一种水泥厂热功联产系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水泥厂热功联产系统，包括拖动子系统和余热子系统；拖动子系统包括锅炉、驱动主发电机的背压式汽轮机、拖动各风机、磨机的凝汽式汽轮机，锅炉蒸汽出口连接背压式汽轮机，背压式汽轮机连接凝汽式汽轮机、凝汽器、凝结水泵、冷水加热器、高压除氧器、高压主给水泵和锅炉，形成闭式循环；余热子系统包括水泥窑，水泥窑窑头设置窑头余热锅炉，窑尾设置窑尾余热锅炉，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的蒸汽出口连接驱动次发电机的余热汽轮机，余热汽轮机依次连接凝结水泵、真空除氧器、低压主给水泵和余热锅炉，形成闭式循环。本实用新型代替水泥厂现有的拖动系统，降低水泥线生产成本，进一步降低企业能耗，实现能源的综合利用。
【专利说明】一种水泥厂热功联产系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于能源利用领域，具体涉及一种水泥厂热功联产系统。
【背景技术】
[0002]能源是经济发展、人民生活必不可少的动力来源，它是人类维持生存的重要资源。无论是开发能源，使各种能源协调发展还是使用能源，节约能源，千方百计提高能源利用效率，降低能源消耗及环境保护用能，都是我国经济发展的一项长远战略方针。
[0003]现阶段，随着企业竞争压力的不断增大，生产成本已经成为影响企业生存的决定性因素。因此，随着用能成本和人力成本的不断攀升，大量高能耗企业选择向原料运输成本低的偏远地区发展，向综合成本更低的国外发展。纵观这些区域，其共同点是地域偏僻，交通不便，经济落后，人力成本低，电网覆盖不足或电源供电可靠性无法满足要求，缺乏企业生存的基本条件，这就迫切需要一种能源技术来解决这些问题。如果单纯建设电厂，一方面国内项目受限于国家政策，另一方面，如果企业用电负荷较大，在电网脆弱地区在事故状态下容易冲击电网，影响安全。因此，选用热功联产技术更适用于企业。
[0004]热功联产，是一种新型节能环保技术，伴随着节能减排政策的贯彻得到蓬勃发展，目前阶段主要还是局限应用于电力领域，譬如汽动给水泵和汽动引风机，使电厂厂用电进一步降低，生产能耗降低，取得了不错的节能效果。如果将热功联产技术推广到其他【技术领域】，一方面可以解决用能不稳定的问题，另一方面可以降低能耗成本，增强企业竞争力。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种水泥厂热功联产系统，代替水泥厂现有的拖动系统，降低水泥线生产成本，进一步降低企业能耗，实现能源的综合利用。
[0006]为实现以上目的，本实用新型提供一种水泥厂热功联产系统，包括拖动子系统和余热子系统；拖动子系统包括锅炉、驱动主发电机的背压式汽轮机、拖动各风机、磨机的凝汽式汽轮机，锅炉蒸汽出口连接背压式汽轮机，背压式汽轮机的乏汽出口连接凝汽式汽轮机，凝汽式汽轮机的乏汽出口连接凝汽器，凝汽器出口依次连接凝结水泵、冷水加热器、高压除氧器、高压主给水泵和锅炉，形成闭式循环；余热子系统包括水泥窑，水泥窑窑头设置窑头余热锅炉，窑尾设置窑尾余热锅炉，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的蒸汽出口连接驱动次发电机的余热汽轮机，余热汽轮机乏汽口依次连接凝结水泵、真空除氧器、低压主给水泵和窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉，形成闭式循环。
[0007]进一步地，所述锅炉配置三台高压主给水泵和两台高压除氧器。
[0008]本实用新型通过将水泥生产系统的大型电机拖动改为蒸汽拖动汽轮机，如水泥粉磨、高温风机、循环风机、收尘风机等，建设厂区热力站和背压式汽轮发电机组，高压蒸汽通过背压汽轮机做功降压后供给各拖动设备，实现能量的梯级利用；在水泥生产线设置窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉，产生蒸汽再进入余热式汽轮机组，实现能源的综合利用。整个系统都在利用化石燃料产生的一次能量，与使用二次电能转化的传统方案相比，系统更节能、环保，稳定性更好。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1:本实用新型的系统配置图；
[0011]图2:本实用新型的平面布置图；
