專利名稱：一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水泥生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)，這兩者之間的矛盾日趨尖銳，這種狀況與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理、增長方式粗放直接相關(guān)。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L方式，資源支撐不了，環(huán)境容納不下，社會(huì)承受不起，經(jīng)濟(jì)難以繼續(xù)穩(wěn)定發(fā)展下去。只有堅(jiān)持能源的高效利用、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。能源問題產(chǎn)生的根源在于社會(huì)對(duì)能源的需求超過了能源行業(yè)的供給能力。從能源需求看，雖然目前鋼鐵、水泥、電解鋁三大行業(yè)的增速放緩，但由于近年來三大高耗能行業(yè)的產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，能源需求的總量仍然很大。而從能源供給能力的角度看，雖然目前能源行業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)張現(xiàn)象十分明顯，但由于建設(shè)周期較長，產(chǎn)能擴(kuò)張速度低于能源需求的增長速`度，能源供求矛盾仍然無法緩解。從上個(gè)世紀(jì)80年代以來，工業(yè)能源消耗一直占據(jù)全國總消耗量的70%左右，能源利用效率很低，創(chuàng)造單位GDP所耗費(fèi)的能源是世界平均水平的6倍多。水泥工業(yè)更是名符其實(shí)的高能耗行業(yè)，能耗明顯高于其他國家能耗水平國外新型干法水泥生產(chǎn)線每噸熟料單位煤耗為100千克標(biāo)煤，而我國則在150千克標(biāo)煤左右，比國外高出50%。何況我國目前還有占70%左右的立窯和其他落后工藝生產(chǎn)線生產(chǎn)的水泥，它們的噸水泥能耗更是在新型干法水泥之上。水泥行業(yè)生產(chǎn)成本中能源部分所占總成本的比例很大。特別是2008年5月份后煤炭又開始加速上漲，同比上漲幅度目前已經(jīng)超過了 80%。而能源在水泥成本中占的比例已經(jīng)高達(dá)70%左右，其中煤炭和電力在成本中的比例一般都超過40%和20% ;而且，發(fā)改委宣布，自2008年7月I日起，將全國銷售電價(jià)平均每千瓦時(shí)提高2. 5分錢。電力價(jià)格的上調(diào)，將會(huì)顯著增加水泥的能源成本。能源價(jià)格上升將導(dǎo)致水泥生產(chǎn)成本加大，控制成本的難度增加，甚至出現(xiàn)開工不足的現(xiàn)象。電力短缺的矛盾也是越發(fā)突出，很多地方不得不施行拉閘限電措施。水泥生產(chǎn)過程中能源消耗主要在風(fēng)機(jī)和磨機(jī)，他們普遍功率都較大，且消耗的是優(yōu)質(zhì)的二次能源——電能。近些年隨著立磨的廣泛使用，磨機(jī)的能耗比例大大降低，而風(fēng)機(jī)的能耗在總的水泥生產(chǎn)能源消耗中所占比例變得越來越大，針對(duì)風(fēng)機(jī)的節(jié)能工作有很大潛力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決的問題在于提供一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，采用能源多級(jí)利用的方式克服了普通水泥生產(chǎn)中電力消耗多，能源利用效率低，生產(chǎn)成本高的的缺陷，最大限度地實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。[0008]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)包括供能系統(tǒng)和水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，其中供能系統(tǒng)包括供熱鍋爐生產(chǎn)高溫高壓蒸汽；背壓式發(fā)電機(jī)組利用高溫高壓蒸汽發(fā)電；背壓蒸汽分流裝置將高溫高壓蒸汽發(fā)電做功后的背壓蒸汽進(jìn)行分流，一部分輸送到熱力站，一部分輸送到拖動(dòng)汽輪機(jī)做功；拖動(dòng)汽輪機(jī)背壓蒸汽推動(dòng)拖動(dòng)汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)拖動(dòng)用于水泥生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)；拖動(dòng)汽輪機(jī)冷凝水回流裝置回收蒸汽做功后冷凝所形成的冷凝水?！