專利名稱：一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，特別適合于需要建設自備電 站，同時需要回收水泥窯窯頭、窯尾的余熱用來發電的系統。
背景技術：
水泥窯余熱發電系統主要有單壓、雙壓、閃蒸三種系統，其熱回收效率不同，經過 實踐運行及計算比較來看，雙壓系統比單壓系統發電量增加大約1. 5% 1. 9%，機組熱效率 增加約1.7%。即雙壓系統的熱回收率高一些，所以采用雙壓系統較多。對于閃蒸系統而言，與單壓系統相比，熱利用率也稍高，雙壓和閃蒸都可以降低窯 頭鍋爐的排煙溫度，且都能適應窯頭工況的波動。閃蒸系統在主廠房設置閃蒸器，利用窯頭 鍋爐省煤器出水溫度的變化，調節進入閃蒸器的熱水流量，從而降低窯頭鍋爐的排煙溫度、 適應窯頭工況的變化。雙壓是在窯頭鍋爐低溫段設置低壓汽包、低壓過熱器，當窯頭工況波 動的時候，根據低壓蒸汽壓力調節進入汽輪機的補汽流量，從而降低窯頭鍋爐的排煙溫度、 適應窯頭工況的變化。但閃蒸系統產生含有一定的濕度的飽和蒸汽進入汽輪機做功發電， 雙壓系統產生低壓過熱蒸汽做為補汽進入汽輪機做功發電。綜合考慮運行費用，系統的復 雜性以及閃蒸系統對汽輪機的轉子、葉片要求較高，所以一般采用雙壓系統。但目前使用雙 壓系統余熱汽輪機一般都采用補汽式汽輪機，即低壓汽包產生的蒸汽作為汽輪機的補汽， 這對于單壓汽輪機來說結構變的更復雜，初投資增多，操作難度加大。對于常規燃煤機組發電系統的汽輪發電機組，一般采用抽汽加熱給水的回熱系 統，可以減少熱源損失、提高汽輪機機組的循環熱效率及熱經濟性，如果能減少汽輪機的非 調抽汽，又能提高燃煤機組發電系統的給水溫度，這對提高燃煤發電系統的效率有極大的 提尚。對于單獨的水泥窯余熱發電系統和常規的燃煤機組發電系統熱力循環相比，水泥 窯余熱發電系統的熱力循環效率要低很多，這主要是由于水泥窯余熱發電的蒸汽溫度、壓 力較低等所引起。由以上論述可知，若能夠通過科學地耦合燃煤發電系統和余熱發電系統，既能夠 使余熱發電采用雙壓系統而汽輪機不采取補汽的形式，使余熱汽輪機更簡單，又能減少燃 煤發電系統的非調抽汽，從而提高燃煤發電的循環效率，以致提高整個系統的效率是很有 實際意義的。

發明內容
本發明的目的在于提供一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，能做 到余熱資源最大化利用和燃煤發電系統耗煤量最少，可以較大幅度提高整個系統的熱力循 環效率。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現
一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，包括燃煤發電系統、余熱發電系統及其他輔助系統，所述燃煤發電系統包括燃煤鍋爐、凝汽式汽輪機、凝汽器、凝結水泵、低 壓加熱器、除氧器、高壓加熱器，所述余熱發電系統包括窯頭余熱鍋爐、窯尾余熱鍋爐、窯頭 汽包、窯尾汽包、減溫減壓器、凝汽式汽輪機、凝結水泵、鍋爐給水泵、加熱器、除氧器、中間 水箱等，所述窯頭余熱鍋爐采用雙壓系統，其中低壓系統的一級省煤器做為所述余熱發電 系統的公共省煤器，所述低壓系統產生的過熱蒸汽與所述燃煤發電系統的除氧器相接，所 述窯頭余熱鍋爐的高溫省煤器產生的高壓蒸汽與所述窯尾余熱鍋爐產生的蒸汽一起匯集 到所述余熱發電系統的主蒸汽管道，所述余熱發電主蒸汽管道一路與所述余熱發電系統的 汽輪機相接，另一路與所述燃煤發電系統的汽輪機二段非調抽汽相接，所述燃煤發電系統 的的主蒸汽管道一路與所述燃煤發電系統的汽輪機相接，另一路通過減溫減壓器與所述余 熱發電系統的汽輪機相接。