[0012]图中:1为锅炉，2为背压式汽轮机，3为主发电机，4为凝汽式汽轮机，5为窑头余热锅炉，6为窑尾余热锅炉，7为余热汽轮机，8为次发电机，9为背压式汽轮发电机组，10为余热式汽轮发电机组，11为高压除氧器，12为真空除氧器，13为高压主给水泵，14为低压主给水泵。
【具体实施方式】
[0013]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0014]实施例1:
[0015]参照图1、图2，本实用新型提供一种水泥厂热功联产系统，包括拖动子系统和余热子系统；拖动子系统包括锅炉1、驱动主发电机3的背压式汽轮机2、拖动各风机、磨机的凝汽式汽轮机4，锅炉I蒸汽出口连接背压式汽轮机2，背压式汽轮机2的乏汽出口连接凝汽式汽轮机4，凝汽式汽轮机4的乏汽出口连接凝汽器，凝汽器出口依次连接凝结水泵、冷水加热器、高压除氧器11、高压主给水泵13和锅炉1，形成闭式循环；余热子系统包括水泥窑，水泥窑窑头设置窑头余热锅炉5，窑尾设置窑尾余热锅炉6，窑头余热锅炉5和窑尾余热锅炉6的蒸汽出口连接驱动次发电机8的余热汽轮机7，余热汽轮机7乏汽口依次连接凝结水泵、真空除氧器12、低压主给水泵14和窑头余热锅炉5、窑尾余热锅炉6，形成闭式循环。
[0016]优选地，所述锅炉I配置三台高压主给水泵13和两台高压除氧器11。
[0017]该系统具体包括下述部分:
[0018]⑴系统配置；
[0019]该系统主要分为拖动子系统和余热子系统。
[0020]拖动系统:主要包含燃用化学燃料的锅炉1、背压式汽轮发电机组9、拖动各风机、磨机的凝汽式汽轮机4及各主机的辅助系统，其工艺流程为锅炉I燃用化学燃料产生高温高压蒸汽，进入背压式汽轮机2做功，带动主发电机组3发电；排汽通过厂区管网进入凝汽式汽轮机4，带动风机或磨机运行，凝汽式汽轮机4乏汽排入凝汽器，经二次循环水冷却成凝结水，通过凝结水泵升压后进入热力站，汇集后再次升压，依次通过冷水加热器、高压除氧器11、高压主给水泵13送入锅炉1，经加热后再次成为高压蒸汽，形成介质的闭式循环。[0021]系统配置如图1所示，锅炉I给水为凝汽式汽轮机4凝结水，经过高压除氧器11加热和给水泵升压后供给，产生高温高压蒸汽，参数9.81MPa、54(TC，供至背压式汽轮机2，驱动主发电机3运转发电，做功后蒸汽参数1.7MPa，经过厂区管架输送，送入水泥线各拖动装置，拖动各大型风机及磨机工作，做功后乏汽参数约为8kP左右，进入凝汽器，经循环水冷却后再送回主厂房，依次进入生产回收水泵、轴封加热器、凝结水加热器、高压除氧器11、高压主给水泵13，进入锅炉1，构成拖动系统的工质循环。
[0022]余热部分:水泥回转窑窑头排放烟气温度达到340°C，窑尾排烟温度达到320°C，为利用这些能量，设置窑头余热锅炉5和窑尾余热锅炉6。为将排烟温度降的更低，窑头选用双压锅炉，在水泥线运行正常后，水泥窑窑头余热锅炉5和窑尾余热锅炉6产生蒸汽，窑头窑尾产汽汇合后进入余热汽轮机7，带动次发电机8发电，余热汽轮机7乏汽凝结成水，通过凝结水泵升压，送入真空除氧器12，再次通过低压主给水泵14升压后送入水泥线窑头余热锅炉5和窑尾余热锅炉6，形成介质的闭式循环。
[0023]水泥线窑头排放烟气约为340°C左右，窑尾烟气温度约为320°C左右。常规烟气直接对空排放，不仅造成粉尘和热污染，大量的高温烟气排放掉，也不符合节能减排的政策要求。因此，在窑头设置窑头余热锅炉5，将烟气排放温度控制在70°C左右，在窑尾设置窑尾余热锅炉6，接受窑头来水，将烟气温度降低到220°C左右，烟气再去烘干石灰石。窑头窑尾高压蒸汽混合后供给余热汽轮机7做功发电，要求此种汽轮机选用补汽凝汽式汽轮机，在设计时做好合理的工况分析。余热汽轮机7做功后乏汽进入凝汽器，经循环水冷却后，经水泵升压再送入窑头余热锅炉5和窑尾余热锅炉6，构成余热发电系统。
[0024]⑵电力平衡；
[0025]因为此系统主要适用于电网薄弱或不稳定的区域，这就要求系统发电以自发自用为主。因此，要做到用电和发电相匹配，这就要求充分调研水泥线拖动装置的实际用电负荷和用电特性，在此基础上做到机组的选择科学合理。
[0026]⑶主要辅助设备配置；
[0027]按照常规的系统配置，拖动系统中每台锅炉I应该配置一台高压除氧器11和一台高压主给水泵13，同时主给水泵应设置一台公共备用，如三台锅炉I需要设置三台高压除氧器11，四台高压主给水泵13 ;余热系统每条水泥线一般设置窑头窑尾余热锅炉各一台，对应一台余热式汽轮发电机组10，其对应辅机也是一台套，如果有四条水泥生产线，则需要八台余热锅炉、四台余热汽轮机7、四台真空除氧器12、五台低压主给水泵14，其特点是各自单元运行，调整比较灵活，缺点是系统庞大，设备数量多，布置形式复杂。