0015]所述的供能系統(tǒng)還包括水泥窯頭余熱利用鍋爐煙氣首先進(jìn)入沉降室中沉降煙氣中的灰塵，然后進(jìn)入到窯頭余熱利用鍋爐換熱，將其溫度降低至100 120°C ；水泥窯尾余熱利用鍋爐吸收煙氣的能量，將其溫度降低至200 250°C。所述的水泥窯頭余熱利用鍋爐和水泥窯尾余熱利用鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽匯合后與背壓蒸汽分流裝置分流的管網(wǎng)相連接，作為推動(dòng)拖動(dòng)汽輪機(jī)的能源備份。所述的水泥窯頭余熱利用鍋爐和水泥窯尾余熱利用鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽被輸送至低壓余熱汽輪機(jī)做功，通過低壓余熱發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述的供熱鍋爐為高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐。所述的蒸汽分流裝置包括分流至熱力站的管網(wǎng)和分流至汽輪機(jī)的管網(wǎng)。所述的供熱鍋爐還設(shè)有旁路管道與拖動(dòng)汽輪機(jī)相連接，該旁路管道上設(shè)有減溫減壓器。所述的汽輪機(jī)為多個(gè)，拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)包括窯尾高溫風(fēng)機(jī)、收塵排風(fēng)風(fēng)機(jī)、原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)和水泥磨。所述的汽輪機(jī)冷凝水回流裝置包括凝汽器，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功后進(jìn)入凝汽器，與循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，凝結(jié)成為凝結(jié)水；凝結(jié)水泵，凝結(jié)水泵將凝結(jié)水輸送至除氧器或低壓加熱器進(jìn)行加熱；冷卻塔，循環(huán)冷卻水吸熱升溫后進(jìn)入冷卻塔，經(jīng)過冷卻后，通過循環(huán)水泵送入凝汽器循環(huán)使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果本實(shí)用新型提供的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，提出了水泥生產(chǎn)過程中的多級(jí)能源利用針對(duì)水泥生產(chǎn)線拖動(dòng)風(fēng)機(jī)功率大的特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為發(fā)電和發(fā)電后蒸汽的轉(zhuǎn)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，即高壓蒸汽先進(jìn)行背壓發(fā)電，做功后進(jìn)行分流部分蒸汽拖動(dòng)汽輪機(jī)做功代替大功率電機(jī)，減少能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，也就有相應(yīng)地避免了效率損失，使整個(gè)工業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行中能源利用狀況達(dá)到一種較為理想的狀態(tài)。為了解決拖動(dòng)汽輪機(jī)使用低參數(shù)蒸汽和背壓式發(fā)電機(jī)組需要提高工質(zhì)參數(shù)的問題，采用高溫高壓鍋爐和背壓汽輪發(fā)電機(jī)配合降壓的方式。鍋爐出口蒸汽是高溫高壓的，高溫高壓蒸汽進(jìn)入背壓汽輪發(fā)電機(jī)，通過做功把蒸汽參數(shù)降低。同時(shí)配置減溫減壓器，即使背壓式發(fā)電機(jī)組不能正常工作時(shí)仍可以不影響拖動(dòng)汽輪機(jī)的蒸汽供應(yīng)需要。[0032]能源梯級(jí)利用系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是熱力學(xué)三大定律。熱功轉(zhuǎn)換效率與溫度和壓力的高低有關(guān)，工質(zhì)的溫度壓力越高，做功效率越高。