其中，水泥窯熟料冷卻機中部抽風口與所述窯頭余熱鍋爐的廢氣進口相接，窯尾 預熱器的出口與所述窯尾余熱鍋爐的廢氣進口相接。窯尾余熱鍋爐內設有過熱器、蒸發器、 省煤器，窯頭余熱鍋爐內設有一級省煤器、低壓蒸發器、低壓過熱器、高溫省煤器、高溫蒸發 器、過熱器。燃煤鍋爐的給水壓力由電動給水泵提供，電動給水泵與除氧器相接，電動給水 泵的出口與高壓加熱器相接，經高壓加熱器加熱后水進入燃煤鍋爐。燃煤發電系統采用凝 汽式汽輪機組，中間進行兩段非調抽汽，一段供低壓加熱用汽，二段供高壓加熱器和除氧器 加熱用汽，除氧器另一路與余熱鍋爐中間水箱相接，通過給水泵接入窯頭余熱鍋爐內的一 級省煤器，窯頭一級省煤器的出口分三路，一路連接窯頭余熱鍋爐的低壓蒸發器，另一路接 窯頭高溫省煤器，再一路與窯尾余熱鍋爐的省煤器相接，窯頭過熱器所產的過熱蒸汽與窯 尾過熱器的過熱蒸汽匯集到余熱發電主蒸汽管道后，與余熱發電純凝汽輪機組相接，窯頭 低壓汽包出來的的蒸汽通入前述燃煤汽輪機系統的二段抽汽管道，燃煤鍋爐出來的蒸汽一 路與汽輪機相接，另一路通過減溫減壓器與余熱汽輪機組相接。本發明的目的還可以通過以下技術方案來進一步實現
上述的一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，可以在窯尾余熱鍋爐旁路 放風設置一臺余熱鍋爐，其給水來自中間水箱經給水泵后直接分一路進入其省煤器，其產 生的過熱蒸汽與余熱發電系統主蒸汽母管相接，主蒸汽母管道一路與余熱系統的發電汽輪 機相接，另一路與燃煤發電系統的高壓加熱器和熱力除氧器汽管道相接。本發明的優點為(1)將燃煤發電和余熱發電兩個系統耦合后，余熱鍋爐產生的 低壓蒸汽直接供給熱力除氧器使用，余熱發電系統汽輪機采用純凝不補汽式汽輪機，相比 補汽式汽輪機較簡單，又減少了燃煤汽輪機的非調抽汽；余熱發電主蒸汽管道和燃煤汽輪 機非調抽汽相接，當余熱發電汽輪機停止運行時，余熱鍋爐產生蒸汽提供給高壓加熱器、熱 力除氧器使用，因此做到了余熱資源最大化利用和燃煤發電系統耗煤量最少，再考慮到該 發明系統的穩定性導致的整個熱電轉換效率的提高，所以該耦合系統比分布式發電系統的 熱電轉換效率得到較大幅度的提高。(2)本發明的耦合系統中，當燃煤發電系統汽輪機在事 故狀態或檢修時，燃煤鍋爐可以通過減溫減壓器將產生的蒸汽提供給余熱汽輪機組，提高 了整個發電系統的穩定性。(3)與原來的分布式發電系統相比，本發明系統將水泥窯余熱發 電系統和常規燃煤發電系統耦合，使得除氧器、水處理設備、配電系統及相應的控制系統等 設備可供用一套，從而節約一次性投資。


圖1為本發明實施例1的結構示意圖。圖2為本發明實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式實施例1
本實施例的結構如圖1所示，一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，包 括燃煤鍋爐1、燃煤發電凝汽式汽輪機2、凝汽器3、凝結水泵4、低壓加熱器5、除氧器6、電 動給水泵7、高壓加熱器8、窯尾余熱鍋爐9、窯尾汽包10、窯頭余熱鍋爐11、窯頭低壓汽包 12、窯頭汽包13、余熱汽輪機14、余熱發電凝汽器15、余熱發電凝結水泵16、中間水箱17、 給水泵18、減溫減壓器19。下面分以下幾個流程來闡述
