[实用新型]一种低温型有机朗肯循环水泥厂余热发电装置

说明书

技术领域

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

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℃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:

（1）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（Rankine cycle，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。

（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℃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℃以上的中高温余热，但其回收率很低，以回收350℃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℃-180℃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

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。

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（1）和窑头余热收集装置（2）；所述窑尾余热收集装置（1）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。

作为改进，所述第一蒸发器（13）的蒸发温度为30℃-100℃，所述第二蒸发器（23）的蒸发温度为30℃-100℃。

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。

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。

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。

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。

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℃以下、沸点在-40℃以下的单一或混合工质作为循环工质。