一切不可逆過程均朝著降低工質(zhì)所含能量的方向進(jìn)行。逐級(jí)多次利用就是高質(zhì)能源的能量分多級(jí)利用，而不是在一個(gè)設(shè)備或過程中全部用完。因?yàn)樵谑褂酶邿嶂的茉吹倪^程中，能源含有的能量(焓)是逐漸下降的，而每種設(shè)備在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)，總有一個(gè)最經(jīng)濟(jì)合理的使用溫度范圍。這樣，當(dāng)高質(zhì)能源在一個(gè)裝置中已降至經(jīng)濟(jì)適用范圍以外時(shí)，即可轉(zhuǎn)至另一個(gè)能夠經(jīng)濟(jì)使用這種較低能質(zhì)的裝置中去，使總的能源利用率達(dá)到較高水平。能源的梯級(jí)利用的最顯著的特點(diǎn)是可以提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率。進(jìn)一步，運(yùn)用窯頭窯尾的余熱利用包括窯頭窯尾的余熱的發(fā)電利用和拖動(dòng)汽輪機(jī)做功兩種方式，在能源充分利用的情況下保證系統(tǒng)的安全性和可靠性水泥生產(chǎn)過程中由窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器排放的350°C以下的廢氣，其熱量占水泥熟料燒成系統(tǒng)總耗熱量的30%以上，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)就是將水泥窯窯頭、窯尾排放的廢氣余熱轉(zhuǎn)化為電能；將余熱發(fā)電蒸汽管網(wǎng)與拖動(dòng)蒸汽管網(wǎng)合并，即使在供熱鍋爐全部停機(jī)的極端工況下，利用水泥線自身的廢氣余熱能量，也能使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng) 安全停車；而當(dāng)余熱鍋爐出現(xiàn)故障或發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)不正常時(shí)，煙氣可不通過余熱鍋爐而直接流向主煙道，使整個(gè)熱能回收發(fā)電裝置解列，確保水泥線生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。并且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水泥余熱發(fā)電的大型化和系統(tǒng)融合將余熱發(fā)電蒸汽與背壓發(fā)電排汽參數(shù)設(shè)置為同參數(shù)，部分排汽補(bǔ)充進(jìn)余熱管網(wǎng)二次發(fā)電。在實(shí)現(xiàn)能源多級(jí)利用之后，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)I、減少能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)普通的水泥工藝是通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備，需經(jīng)兩次能量轉(zhuǎn)換(1)由汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過程，普通發(fā)電機(jī)(3麗為例)效率為96% ；(2)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程電能最終要通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，我國目前廣泛應(yīng)用的Y系列電動(dòng)機(jī)效率平均值為87. 3%。而本實(shí)用新型采用拖動(dòng)汽輪機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備，省去此轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，減少能源損耗，節(jié)能效果顯著。2、減少輸變電損耗普通的水泥工藝是通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備就需要通過電網(wǎng)向用戶供電，即發(fā)電機(jī)一升壓變壓器一輸電線路一降壓變壓器一用戶。這一過程產(chǎn)生的能量損耗有(I)發(fā)電過程損耗；(2)升壓/降壓變壓器損耗(因漏磁、銅損和鐵損)，變壓器都有空載損耗及負(fù)載損耗；(3)輸電線路損耗，線路損耗有以下幾部分組成①線路自身阻抗(主要是容抗和感抗)產(chǎn)生能量損耗；②由于線路有電壓，而線間和線對(duì)接之間的絕緣有漏電，造成的能量損耗；③電暈損耗架空輸電線路帶電部分的電暈放電造成的能量損耗。