技術(shù)領(lǐng)域
　　本發(fā)明涉及一種純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，尤其是配套水泥窯使用的純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)
　　現(xiàn)有的較為成熟的三種水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，分別是圖1所示的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)、圖2所示的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)以及圖3所示的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。
　　這三種系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是：
　　1、僅在水泥窯窯頭熟料冷卻機(jī)中部設(shè)一個(gè)抽取冷卻機(jī)廢氣的抽廢氣口H，根據(jù)水泥窯規(guī)模的不同，抽取的廢氣溫度在250～400℃范圍內(nèi)。利用抽取的廢氣設(shè)置窯頭熟料冷卻機(jī)余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱AQC爐），AQC爐生產(chǎn)0.8～1.6Mpa—飽和溫度～360℃的蒸汽或同時(shí)生產(chǎn)0.1～0.5Mpa—飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、85～200℃的熱水。
　　2、僅利用水泥窯窯尾預(yù)熱器提出的250～400℃廢氣余熱設(shè)置窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱SP爐或PH爐），SP爐生產(chǎn)0.8～1.6Mpa—飽和溫度至360℃的蒸汽。
　　3、將AQC爐、SP爐生產(chǎn)的0.8～1.6MPa蒸汽及AQC爐生產(chǎn)的0.1～0.5Mpa蒸汽或AQC爐生產(chǎn)的85～200℃熱水經(jīng)閃蒸器Z生產(chǎn)出的0.1～0.5MPa蒸汽通入汽輪機(jī)Q再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)F發(fā)電。
　　這三種系統(tǒng)共同存在的主要問(wèn)題是：
　　一、窯頭熟料冷卻機(jī)自冷卻機(jī)進(jìn)料端（熱端）至出料端（冷端），在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，冷卻機(jī)可排掉的廢氣溫度是自熱端起的600℃以線性關(guān)系逐漸下降至冷料端的55℃。因此，若僅在冷卻機(jī)中部抽取廢氣，則是將熱端的中高溫廢氣與冷端低溫廢氣混合后形成了250℃～400℃廢氣。由于廢氣溫度的限制，AQC爐僅能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽及熱水。這種抽取廢氣的取熱方式?jīng)]有遵循熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進(jìn)行梯級(jí)利用的原理。
　　二、窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)中，在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，可利用的廢氣余熱有兩部分：第一部分為預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的（即C1級(jí)旋風(fēng)筒出口）250～400℃廢氣；第二部分為C2級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級(jí)旋風(fēng)筒入口的450～600℃廢氣中水泥生產(chǎn)允許的20～25℃溫度降所含有的廢氣熱量。由于沒(méi)有利用第二部分廢氣熱量，加之第一部分預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的廢氣溫度限制，SP爐同樣只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽。
　　三、上述兩個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致前述的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)：其一，余熱只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)只能采用低壓低溫參數(shù)；其三，水泥窯生產(chǎn)系統(tǒng)中窯頭熟料冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器可用于發(fā)電的部分400～600℃中高溫廢氣沒(méi)有得到有效利用；前述的三個(gè)因素，使在不增加水泥熟料熱耗的條件下，水泥窯廢氣余熱發(fā)電能力未能得到充分發(fā)揮，即余熱發(fā)電量不能達(dá)到應(yīng)該達(dá)到的水平。
　　發(fā)明內(nèi)容
　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的改進(jìn)，該系統(tǒng)應(yīng)能克服上述背景技術(shù)的不足，所利用的廢氣余熱溫度較高，可生產(chǎn)更高壓力溫度等級(jí)的蒸汽和熱水，用于余熱發(fā)電后，能夠大幅度提高余熱發(fā)電能力。
　　本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
　　水泥窯純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、AQC爐、SP爐或PH爐，窯頭熟料冷卻機(jī)的頂板上設(shè)置的抽廢氣口通過(guò)管道與所述的AQC爐相通，所述的抽廢氣口分別是靠近出料端部位的抽廢氣口和靠近進(jìn)料端部位的抽廢氣口，水泥窯窯尾的C2級(jí)旋風(fēng)筒中還設(shè)置一由金屬管道彎接組合而成的蒸汽過(guò)熱器，該蒸汽過(guò)熱器設(shè)置在所述的旋風(fēng)筒出口廢氣管道下端的外圓周表面，并且其兩個(gè)接口分別通過(guò)蒸汽輸入管道以及蒸汽輸出管道與所述的SP爐或PH爐相通。
　　所述的抽廢氣口位于熟料冷卻機(jī)頂板內(nèi)腔端口的附近設(shè)置有廢氣擋板。
　　所述的廢氣擋板分別位于冷卻機(jī)頂板內(nèi)腔靠近進(jìn)料端、出料端以及二個(gè)抽廢氣口之間。
　　所述的廢氣管道的下端口連接有C2級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)筒，蒸汽過(guò)熱器設(shè)置在該內(nèi)筒的外圓周表面以及C2旋風(fēng)筒出口廢氣管道下端的外圓周表面。
　　所述的蒸汽過(guò)熱器中的部分管道懸于所述的C2旋風(fēng)筒內(nèi)筒的下端口以下部位。
　　本發(fā)明能夠取得的技術(shù)效果是：在不影響水泥熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，其一，余熱可以同時(shí)生產(chǎn)次中壓或中壓飽和溫度至450℃的過(guò)熱蒸汽、0.1～0.5Mpa飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、85～200℃熱水；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)可以采用次中壓中溫或中壓中溫參數(shù)，提高了熱力循環(huán)系統(tǒng)效率；其三，充分利用了水泥窯不同廢氣溫度的余熱，并按廢氣余熱溫度分布實(shí)現(xiàn)了熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進(jìn)行梯級(jí)利用的原理；其四，前述的三個(gè)因素，本發(fā)明使水泥窯廢氣余熱最大限度地轉(zhuǎn)換成為電能，余熱發(fā)電能力與現(xiàn)有的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)相比提高15-30%以上。
附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

