一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供的一种低温型有机朗肯循环（LTORC）水泥厂余热发电装置，属余热利用【技术领域】。包括窑尾锅炉、窑头锅炉、调压阀，工质泵、工质储存罐、冷凝器、热功动力转换机械、发电机等。本实用新型的低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置的操作温度在100℃以下，不仅可以大幅度降低余热发电装置的利用温度，有效的回收40℃－100℃的低温余热，还可以应用于回收100℃以上的水泥厂的中高温余热发电，大幅度地提高余热的回收率，增加余热的回收范围，从而发电能力得以大幅度提高。本实用新型可充分汲取水泥生产线的工艺余热，水泥吨熟料发电量超过45kwh。利用水泥生产过程中产生的低温余热进行发电既可以有效降低能耗，节约生产成本，还可以大量减少粉尘污染和雾霾排放，改善生态环境。
【专利说明】一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业余热发电领域，特别涉及一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置。
【背景技术】
[0002]水泥工业是我国重点的耗能大户，能源消耗总量约占全国能耗总量的5%。2012年全国水泥产量20.6亿吨，消耗一次能源(标准煤)2.16亿吨，同时消耗电力1686亿度。水泥熟料煅烧过程需要消耗大量的能源，每生产一吨水泥熟料约消耗120公斤标煤，消耗电力80度。在整个水泥生产成本中电费接近总成本的30%，热能消耗也接近总成本的30%，合计能源成本为总成本的60%。除了较高的能源消耗外，水泥的生产过程中也会造成较严重的环境污染。水泥行业粉尘排放量占我国工业行业粉尘排放总量的30%，CO2的排放量占我国CO2排放总量的20%，SO2排放占全国的2.6%。水泥生产过程中，由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的350°C以下废气，其热量约占水泥熟料烧成装置总热耗量的30%以上，而充分利用这部分低温废气余热进行发电改造，已经成为目前国内水泥工业节能降耗的有效途径之一，既可以有效降低能耗，节约生产成本，还可以大量减少粉尘污染和废气排放，改善生态环境。现有水泥窑厂中利用低温余热发电装置，其发电综合成本约为电网电价的25%左右，同时整个发电过程既不增加任何新的燃料消耗，还可有效减少了废气排放，并可大大降低生产成本。然而，现有水泥窑厂中低温余热发电装置仍存在以下问题:
[0003](I)发电效率较低。目前国内通常采用的新型干法水泥生产线纯低温余热发电装置，都是利用从现有水泥生产线窑头蓖冷机冷却风抽出的热风，和由一级预热器排出的烟气的热量，通过余热锅炉变成水蒸气的内能，用五十年代的水蒸气朗肯循环装置(Rankinecycle，简称RC)的火力发电技术，驱动汽轮发电机发电；但由于现有的新型干法水泥生产线中，窑头余热锅炉与窑尾余热锅炉对排出的高温烟气温度不高，只能产生低压力、低温度参数的蒸汽，汽轮发电机效率低(18%左右)，单位热能发电量低；利用这种新型干法水泥窑纯低温余热发电的吨熟料发电能力一般只有26-28kwh。
[0004](2)余热回收率较低。国内现有的中低温余热水蒸气朗肯循环技术，200°C以下没有技术和能力回收，白白浪费了，尽管现有的传统的汽轮机技术能回收300°C以上的中高温余热，但其回收率很低，以回收350°C的余热为例，国内现有的低温发电技术，其余热回收率只有15%，大部分的余热都白白浪费了。国内现有的中低温余热水蒸气朗肯循环技术，发电后的废气温度还有100°C _180°C左右，此热量没有充分利用而直接由烟囱白白的排出。
实用新型内容
[0005]实用新型目的:本实用新型提供一种能够有效利用水泥厂大量的低温余热资源进行发电的低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置。
[0006]技术方案:本实用新型提供的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，包括依次连接成环的余热收集装置、调压阀(3)、热功动力转换机械(4)、冷凝器(5)、工质储存罐(6)和工质泵(7);所述余热收集装置包括并联的窑尾余热收集装置(I)和窑头余热收集装置(2);所述窑尾余热收集装置(I)包括第一气包(11)、第一预热器(12)、第一蒸发器(13)、第一过热器(14)，第一预热器(12)进口与工质泵(7)连接、出口与第一气包(11)下部连接，第一蒸发器(13)进口和出口均与第一气包(11)连接，第一过热器(14)进口与第一气包(11)上部连接、出口与调压阀(3 )连接；所述窑头余热收集装置(2 )包括第二气包(21)、第二预热器(22)、第二蒸发器(23)、第二过热器(24)，第二预热器(22)进口与工质泵(7)连接、出口与第二气包(21)下部连接，第二蒸发器(23)进口和出口均与第二气包(21)连接，第二过热器(24)进口与第二气包(21)上部连接、出口与调压阀(3)连接。
[0007]作为改进，所述第一蒸发器(13)的蒸发温度为30°C -100°C，所述第二蒸发器(23)的蒸发温度为30°C -100°C。
[0008]作为另一种改进，还包括发电机(8)，所述发电机(8)与热功动力转换机械(4)连接。
[0009]作为另一种改进，所述冷凝器(5)为水冷冷凝器或空冷冷凝器。
[0010]作为另一种改进，所述热功动力转换机械(7)为汽轮机或膨胀机。
[0011]作为进一步改进，所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。
[0012]作为优选，所述低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置采用临界温度在100°C以下、沸点在_40°C以下的单一或混合工质作为循环工质。
