一种工业窑炉多元供电系统及优化控制方法技术方案

本发明专利技术属于能源高效生产、转化与利用技术领域，公开了一种工业窑炉多元供电系统及优化控制方法。包括：固体氧化物燃料电池发电系统；喷雾干燥；陶瓷辊道窑；烟气相变换热器；有机朗肯循环余热发电机组，通过所述的余热循环管路与所述的烟气相变换热器进行换热，利用余热发电；陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统，中央电力控制系统，分别与所述的固体氧化物燃料电池发电系统、有机朗肯循环余热发电机组和陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统和陶瓷窑炉生产车间自用电设备连接。本发明专利技术实现互惠互补的能源生产、回收与综合利用系统，达到降低成本，减少碳排放，产生经济效益的目的。产生经济效益的目的。产生经济效益的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种工业窑炉多元供电系统及优化控制方法


[0001]本专利涉及能源高效生产、转化与利用
，具体涉及一种工业窑炉多元供电系统及优化控制方法。

技术介绍

[0002]本专利技术对于
技术介绍
的描述属于与本专利技术相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本专利技术的
技术实现思路
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本专利技术在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]在燃料、原料普涨的环境下，控制成本、提高效益成为所有陶瓷厂商的痛点问题，因此，在国家产业政策导向下行业急需升级转型，众多企业开始探寻环保和经济并行的能源综合解决方案。高效、环保是当前陶瓷行业对干燥技术最核心的诉求。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种工业窑炉多元供电系统及优化控制方法。使其全面兼顾陶瓷窑炉生产过程中能源需求，利用余热、发电技术与陶瓷窑炉生产过程中需求互补性特点设计出经济合理且先进的工艺技术方案，实现互惠互补的能源生产、回收与综合利用系统，达到降低成本，减少碳排放，产生经济效益的目的。
[0005]本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种工业窑炉多元供电系统，包括：
[0007]固体氧化物燃料电池发电系统，所述固体氧化物燃料电池发电系统包括天然气输入口和高温烟气排出口；
[0008]喷雾干燥塔，所述的喷雾干燥塔设有原料进口、物料出口、第一高温烟气进口和第一低温烟气出口，所述的第一高温烟气进口与包括与所述的高温烟气排出口连接；
[0009]陶瓷辊道窑，所述的陶瓷辊道窑设有物料进口、半成品出口和第二高温烟气排出口，所述的物料进口与所述的物料出口连接；
[0010]烟气相变换热器，所述的相变热交换器设有第二高温烟气进口、第二低温烟气出口和余热循环管路；所述的第二高温烟气进口与所述的高温烟气排出口和第二高温烟气排出口连接；
[0011]有机朗肯循环余热发电机组，通过所述的余热循环管路与所述的烟气相变换热器进行换热，利用余热发电；
[0012]陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统，
[0013]中央电力控制系统，分别与所述的固体氧化物燃料电池发电系统、有机朗肯循环余热发电机组和陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统和陶瓷窑炉生产车间自用电设备连接。
[0014]进一步的，还包括脱硫塔，所述的脱硫塔分别与所述的第一低温烟气出口和第二低温烟气出口连通。
[0015]进一步的，所述的喷雾干燥塔与所述的陶瓷辊道窑之间设有冲压成型装置。
[0016]进一步的，所述固体氧化物燃料电池系统包括以并联方式连接多台固体氧化物燃料电池。
[0017]进一步的，所述相变换热器是在多根并联的密闭管排束构件内利用循环工质相变潜热传递热量。
[0018]进一步的，所述固体氧化物燃料电池发电系统、相变换热器、有机朗肯循环余热发电系统为集成撬设计。
[0019]进一步的，所述的有机朗肯循环余热发电机组包括涡轮机和发电机，所述的涡轮机与发电机同轴，所述发电机为异步发电机或同步发电机。
[0020]一种固体氧化物燃料电池与陶瓷窑炉余热利用的热电自供方法，包括如下步骤：
[0021]固体氧化物燃料电池通过高温电化学反应，将天然气的化学能直接转换成电能进行高效发电并产生高温烟气，高温烟气分别进入喷雾干燥塔和相变热交换器，喷雾干燥塔利用高温烟气将原料进行干燥后冲压成型进入到陶瓷辊道窑中进行干燥、烧成和冷却；
[0022]陶瓷辊道窑产生的高温烟气进入相变热交换器，相变热交换器通过与所述的有机朗肯循环余热发电系统进行热交换使有机朗肯循环余热发电系统进行发电；