[0028]如果将拖动系统和余热系统汽轮机组集中布置，问题就会出线，系统共有七台除氧器、九台给水泵，如果将这些设备集中布置在一个厂房内，势必造成除氧框架和汽机房体量庞大，锅炉则体量偏小，不能做到协调布置，管线拉的距离较远，也不利于节能。因此，在系统配置时，应结合水泥拖动和水泥窑余热锅炉的运行特性，做到经济合理。经调研，在拖动负荷设备中，水泥粉磨为间歇性运行，在外界没有水泥成品需求的情况下基本不起动，主要通过产业链下游各粉磨站实现磨料；循环风机在投料初期负荷大。在掌握这些运行特性后，我们就可以有针对性进行设备选型，对锅炉I配置三台高压主给水泵13和两台高压除氧器11，在水泥磨检修停运情况下就可满足水泵及除氧器的检修机会，确保能满足机组安全运行的要求。两条水泥线对应一台汽轮机，既照顾了运行灵活性又考虑到了经济运行，相应真空除氧器12和给水泵也进行优化合并，减少设备数量，减小厂房容积和检修维护成本，又考虑到机组的安全运行。
[0029]设备布置平面图如图2所示，厂区共有四条水泥生产线，配置三台燃煤锅炉，配置两台背压式汽轮发电机组9 ;两条水泥线对应一台余热式汽轮发电机组10，共两台余热式汽轮发电机组10，总装机容量为70MW，能满足整个厂区工艺系统负荷要求。按常规来说，三台锅炉I应该三台高压除氧器11，四台高压主给水泵13 ;四条水泥生产线应该配置四台真空除氧器12，五台低压主给水泵14。这种情况下，除氧层需要布置七台除氧器，厂房内布置九台给水泵。如图所示，图中按五台除氧器和七台给水泵进行设置，其长度已经远远超出锅炉和汽轮机等主机设备需要的长度，除氧框架将远远超出锅炉房和汽机房厂房，造成厂房布置很不协调，造成不必要的浪费。因此，在设计过程中，经过不断摸索出水泥线的运行规律，即拖动功率最大的水泥粉磨是间歇性运行的，为便于运输，大部分熟料直接运输走，到产业链下游各粉磨站加工后出售，这样，就会把粉磨机闲置下来。结合这种情况，为了给高压除氧器11、真空除氧器12、给水泵检修机会，我们设想如果一台高压除氧器11故障，只剩下一台运行，我们就可以利用磨机停运的机会进行检修。此时，燃煤锅炉和背压式汽轮机2都处于降负荷运行状态，孤立运行的除氧器要满负荷运行，甚至达到极限负荷，满足系统运行要求，真空除氧器12和给水泵也是通过这种方式实现检修要求。通过此种布置模式，可以满足机组安全运行要求，同时不至于造成主厂房布置时太空洞，是一种经济合理的技术配置方案。
[0030]本实用新型的有益效果是:⑴解决了水泥生产线用电安全性的问题；⑵降低了主厂房容积；⑶余热发电与背压机组联合布置，节约了投资M)运行方便灵活，不受外部环境制约；(5)能耗可大幅降低。
[0031 ] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情·况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0032]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种水泥厂热功联产系统，包括拖动子系统和余热子系统；拖动子系统包括锅炉、驱动主发电机的背压式汽轮机、拖动各风机、磨机的凝汽式汽轮机，锅炉蒸汽出口连接背压式汽轮机，背压式汽轮机的乏汽出口连接凝汽式汽轮机，凝汽式汽轮机的乏汽出口连接凝汽器，凝汽器出口依次连接凝结水泵、冷水加热器、高压除氧器、高压主给水泵和锅炉，形成闭式循环；余热子系统包括水泥窑，水泥窑窑头设置窑头余热锅炉，窑尾设置窑尾余热锅炉，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉的蒸汽出口连接驱动次发电机的余热汽轮机，余热汽轮机乏汽口依次连接凝结水泵、真空除氧器、低压主给水泵和窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉，形成闭式循环。
2.根据权利要求1所述的一种水泥厂热功联产系统，其特征在于:所述锅炉配置三台高压主给水泵和两台高压除氧器。
【文档编号】F27D17/00GK203642723SQ201320879878
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】王彦普, 王全根, 张国鹏, 江建刚, 郭幸伟, 童金亮, 项敏, 杨秀军, 李涛, 王晓燕, 王辉, 曾祥涛, 杨永宏, 王志芹, 姜耀邦, 成璋, 惠丽娟 申请人:陕西大唐新能电力设计有限公司