[0013]作为进一步优选，所述工质选自丙烷和二氧化碳中的一种或两种。
[0014]有益效果:本实用新型提供的低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置可大幅度降低水泥厂余热发电装置的利用温度，不仅可以应用于回收100°c以上的中高温余热，而且可以有效的回收40°c — 100V的低温余热，从而大幅提高中高温余热发电的余热回收率，大大提高了发电能力。
[0015]该装置通过采用临界温度100°C以下、沸点在_40°C以下的介质作为工质，能产生高压力参数的有机蒸汽，该装置的吨熟料发电能力一般在40-45kwh，远高于国内现有的中高温余热发电的能力(26-28kwh)。
[0016]该装置可利用水泥厂各种低温、中温、高温余热发电，具有余热回收率高、发电量大、回收余热的范围广等优点。可在我国各水泥厂企业利用自家的余热建立自备电站，改造水泥厂产业结构，有效降低水泥厂的电力消耗及生产成本，从而能够提高国内能源使用效率，改善雾霾空气，有效实现节能减排。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置的结构示意图。【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于所述内容。
[0019]低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，包括发电机8以及依次连接成环的余热收集装置、调压阀3、热功动力转换机械4、冷凝器5、工质储存罐6、工质泵7 ;余热收集装不限于涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心
办回收锅炉9内，窑头余热收集装置2设置般在3101 -3401 )通入窑尾余热回收锅炉:废气温度一般在3501 -3901通入窑头余“余热；工质被工质泵7从工质储存罐6中匿置2内中加热到亚临界或超临界状态，形.热功动力转换机4膨胀做功，带动发电机8储存罐6，完成一次循环。:泥厂余热发电装置用于不同条件下余热发
之器23的蒸发温度均为1001，冷凝器5冷5采用空冷冷凝器，结果见表1。
3内外低温余热发电的比较[0030](I)热源温度只要达100°C以上，即可利用本实用新型设备发电。
[0031](2)回收150°C余热，本实用新型可达到42%的余热回收率，然而，国内外的低温余热发电均不能利用这样的热源。
[0032](3)回收350°C的余热，现有的国外低温余热发电技术，其余热回收率只有15%，85%的余热都白白浪费了，而采用本实用新型设备，余热回收率可提高到78%，增加了 5倍以上。
[0033]应用实例二，第一蒸发器13和第二蒸发器23的蒸发温度均为60°C，冷凝器5冷凝温度为30°C，采用丙烷和二氧化碳的混合物作为循环工质，冷凝器5采用水冷冷凝器，结果见表2。
[0034]表2低温型有机朗肯循环和国内外低温余热发电的比较
[0035]
【权利要求】
1.一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:包括依次连接成环的余热收集装置、调压阀(3)、热功动力转换机械(4)、冷凝器(5)、工质储存罐(6)和工质泵(7);所述余热收集装置包括并联的窑尾余热收集装置(I)和窑头余热收集装置(2);所述窑尾余热收集装置(I)包括第一气包(11 )、第一预热器(12)、第一蒸发器(13)、第一过热器(14)，第一预热器(12)进口与工质泵(7)连接、出口与第一气包(11)下部连接，第一蒸发器(13)进口和出口均与第一气包(11)连接，第一过热器(14)进口与第一气包(11)上部连接、出口与调压阀(3)连接；所述窑头余热收集装置(2)包括第二气包(21)、第二预热器(22)、第二蒸发器(23)、第二过热器(24)，第二预热器(22)进口与工质泵(7)连接、出口与第二气包(21)下部连接，第二蒸发器(23)进口和出口均与第二气包(21)连接，第二过热器(24)进口与第二气包(21)上部连接、出口与调压阀(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:所述第一蒸发器(13)的蒸发温度为30°C _100°C，所述第二蒸发器(23)的蒸发温度为30 0C -100。。。
3.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:还包括发电机(8)，所述发电机(8)与热功动力转换机械(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:所述热功动力转换机械(4)为汽轮机或膨胀机。
5.根据权利要求4所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。
6.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:所述冷凝器(5)为水冷冷凝器或空冷冷凝器。
7.根据权利要求1所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:所述低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置采用临界温度在100°C以下、沸点在-40°c以下的单一或混合工质作为循环工质。
8.根据权利要求7所述的一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置，其特征在于:所述工质选自丙烷和二氧化碳中的一种。
【文档编号】F01K25/10GK203629337SQ201320567496
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】孟宁 申请人:南京美晟新能源科技有限公司