一种利用水泥生产线窑头余热的系统的制作方法

1.本实用新型涉及水泥生产线余热回收，特别是一种利用水泥生产线窑头余热的系统。


背景技术：

2.水泥生产线一般由原料制备、煤粉制备、预热器、分解炉、回转窑、窑头冷却机、窑头及窑尾收尘器、水泥粉磨系统，以及相关风机、阀门等组成。目前对于窑头冷却机的余热利用，主要是对窑头的360～400℃废气进行回收，在窑头冷却机中部取风，废气进入窑头余热锅炉进行换热，换热后的锅炉出风与冷却机尾部排出的部分低温风一起混合，进入窑头收尘器。窑头余热锅炉与设置于预热器出口的窑尾余热锅炉、汽轮发电机组及配套的循环冷却水、锅炉水处理等辅助系统一起组成了常规的水泥线汽水循环余热发电系统。其中，窑头余热锅炉排出的 100℃左右废气、以及窑头冷却机尾部排出的130～150℃左右的废气无法进行再次利用。
3.对于目前的二代水泥技术，窑尾废气由一代水泥的330℃左右降低为 240～260℃左右，吨熟料发电量由一代的35～40kwh/t降低至26～29kwh/t左右。二代水泥窑尾余热量的减小，导致窑头余热锅炉送给窑尾锅炉的热水量减小，窑头锅炉低温部分无法利用的余热量增加。
4.另外，纯低温余热发电效率相对于供冷、供热系统较低，对于有冷、热需求的园区来说，余热单纯用来进行发电，回收效率较低，如能使这部分余热用来满足供冷、供热需求，效率会极大的提高。
5.同时，由于我国“碳达峰”及“碳中和”目标的提出，国内各水泥生产企业存在进一步降低碳排放的压力，需要从技术上深入挖掘余热利用的潜力。