而本實(shí)用新型采用拖動(dòng)汽輪機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備，可省去上述過程，減少能量損耗，達(dá)到節(jié)能效果。3、增加電網(wǎng)穩(wěn)定性普通的水泥工藝是通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備，而大容量電動(dòng)機(jī)全壓直接啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)影響極大。對(duì)電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面①超大型電機(jī)直接起動(dòng)的大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對(duì)電網(wǎng)的沖擊，常常會(huì)引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。②起動(dòng)電流中含有大量的高次諧波，會(huì)與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作、自動(dòng)控制失靈等故障。而本實(shí)用新型采用拖動(dòng)汽輪機(jī)拖動(dòng)高耗能設(shè)備，避免大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，增加了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。4、由于省去了上述能量轉(zhuǎn)換和傳輸環(huán)節(jié)，同時(shí)也避免了建設(shè)投資。即免去了發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、升降壓變壓器，開關(guān)和斷路器，輸電線等設(shè)備的直接和間接投資或容量投資，減少了變電站的土建投資，維護(hù)使用費(fèi)用等。節(jié)約了電力容量所帶來的設(shè)計(jì)、施工、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行所用的時(shí)間，使項(xiàng)目能早日投產(chǎn)。通過減少上述環(huán)節(jié)，大大節(jié)約了設(shè)計(jì)、施工、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行所用的時(shí)間，可以使水泥生產(chǎn)早日投產(chǎn)，早日見到效益。

圖I為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I為供熱鍋爐，2為背壓汽輪機(jī)，3為背壓發(fā)電機(jī)，4為拖動(dòng)汽輪機(jī)，5為高壓除氧器，6為高壓給水泵，7為水泥窖頭余熱鍋爐，8為水泥窖尾余熱鍋爐，9為低壓余熱汽輪機(jī)，10為低壓余熱發(fā)電機(jī)，11為凝汽器；12為凝結(jié)水泵，13為真空除氧器，14為余熱鍋爐給水泵，15為減溫減壓器。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型提供一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，采用能源多級(jí)利用的方式克服了普通水泥生產(chǎn)中電力消耗多，能源利用效率低，生產(chǎn)成本高的的缺陷；并進(jìn)一步從整體上對(duì)能源利用上對(duì)余熱利用進(jìn)行整合，使整個(gè)能源利用率大大得到提高。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的舉例解釋而不是限定。參見圖1，一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，包括供能系統(tǒng)和水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，其中所述的供能系統(tǒng)為能源多級(jí)利用系統(tǒng)，而水泥生產(chǎn)系統(tǒng)為耗能系統(tǒng)。