圖2是現(xiàn)有的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

圖3是現(xiàn)有的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

圖4是本發(fā)明的廢氣取熱系統(tǒng)示意圖。

圖5是圖4中的窯頭冷卻機(jī)取熱結(jié)構(gòu)的放大示意圖。

圖6是圖4中的窯尾取熱結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖6中的C2級(jí)旋風(fēng)筒位置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖6中的C2級(jí)旋風(fēng)筒位置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之一示意圖。

圖10是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之二示意圖。

圖11是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之三示意圖。

圖12是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之四示意圖。

圖13是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之五示意圖。

圖14是本發(fā)明的不補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之六示意圖。

圖15 本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之一示意圖。

圖16本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之二示意圖。

圖17本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之三示意圖。

圖18本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之四示意圖。

圖19本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之五示意圖。

圖20本發(fā)明的復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之六示意圖。

圖21本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之一示意圖。

圖22本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之二示意圖。

圖23本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之三示意圖。

圖24本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之四示意圖。

圖25本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之五示意圖。

圖26本發(fā)明的多壓補(bǔ)汽式純中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)之六示意圖。

圖27是不帶余熱發(fā)電的水泥窯系統(tǒng)示意圖。

　　具體實(shí)施方式
　　如圖27所示，冷卻機(jī)內(nèi)熟料溫度自600℃冷卻至90℃時(shí)產(chǎn)生的約每公斤熟料1.32～1.36 Nm3—280℃左右的廢氣，降溫至220℃左右后通過(guò)冷卻機(jī)廢氣排放口9和管道進(jìn)入收塵器10，經(jīng)收塵器收塵后的廢氣由風(fēng)機(jī)11及煙囪12排入大氣。原自窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)（C1級(jí)旋風(fēng)筒出口V）最終排出的250～400℃的廢氣仍作利用。同時(shí)，本發(fā)明所作的改進(jìn)是（見(jiàn)圖4）：
　　一、改變窯頭熟料冷卻機(jī)抽取廢氣方式，即在靠近冷卻機(jī)進(jìn)料端4(熱端)設(shè)置一抽取400～600℃廢氣的抽廢氣口18，同時(shí)在靠近冷卻機(jī)出料端7（冷端）設(shè)置一抽取250～400℃廢氣的抽廢氣口17。根據(jù)廢氣溫度利用AQC爐生產(chǎn)1.6～3.82Mpa次中壓或中壓飽和溫度至450℃的過(guò)熱蒸汽也可同時(shí)生產(chǎn)0.1～0.5Mpa飽和溫度至180℃的低壓低溫蒸汽、85～200℃熱水。