技术实现要素：

6.实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种回收效率高、节能效果强的利用水泥生产线窑头余热的系统。
7.技术方案：本实用新型所述的一种利用水泥生产线窑头余热的系统，包括窑头冷却机、窑头收尘器、窑头排风机、窑头烟囱和汽水循环余热发电系统，还包括窑头余热锅炉、orc发电系统、供冷系统和供热系统，所述窑头余热锅炉尾部设有一级热水器和二级热水器，窑头余热锅炉尾部低温风与窑头冷却机尾部排风混合进入一级热水器换热，一级热水器进水来自各余热回收子系统的回水及其他补充水，一级热水器的出水送至二级热水器以及各余热回收子系统。
8.所述一级热水器和二级热水器之间设有混合烟道，该混合烟道中设有烟气导流部件。
9.所述orc发电系统包括依次连接的orc蒸发器、膨胀机和orc发电机、 orc冷凝器、orc工质泵，orc工质在orc发电系统中形成闭式循环，由orc 工质泵提供循环动力。
10.所述供冷系统包括依次连接的发生器、供冷系统冷凝器、节流阀、供冷系统蒸发器、吸收器、溶液泵和溶液热交换器，制冷工质在供冷系统中形成闭式循环，由溶液泵提供循环动力。
11.所述供热系统包括依次连接的中间换热器和动力装置，供热工质在上述设备之间形成闭式循环，由动力装置提供循环动力。
12.所述动力装置包括供热循环泵和风机。
13.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：1、将锅炉出口的余热与冷却机排出的余热进一步充分利用起来，并从系统的整体性考虑，改善余热利用的效率；2、对于有供冷和供热需求的水泥厂，该系统可以在汽水循环余热发电系统 orc发电系统/供冷系统/供热系统间灵活切换。
附图说明
14.图1为本实用新型的结构示意图；
15.图2为本实用新型中orc发电系统的结构示意图；
16.图3为本实用新型中供冷系统的结构示意图；
17.图4为本实用新型中供热系统的结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
19.如图1所示，本实用新型所述的一种用于水泥生产线窑头冷却机的余热综合利用系统，在由窑头冷却机1、窑头收尘器2、窑头排风机3和窑头烟囱4组成的窑头烟风系统的基础上，设置窑头余热锅炉5。该窑头余热锅炉5的热水器分为两部分：一级热水器51和二级热水器52，两级热水器之间设有混合烟道53。从窑头冷却机1中部取风的360～400℃的烟气依次经过窑头余热锅炉5各级受热面换热，温度在二级热水器52后降至约140℃左右，与窑头冷却机1尾部排出的约 130～150℃左右的热风在混合烟道中混合，进入一级热水器51进行换热，一级热水器51烟气出口(即窑头余热锅炉5烟气出口)温度可降至75℃左右。
20.一级热水器51的进水大约60℃左右，系汽水循环发电系统和orc发电系统6/供冷系统7/供热系统8做功后的给水汇总而来；一级热水器51的出水大约130℃左右，一路进入锅炉二级热水器52，进一步加热至145℃左右，提供给窑头余热锅炉5和窑尾余热锅炉9的其它受热面进行换热，进入汽水循环发电系统的汽轮机10做功，带动汽轮发电机11，做功后的乏汽依次通过凝汽器12、凝结水泵13、轴封加热器14进入除氧器15；另一路根据水泥厂区能源需要，可选择性地进入 orc发电系统6、供冷系统7、供热系统8等各子系统，热水进各子系统的管路设有自控阀门，可灵活切换和调节。经过orc发电系统6、供冷系统7、供热系统8等各子系统内部的orc系统蒸发器61、发生器71或中间换热器81后，降至70～80℃左右，与汽水循环发电系统做功后的约40℃的冷凝水一起，进入除氧器15汇合，汇合后的水温约为60℃左右，再由给水泵16送至窑头余热锅炉5的一级热水器51。orc发电系统6、供冷系统7以及汽水循环发电系统的冷却水，可由循环冷却塔17进行统一处理，由循环水泵18供给各系统，亦可单独设置冷却塔和水泵。
21.如图2所示，orc发电系统6的工作原理为：窑头余热锅炉5的一级热水器 51来的热
水进入orc蒸发器61，与orc发电系统6的orc工质进行换热，热水换热后去除氧器15。加热后的orc工质为气态，进入膨胀机62进行做功，带动orc发电机63发电，做功后的orc工质经过orc冷凝器64冷却成液态，再由orc工质泵65打回到orc蒸发器18中，这样orc工质在系统中为闭式循环。orc冷凝器64中的冷却水由循环水泵18来，换热后再回到循环冷却塔 17进行冷却。
22.如图3所示，供冷系统7的工作原理为：窑头余热锅炉5的一级热水器51 来的热水进入发生器71用来加热制冷溶液，热水经过换热后进入除氧器15；制冷溶液在发生器71中，作为制冷剂的低沸点部分蒸发，同时发生器71中剩余的高浓度溶液流入吸收器75。制冷剂蒸汽进入供冷系统冷凝器72冷凝成液体，由节流阀73降压至饱和压力，在供冷系统蒸发器74中蒸发吸热，给供冷系统蒸发器74中的水或空气降温，产生冷水或冷空气等，供给冷用户使用。制冷剂在供冷系统蒸发器74蒸发成蒸汽后，在吸收器75中被来自供冷系统蒸发器74的高浓度溶液吸收，再通过溶液泵76经过溶液热交换器77送至发生器71，制冷工质形成闭式循环。供冷系统冷凝器72和吸收器75中的冷却水来自循环水泵18，冷却水换热后回到循环冷却塔17进行冷却。另，该图仅示意一种原则性的供冷系统结构，对于供冷系统的改进(例如采用多段式、多效式供冷系统等)也属于本实用新型的范围之内。
23.如图4所示，供热系统8的工作原理为：热水在中间换热器81中与供热工质进行换热，换热后的热水送回除氧器15，供热工质进入热用户。供热工质的循环动力由动力装置82提供，当供热工质为液态、固态时，动力装置82为供热循环泵；当供热工质为气态时，动力装置82为风机。另，该图仅示意了最简单的一种带中间换热的结构形式，由于热用户实际情况各有不同，必要时在供热系统8中添加相应的补水、定压系统等。
24.本实用新型一方面将窑头余热锅炉5出口的余热与窑头冷却机1排出的余热利用起来，并尽可能减小烟风系统中的不可逆损失；另一方面考虑有供冷和供热需求的水泥厂或其工业园区，可在有需求时进行供冷供热，节能效果有进一步提升。该系统可以在汽水循环余热发电系统 orc发电系统6/供冷系统7/供热系统 8间灵活切换，在有制冷、供热需求量较大时，orc发电系统6可减负荷或解列。