(1)水泥窯廢氣余熱的工作流程冷空氣在水泥窯篦冷機中與熟料換熱后形成熱空 氣，熱空氣經篦冷機上的抽風口進入窯頭余熱鍋爐11，與窯頭余熱鍋爐11內的工質換熱 后，經除塵器，引風機后通往煙囪排出；窯尾預熱器出來的熱廢氣通往窯尾余熱鍋爐9，與 窯尾余熱鍋爐9內的工質換熱后，回收至水泥窯生料磨機和煤磨機等設備進一步利用。(2)循環工質在余熱鍋爐中的工作流程余熱鍋爐給水與中間水箱17經給水泵 18加壓后，進入窯頭余熱鍋爐11中的一級省煤器吸收窯頭熱空氣熱量，循環工質在窯頭余 熱鍋爐11內的一級省煤器吸收熱空氣熱量后分三路，一路進入進入窯頭余熱鍋爐11的低 壓汽包12，然后通往低壓蒸發器、低壓過熱器產生低壓蒸汽，低壓過熱蒸汽與燃煤機組的除 氧器6相接；二路通向窯頭余熱鍋爐11的高溫省煤器，吸熱后產生的高壓蒸汽匯入余熱發 電主蒸汽管道；三路通向窯尾余熱鍋爐9的省煤器，循環工質在窯尾余熱鍋爐9內吸收熱廢 氣的余熱后產生蒸汽，匯入余熱發電的主蒸汽管道。(3)循環工質在燃煤鍋爐中的工作流程燃煤鍋爐1給水來自除氧器6，除氧器6 與電動給水泵7相接，給水經電動給水泵7加壓后，通往高壓加熱器8加熱，加熱后的給水 通入燃煤鍋爐1內吸收燃煤鍋爐內燃煤的熱量，產生高壓過熱蒸汽后分兩路，一路通向燃 煤發電凝汽式汽輪機2，另一路通過減溫減壓器19與余熱汽輪機14相接，以備余熱鍋爐停 止運行時發電。(4)循環工質在熱工轉換中的工作流程前述的窯頭余熱鍋爐11、窯尾余熱鍋爐 9所產生的過熱蒸汽都匯入余熱發電主蒸汽管道后，通向余熱汽輪機14，此汽輪機采用純 凝不補汽形式，蒸汽在余熱汽輪機14中做功，將工質熱能轉變為余熱汽輪機14轉子的機械 能，再通過發電機將余熱汽輪機14轉子的機械能轉變為電能輸送給變電系統。做功后的蒸 汽變成乏汽離開余熱汽輪機14進入余熱發電凝汽器15，在凝汽器15中與循環冷卻水換熱 后形成凝結水，冷卻水進入冷卻塔將熱量傳遞給環境后循環利用。冷凝水通過余熱發電凝 結水泵16加壓后，通往熱力除氧器6除氧，除氧器6與中間水箱17相接。而窯頭余熱鍋爐 11的低壓汽包12的蒸汽直接供給熱力除氧器6使用，減少燃煤汽輪機的非調抽汽，提高整 個系統的熱力循環效率。燃煤鍋爐1產生的過熱蒸汽通入燃煤發電汽輪機2后帶動汽輪機 做功，做功后的蒸汽變成乏汽離開燃煤發電汽輪機2進入凝汽器3，在凝汽器3中與循環冷 卻水換熱后形成凝結水，冷凝水通過凝結水泵4加壓后，進入低壓加熱器5，冷凝水在低壓加熱器5吸收燃煤發電汽輪機2 —段抽汽的熱量，經低壓加熱器5加熱后的工質水進入除 氧器6除氧，熱力除氧器6的熱源來自窯頭余熱鍋爐11低壓汽包12產生的蒸汽、燃煤發電 汽輪機2的二段非調抽汽，工質水經除氧器6除氧后，與電動給水泵7相接，加壓后通向高 壓加熱器8，吸收來自燃煤發電汽輪機2的二段抽氣的熱量，然后送入燃煤鍋爐中。通過以 上幾種方式，完成工質在整個熱功轉換中的循環。實施例2:
本實施例的結構如圖2所示，分以下幾個流程來闡述
(1)廢氣的工作流程如下在水泥窯窯尾引一根旁路放風管，風量約占整個風量的 15%，此風經過急冷室冷卻后通入窯尾余熱鍋爐20，與窯尾余熱鍋爐20內的工質換熱后，回 收至水泥窯生料磨機和煤磨機等設備進一步利用。(2)循環工質的工作流程循環工質由中間水箱17后經給水泵18加壓，加壓后的 給水分兩路，一路是通往窯頭余熱鍋爐11的一級省煤器，另一路通往窯尾余熱鍋爐20的省 煤器，與窯尾旁路引來的熱風換熱后產生過熱蒸汽，匯入余熱發電主蒸汽管，通向余熱汽輪 機14。