供能系統(tǒng)包括供熱鍋爐I :生產(chǎn)高溫高壓蒸汽；背壓式發(fā)電機(jī)組利用高溫高壓蒸汽發(fā)電，包括背壓式汽輪機(jī)2和背壓式發(fā)電機(jī)3 ;蒸汽分流裝置將高溫高壓蒸汽發(fā)電做功后的背壓蒸汽進(jìn)行分流，一部分輸送到熱力站，用于加熱高壓除氧器5，高壓除氧器5流出的水通過高壓給水泵6繼續(xù)供水給供熱鍋爐1，一部分輸送到拖動(dòng)汽輪機(jī)4做功；拖動(dòng)汽輪機(jī)4 :分流的背壓蒸汽推動(dòng)拖動(dòng)汽輪機(jī)4做功，汽輪機(jī)拖動(dòng)用于水泥生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)；拖動(dòng)汽輪機(jī)冷凝水回流裝置回收蒸汽做功后冷凝所形成的冷凝水。所述的蒸汽分流裝置包括分流至熱力站的管網(wǎng)和分流至拖動(dòng)汽輪機(jī)的管網(wǎng)。具體的背壓蒸汽通過蒸汽分流裝置的管網(wǎng)將蒸汽送到各拖動(dòng)汽輪機(jī)(工業(yè)汽輪機(jī))，由工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)水泥線各大功率風(fēng)機(jī)包括窯尾高溫風(fēng)機(jī)、收塵排風(fēng)風(fēng)機(jī)、原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、水泥磨等(收塵風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、原料磨風(fēng)機(jī)等的功率都很大，單機(jī)功率普遍超過3500KW)，蒸汽作完功后凝結(jié)成水再返回鍋爐循環(huán)使用。凝結(jié)水、冷卻水全部統(tǒng)一規(guī)劃回收，完全達(dá)到零排放。[0056]蒸汽推動(dòng)工業(yè)汽輪機(jī)做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器，與循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，乏汽凝結(jié)成為凝結(jié)水，然后經(jīng)過凝結(jié)水泵輸送至除氧器或低壓加熱器進(jìn)行加熱后再進(jìn)入汽水循環(huán)。冷卻乏汽的循環(huán)水吸熱升溫后進(jìn)入到機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，經(jīng)過冷卻后，通過循環(huán)水泵送入凝汽器繼續(xù)冷卻乏汽。由于采用能源多級(jí)利用，為了解決拖動(dòng)汽輪機(jī)使用低參數(shù)蒸汽和背壓式發(fā)電機(jī)組需要提高工質(zhì)參數(shù)的問題，采用高溫高壓鍋爐和背壓汽輪發(fā)電機(jī)配合降壓的方式。利用一次能源轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)二次能源(電能)的同時(shí)，排放出能源品質(zhì)相對(duì)較低的背壓蒸汽，背壓式汽輪機(jī)排汽(背壓蒸汽)所含的熱量絕大部分被熱下道工序利用。從燃料的熱利用系數(shù)來看，背壓式汽輪機(jī)裝置的熱效率較凝汽式汽輪機(jī)為高，而且背壓式汽輪機(jī)采用噴嘴調(diào)節(jié)配汽方式，以保證在工況變動(dòng)時(shí)效率改變不大，熱負(fù)荷較穩(wěn)定，非常適宜作為工業(yè)拖動(dòng)汽輪機(jī)的動(dòng)力來源。上述能夠分級(jí)利用系統(tǒng)中，供熱鍋爐出口蒸汽是高溫高壓的，可以提高機(jī)組效率 問題；高溫高壓蒸汽進(jìn)入背壓汽輪發(fā)電機(jī)，通過做功把蒸汽參數(shù)降低，然后就可以進(jìn)行汽輪機(jī)的拖動(dòng)做功了。而處于安全方面的考慮，供熱鍋爐I還設(shè)有旁路管道與拖動(dòng)汽輪機(jī)4相連接，該旁路管道與背壓蒸汽輸送到背壓式汽輪機(jī)2做功的管道相并聯(lián)，其上設(shè)有減溫減壓器15，即使背壓式發(fā)電機(jī)組不能正常工作時(shí)仍可以不影響拖動(dòng)汽輪機(jī)4的蒸汽供應(yīng)需要。具體的供熱鍋爐種類的選擇可根據(jù)具體情況選擇，比如待建區(qū)域矸石儲(chǔ)量多的特點(diǎn)，則將建設(shè)高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動(dòng)背壓式汽輪機(jī)做功發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量第一次分級(jí)利用。蒸汽發(fā)電做功之后，背壓機(jī)排汽分成兩部分，一部分供給熱力站自身除氧加熱系統(tǒng)，另一部分供給水泥線大型風(fēng)機(jī)的動(dòng)力拖動(dòng)，拖動(dòng)裝置凝結(jié)水再回收至熱力站循環(huán)使用，完成能量的第二次梯級(jí)利用。