　　具體結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示，為不影響水泥熟料熱耗及水泥窯的生產(chǎn)，出回轉(zhuǎn)窯2進(jìn)入（箭頭A方向）熟料冷卻機(jī)5的1350~1400℃熟料，在冷卻機(jī)內(nèi)被冷卻至600℃時(shí)產(chǎn)生的每公斤0.75~0.8Nm3—1000℃左右的廢氣仍入窯及分解爐作為煤粉燃燒用二次風(fēng)B、三次風(fēng)D。熟料冷卻機(jī)內(nèi)熟料溫度自600℃冷卻至190℃時(shí)產(chǎn)生的廢氣根據(jù)熟料及廢氣溫度分布分兩部分抽出：第一部分，熟料自600℃冷卻至390℃時(shí)產(chǎn)生的每公斤熟料0.35~0.38 Nm3—500℃廢氣由靠近冷卻機(jī)熱端（進(jìn)料端）即熟料溫度為600℃至390℃區(qū)間設(shè)置的抽廢氣口18抽出，并通過(guò)管道E輸往余熱鍋爐用于發(fā)電。該抽出廢氣口位于冷卻機(jī)的頂板上，具體位置及開(kāi)口尺寸根據(jù)水泥窯規(guī)模、熟料冷卻機(jī)鼓風(fēng)機(jī)6配置、冷卻機(jī)設(shè)備情況等具體情況而定。第二部分，熟料自390℃冷卻至190℃時(shí)產(chǎn)生的每公斤熟料0.45~0.47 Nm3—340℃廢氣由靠近冷卻機(jī)冷端（出料端）即熟料溫度為390℃至190℃區(qū)間設(shè)置的抽廢氣口17抽出，并通過(guò)管道G輸往余熱鍋爐用于發(fā)電。該抽出廢氣口位于冷卻機(jī)的頂板上，具體位置及開(kāi)口尺寸也同樣根據(jù)水泥窯規(guī)格、熟料冷卻機(jī)鼓風(fēng)機(jī)配置、冷卻機(jī)設(shè)備等具體情況而定。抽出的兩部分廢氣總量仍保持不變，一般仍為每公斤熟料0.8~0.85 Nm3。
　　為保持所抽廢氣溫度的相對(duì)穩(wěn)定，提高抽氣效果，冷卻機(jī)的頂板內(nèi)腔上制有若干廢氣擋板。由圖5可知廢氣擋板分別設(shè)置在冷卻機(jī)頂板內(nèi)腔的不同部位，靠近進(jìn)料端設(shè)置有廢氣擋20-3、靠近出料端設(shè)置有廢氣擋板20-1，二個(gè)抽廢氣口之間設(shè)置有廢氣擋板20-2，廢氣擋板的下垂長(zhǎng)度一般根據(jù)不同規(guī)格冷卻機(jī)的具體情況而定。
　　圖4、圖5中還有：生料喂料口P、噴煤管19和1、喂料室15、分解爐14、預(yù)熱器13、三次風(fēng)管3以及各級(jí)旋風(fēng)筒C1、C2、C3、C4和C5。
　　二、在利用窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)最終（C1級(jí)旋風(fēng)筒出口V）排出的250～400℃廢氣的同時(shí)，利用C2級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級(jí)旋風(fēng)筒入口的450～600℃廢氣所允許的20～25℃溫度降所含有的廢氣熱量通過(guò)SP爐生產(chǎn)1.6～3.82Mpa次中壓或中壓飽和溫度至450℃的過(guò)熱的蒸汽。
具體結(jié)構(gòu)由圖6、圖7、圖8可知：水泥窯窯尾的C2級(jí)旋風(fēng)筒中還設(shè)置一蒸汽過(guò)熱器，該過(guò)熱器由金屬管道35彎接組合而成，組成完整的吸熱組件。為保證預(yù)熱生料的暢通，不影響水泥的正常生產(chǎn)，所有的金屬管道設(shè)置在C2級(jí)旋風(fēng)筒34內(nèi)的廢氣管道27下端的外圓周表面。這些金屬管道在廢氣管道上的設(shè)置方式可有多種，根據(jù)水泥窯規(guī)格及余熱電站配置情況而定。可以如圖7所示的環(huán)繞覆蓋在該廢氣管道下端的外圓周表面以及內(nèi)筒16（與廢氣管道下端口相接，圖7中的虛線以下部位）的外圓周表面；也可如圖7所示設(shè)置，但除去內(nèi)筒，其功能由蒸汽過(guò)熱器的管道替代。具體的環(huán)繞方式也有多種，可在廢氣管道外圓周表面環(huán)繞成圈狀布置（如圖8所示），或者排列成與廢氣管道軸線平行的直線布置，或者用其它方式。其兩個(gè)接口33和32分別接通蒸汽輸入管道J以及蒸汽輸出管道K，以構(gòu)成完整的蒸汽流通系統(tǒng)。
　　另外，通過(guò)C1級(jí)旋風(fēng)筒出口及管道28的250~400℃廢氣余熱仍通過(guò)余熱鍋爐29生產(chǎn)蒸汽（多余廢氣由高溫風(fēng)機(jī)30分別排向生料磨Y、收塵器R及煤磨T）。
　　為提高取熱效果，該旋風(fēng)筒中的蒸汽過(guò)熱器中的部分管道還懸于所述的廢氣管道下端口以下部位，下懸長(zhǎng)度S一般也可根據(jù)不同規(guī)格的C2級(jí)旋風(fēng)筒而定。
　　圖6、圖7、圖8中還有：分解爐14、回轉(zhuǎn)窯2、三次風(fēng)管3、噴煤管1。P為生料喂料口，C1、C2、C3、C4及C5為各級(jí)旋風(fēng)筒，M為至C1旋風(fēng)筒入口方向，N為C3旋風(fēng)筒廢氣進(jìn)入方向。
　　本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中可有多種組合系統(tǒng)，具體由圖9至圖26可知。
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