备陶粒的装置及方法 |
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