水泥生產(chǎn)過程中由窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器排放的350°C以下的廢氣，其熱量占水泥熟料燒成系統(tǒng)總耗熱量的30%以上。從整個(gè)水泥生產(chǎn)節(jié)能考慮，將余熱利用加入到上述能源分級(jí)利用系統(tǒng)上，則進(jìn)行以下煙氣余熱綜合利用考慮余熱利用鍋爐的設(shè)置為窯尾部分在窯尾預(yù)熱器廢氣出口設(shè)置水泥窖尾余熱鍋爐8，具體采用SP余熱鍋爐。從預(yù)熱器出來的350°C左右的煙氣從頂部進(jìn)入SP余熱鍋爐，由于其煙氣具有粉塵濃度高(約為80 100g/Nm3)、粉塵顆粒細(xì)、粉塵比電阻高、粉塵硬度低等特點(diǎn)，對(duì)鍋爐受熱面的磨損不嚴(yán)重、但容易積灰，因此在SP余熱鍋爐內(nèi)設(shè)置振打除灰裝置。煙氣在鍋爐內(nèi)經(jīng)過能量交換后，溫度為220°C左右,進(jìn)入原水泥系統(tǒng)。窯頭部分在窯頭冷卻機(jī)廢氣出口設(shè)置水泥窖頭余熱鍋爐7，具體為AQC余熱鍋爐，采用雙壓技術(shù)。窯頭煙氣含有磨損性較強(qiáng)的熟料微粒，含塵濃度約為20 30g/Nm3左右，具有干燥，粉塵粒徑大、磨損性大、粘附性不強(qiáng)等特點(diǎn)；為減輕鍋爐受熱面磨損，提高鍋爐的使用壽命，在AQC鍋爐前設(shè)置沉降室。350°C左右的煙氣從篦冷機(jī)中部抽出后進(jìn)入沉降室，在沉降室內(nèi)約有60%的灰塵沉降下來，灰塵通過拉鏈機(jī)送到水泥熟料系統(tǒng)。煙氣從頂部進(jìn)入AQC余熱鍋爐，在鍋爐內(nèi)經(jīng)過能量交換成為溫度為100°C左右的煙氣，進(jìn)入水泥系統(tǒng)的窯頭電收塵器。窯頭、窯尾余熱鍋爐均設(shè)有旁通煙氣管道。當(dāng)余熱鍋爐出現(xiàn)故障或發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)不正常時(shí)，煙氣可不通過余熱鍋爐而直接流向主煙道，確保水泥線生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)一步，對(duì)水泥余熱發(fā)電的大型化和系統(tǒng)融合余熱發(fā)電蒸汽管網(wǎng)與拖動(dòng)蒸汽管網(wǎng)合并，即將水泥窯頭余熱利用鍋爐和水泥窯尾余熱利用鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽匯合后與背壓蒸汽分流裝置分流的管網(wǎng)相連接，作為推動(dòng)拖動(dòng)汽輪機(jī)的能源備份。即使在供熱鍋爐全部停機(jī)的極端工況下，利用水泥線自身的廢氣余熱能量，也能使轉(zhuǎn)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)安全停車。而純低溫余熱發(fā)電技術(shù)就是將水泥窯窯頭、窯尾排放的廢氣余熱轉(zhuǎn)化為電能，水泥窯頭余熱利用鍋爐7和水泥窯尾余熱利用鍋爐8所產(chǎn)生的蒸汽被輸送至低壓余熱汽輪機(jī)9做功，通過低壓余熱發(fā)電機(jī)10發(fā)電，余熱發(fā)電之后的蒸汽通過凝汽器11凝結(jié)之后生成凝結(jié)水，凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵12輸送到真空除氧器13加熱除氧，然后通過余熱鍋爐給水泵14向水泥窯頭余熱利用鍋爐7和水泥窯尾余熱利用鍋爐8供水。上述鍋爐情況規(guī)劃容量為2XST+2XSP余熱鍋爐+純低溫余熱雙壓1XNZ22MW汽輪發(fā)電機(jī)組；使水泥生產(chǎn)線的自供電量達(dá)到1/3以上。由于水泥生產(chǎn)過程中窯尾相對(duì)穩(wěn)定，窯頭極不穩(wěn)定，煙氣波動(dòng)量很大，結(jié)合能源分級(jí)利用系統(tǒng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)選擇和水泥余熱參數(shù)相同的背壓式汽輪機(jī)，在窯頭不穩(wěn)定的情況下，通過背壓汽輪機(jī)排汽向余熱汽輪機(jī)少量補(bǔ)汽，來保證低壓余熱汽輪機(jī)處于安全平穩(wěn)運(yùn)行，設(shè)備利用小時(shí)數(shù)明顯增加，實(shí)現(xiàn)能量的第三次梯級(jí)利用。余熱發(fā)電由原一條線一臺(tái)機(jī)進(jìn)行合并裝機(jī)，提高裝機(jī)容量。