其余循環與前述實施例1余熱鍋爐循環一樣，在此不再一一敘述。綜上所述，本發明將水泥窯余熱發電與常規燃煤發電機組科學的耦合，與分布式 發電系統相比，提高了整個發電系統的熱力循環效率及穩定性，為國家的節能減排事業做 出了一定的貢獻。由于將雙重設置的水化學系統、補水系統、除氧系統等合并，廠自用電率 會大幅度降低，且維護、檢修費用降低，同時生產、管理崗位設置可以適當合并，管理費用也 相應得到降低，節約了投資和運行費用。本發明還可以有其他實施方式，凡采用同等替換或等效替換形成的技術方案，均 落在本發明要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，包括燃煤發電系統、余熱發電 系統及其他輔助系統，其特征在于所述燃煤發電系統包括燃煤鍋爐、凝汽式汽輪機、凝汽 器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器，所述余熱發電系統包括窯頭余熱鍋爐、窯 尾余熱鍋爐、窯頭汽包、窯尾汽包、減溫減壓器、凝汽式汽輪機、凝結水泵、鍋爐給水泵、加熱 器、除氧器、中間水箱等，所述窯頭余熱鍋爐采用雙壓系統，其中低壓系統的一級省煤器做 為所述余熱發電系統的公共省煤器，所述低壓系統產生的過熱蒸汽與所述燃煤發電系統的 除氧器相接，所述窯頭余熱鍋爐的高溫省煤器產生的高壓蒸汽與所述窯尾余熱鍋爐產生的 蒸汽一起匯集到所述余熱發電系統的主蒸汽管道，所述余熱發電主蒸汽管道一路與所述余 熱發電系統的汽輪機相接，另一路與所述燃煤發電系統的汽輪機二段非調抽汽相接，所述 燃煤發電系統的的主蒸汽管道一路與所述燃煤發電系統的汽輪機相接，另一路通過減溫減 壓器與所述余熱發電系統的汽輪機相接。
2.如權利要求1所述的一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，其特征 在于所述余熱發電系統的窯頭余熱鍋爐采用雙壓系統，所述余熱汽輪機采用純凝不補汽 機組。
3.如權利要求1或2所述的一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，其特 征在于所述燃煤鍋爐為循環流化床鍋爐或煤粉爐。
4.如權利要求1或2所述的一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，其特 征在于所述窯尾余熱鍋爐為窯尾預熱器廢氣余熱鍋爐，或者為窯尾預熱器廢氣余熱鍋爐 和旁路放風余熱鍋爐的組合。
全文摘要
本發明公開了一種水泥窯自備電站燃煤發電與余熱發電耦合系統，包括燃煤鍋爐、窯頭余熱鍋爐、窯尾余熱鍋爐、窯頭汽包、窯尾汽包、凝汽式汽輪機、凝結水泵、加熱器、除氧器、給水泵以及相關輔助設備。其中窯頭余熱鍋爐采用雙壓系統，低壓系統的一級省煤器做為余熱發電的公共省煤器，高壓蒸汽與窯尾余熱鍋爐產生的蒸汽匯集到余熱發電系統主蒸汽管道，主蒸汽管道一路與余熱發電系統汽輪機相接，另一路與燃煤汽輪機非調抽汽相接，燃煤機組的主蒸汽管道一路與燃煤汽輪機相接，另一路與余熱汽輪機相接。本發明科學的耦合了燃煤發電與余熱發電系統，解決了水泥窯余熱發電系統穩定性差的問題，并較大幅度地提高了自備電站整個熱力循環的循環效率。
文檔編號F01K11/02GK102080582SQ201010573670
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者侯賓才, 宋紀元, 方明, 楊宏宜, 王暐, 謝奕敏 申請人:南京凱盛開能環保能源有限公司