將背壓發(fā)電排汽參數(shù)與余熱發(fā)電蒸汽設(shè)置為同參數(shù)，部分背壓排汽補(bǔ)充進(jìn)余熱管網(wǎng)二次發(fā)電。具體的按照將上述能源分級(jí)利用系統(tǒng)，針對(duì)某新型干法預(yù)分解水泥生產(chǎn)就可進(jìn)行以下設(shè)計(jì)規(guī)劃建設(shè)二條4800t/d熟料水泥生產(chǎn)線，年產(chǎn)熟料298萬t ;年產(chǎn)水泥400萬t項(xiàng)目，配套建設(shè)B15MW背壓供電系統(tǒng)和工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)(稱為水泥轉(zhuǎn)機(jī)熱功聯(lián)動(dòng)系統(tǒng))和余熱發(fā)電系統(tǒng)(20MW純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng))。背壓供電系統(tǒng)和工業(yè)汽輪機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中背壓汽輪機(jī)排汽的次中溫中壓參數(shù)排汽供給工業(yè)汽輪機(jī)，由工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)水泥廠一期2臺(tái)窯尾高溫風(fēng)機(jī)(3050KW)、2臺(tái)收塵排風(fēng)風(fēng)機(jī)(1460KW)、2臺(tái)原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)(3700KW)、1臺(tái)水泥磨(3905KW)的運(yùn)行，并針對(duì)二期擴(kuò)建規(guī)劃I臺(tái)150t/h高溫高壓CFB鍋爐+1臺(tái)B18麗高溫高壓背壓式汽輪機(jī)+1臺(tái)NZ30-1. 50/0. 35型低壓凝汽式汽輪機(jī)。余熱發(fā)電系統(tǒng)包括余熱電站系統(tǒng)新建2臺(tái)ST和2臺(tái)SP水泥余熱鍋爐，4臺(tái)水泥余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽配套I臺(tái)純低溫余熱雙壓20MW汽輪發(fā)電機(jī)組；水泥熱功聯(lián)供系統(tǒng)新建2臺(tái)150t/h高溫高壓CFB鍋爐一用一備，配套I臺(tái)B15MW汽輪發(fā)電機(jī)組。在上述系統(tǒng)的管理中，賦予工業(yè)汽輪機(jī)的操作員比水泥生產(chǎn)線的操作員更高的優(yōu)先權(quán)，水泥生產(chǎn)線的操作員的操作要事先得到工業(yè)汽輪機(jī)的操作員的許可，得到授權(quán)后才能進(jìn)行。他的操作要在工業(yè)汽輪機(jī)操作員的監(jiān)視下進(jìn)行。工業(yè)汽輪機(jī)的操作員可以隨時(shí)中斷水泥操作員的操作；水泥操作員可以看到自己操作的結(jié)果反饋。在被允許的情況下，水泥操作員可以把工業(yè)汽輪機(jī)當(dāng)做普通電機(jī)看待，進(jìn)行加減速和停機(jī)。
權(quán)利要求1.一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，包括供能系統(tǒng)和水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，其中供能系統(tǒng)包括 供熱鍋爐生產(chǎn)高溫高壓蒸汽； 背壓式發(fā)電機(jī)組利用高溫高壓蒸汽發(fā)電； 背壓蒸汽分流裝置將高溫高壓蒸汽發(fā)電做功后的背壓蒸汽進(jìn)行分流，一部分輸送到熱力站，一部分輸送到拖動(dòng)汽輪機(jī)做功； 拖動(dòng)汽輪機(jī)背壓蒸汽推動(dòng)拖動(dòng)汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)拖動(dòng)用于水泥生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)； 拖動(dòng)汽輪機(jī)冷凝水回流裝置回收蒸汽做功后冷凝所形成的冷凝水。
2.如權(quán)利要求I所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的供能系統(tǒng)還包括 水泥窯頭余熱利用鍋爐煙氣首先進(jìn)入沉降室中沉降煙氣中的灰塵，然后進(jìn)入到窯頭余熱利用鍋爐換熱，將其溫度降低至100 120°C ； 水泥窯尾余熱利用鍋爐吸收煙氣的能量，將其溫度降低至200 250°C。
3.如權(quán)利要求2所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的水泥窯頭余熱利用鍋爐和水泥窯尾余熱利用鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽匯合后與背壓蒸汽分流裝置分流的管網(wǎng)相連接，作為推動(dòng)拖動(dòng)汽輪機(jī)的能源備份。
4.如權(quán)利要求2所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的水泥窯頭余熱利用鍋爐和水泥窯尾余熱利用鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽被輸送至低壓余熱汽輪機(jī)做功，通過低壓余熱發(fā)電機(jī)發(fā)電。
5.如權(quán)利要求2所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，水泥窯頭余熱利用鍋爐為SP余熱鍋爐，水泥窯尾余熱利用鍋爐為AQC余熱鍋爐；水泥窯頭余熱利用鍋爐、水泥窯尾余熱利用鍋爐均設(shè)有旁通煙氣管道。
6.如權(quán)利要求I所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的供熱鍋爐為高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐。
7.如權(quán)利要求I所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸汽分流裝置包括分流至熱力站的管網(wǎng)和分流至汽輪機(jī)的管網(wǎng)。
8.如權(quán)利要求I所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的供熱鍋爐還設(shè)有旁路管道與拖動(dòng)汽輪機(jī)相連接，該旁路管道上設(shè)有減溫減壓器。
9.如權(quán)利要求I所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的汽輪機(jī)為多個(gè)，拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)包括窯尾高溫風(fēng)機(jī)、收塵排風(fēng)風(fēng)機(jī)、原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)和水泥磨。
10.如權(quán)利要求I所述的水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的汽輪機(jī)冷凝水回流裝置包括 凝汽器，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功后進(jìn)入凝汽器，與循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，凝結(jié)成為凝結(jié)水； 凝結(jié)水泵，凝結(jié)水泵將凝結(jié)水輸送至除氧器或低壓加熱器進(jìn)行加熱； 冷卻塔，循環(huán)冷卻水吸熱升溫后進(jìn)入冷卻塔，經(jīng)過冷卻后，通過循環(huán)水泵送入凝汽器循環(huán)使用。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水泥生產(chǎn)中的能源分級(jí)利用系統(tǒng)，包括供能系統(tǒng)和水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，其中供能系統(tǒng)包括供熱鍋爐、背壓式發(fā)電機(jī)組、背壓蒸汽分流裝置、拖動(dòng)汽輪機(jī)、和拖動(dòng)汽輪機(jī)冷凝水回流裝置。本實(shí)用新型采用能源多級(jí)利用的方式克服了普通水泥生產(chǎn)中電力消耗多，能源利用效率低，生產(chǎn)成本高的的缺陷；并進(jìn)一步從整體上對(duì)能源利用上對(duì)余熱利用進(jìn)行整合，使整個(gè)能源利用效率大大得到提高。
文檔編號(hào)F01K11/02GK202705246SQ20122025044
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者王全根, 張國鵬, 姜耀邦, 成璋, 江建剛, 王彥普, 童金亮, 項(xiàng)敏, 郭幸偉, 楊秀軍, 李濤, 惠麗娟, 王曉燕, 王輝, 曾祥濤, 楊永宏, 王志芹 申請(qǐng)人:陜西大唐新能電力設(shè)計(jì)有限公司