[0023]中央电力控制系统分别控制所述的固体氧化物燃料电池发电系统、有机朗肯循环余热发电机组和陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统为陶瓷窑炉生产车间自用电设备供电。
[0024]进一步的，喷雾干燥塔和相变热交换器排出的低温烟气经脱硫后排放。
[0025]一种工业窑炉多元供电系统优化控制方法，包括如下步骤：通过中央电力控制系统实时监测光伏发电系统和有机朗肯循环余热发电系统的发电量，陶瓷窑炉生产车间的实时用电量，以及固体氧化物燃料电池系统的发电量，实时控制各系统之间发电量的调配；
[0026]通过中央电力控制系统实时监测窑炉出口烟气温度、流量以及干燥喷雾塔内的温度；当干燥喷雾塔内的温度低于设定值时，此时优先把陶瓷窑炉烟气供给干燥喷雾塔，满足干燥喷雾塔内干燥温度的需要，降低有机朗肯循环余热发电系统的发电量，同时降低固体氧化物燃料电池的发电量，减少天然气的消耗量。当干燥喷雾塔内的温度高于设定值时，降低固体氧化物燃料电池的发电量，同时固体氧化物燃料电池的高温烟气和陶瓷窑炉烟气都流向相变热交换器，提高有机朗肯循环余热发电系统的发电量。在减少天然气燃料消耗的同时，来满足陶瓷窑炉生产车间的电力需求；
[0027]当受外界天气影响，光伏发电系统发电量下降时，此时通过中央电力控制系统控制固体氧化物燃料电池的发电量增加，同时固体氧化物燃料电池的高温烟气量增加，除了满足干燥喷雾塔内温度使用外，多余的高温烟气都流向相变热交换器，提高有机朗肯循环余热发电系统的发电量。来满足陶瓷窑炉生产车间的电力需求。
[0028]本专利技术实施例具有如下有益效果：
[0029]本申请将固体氧化物燃料电池、光伏可再生能源发电与陶瓷窑炉生产的能源工艺路线统筹优化，开发出先进合理实用的整体工艺技术，即热电自供能源综合利用系统，实现互惠互补的能源高效利用目标。
[0030]本申请提出了以固体氧化物燃料电池为核心装置的热电联供系统整体解决方案，替代原有燃煤/燃气热风炉，以天然气为燃料，将燃料的化学能直接转换为高品位的热能和
电能，热能用于干燥塔粉料烘干，电能支撑球磨机、压机、风机等用电设备运行，按照梯级利用原则，实现了系统能量的统筹利用、节能减排。
[0031]本申请将相变换热器与有机朗肯循环(ORC)余热发电装置相结合，一方面相变换热器可以替代有机朗肯循环(ORC)余热发电系统中的蒸发器，减少整个系统的占地面积，同时相变换热器与常规换热器相比更方便实现闭环控制受热面最低壁温面度，实现了壁面温度的恒定或调节，使其最低壁温面度永远高于烟气的酸露点，从根本上解决了换热器低温腐蚀问题。
[0032]本申请引入光伏发电装置、有机朗肯循环(ORC)余热发电装置等能源生产装置，充分利用可再生能源，降低陶瓷窑炉生产的运营成本。
[0033]本申请的固体氧化物燃料电池发电系统、有机朗肯循环(ORC)余热发电系统压采用集成撬设计，产品成系列标准化规格生产，方便灵活。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例中一种工业窑炉多元供电系统的结构示意图。
[0035]图2为本专利技术实施例中一种工业窑炉多元供电系统中喷雾干燥塔处的结构示意图。
[0036]图3为陶瓷生产工艺流程图；
[0037]图4为本专利技术实施例中烟气相变换热器和有机朗肯循环余热发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业窑炉多元供电系统，其特征在于，包括：固体氧化物燃料电池发电系统，所述固体氧化物燃料电池发电系统包括天然气输入口和高温烟气排出口；喷雾干燥塔，所述的喷雾干燥塔设有原料进口、物料出口、第一高温烟气进口和第一低温烟气出口，所述的第一高温烟气进口与包括与所述的高温烟气排出口连接；陶瓷辊道窑，所述的陶瓷辊道窑设有物料进口、半成品出口和第二高温烟气排出口，所述的物料进口与所述的物料出口连接；烟气相变换热器，所述的相变热交换器设有第二高温烟气进口、第二低温烟气出口和余热循环管路；所述的第二高温烟气进口与所述的高温烟气排出口和第二高温烟气排出口连接；有机朗肯循环余热发电机组，通过所述的余热循环管路与所述的烟气相变换热器进行换热，利用余热发电；陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统，中央电力控制系统，分别与所述的固体氧化物燃料电池发电系统、有机朗肯循环余热发电机组和陶瓷窑炉生产车间屋顶光伏发电系统和陶瓷窑炉生产车间自用电设备连接。2.根据权利要求1所述的工业窑炉多元供电系统，其特征在于，还包括脱硫塔，所述的脱硫塔分别与所述的第一低温烟气出口和第二低温烟气出口连通。3.根据权利要求1所述的工业窑炉多元供电系统，其特征在于，所述的喷雾干燥塔与所述的陶瓷辊道窑之间设有冲压成型装置。4.根据权利要求1所述的工业窑炉多元供电系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池系统包括以并联方式连接多台固体氧化物燃料电池。5.根据权利要求1所述的工业窑炉多元供电系统，其特征在于，所述相变换热器是在多根并联的密闭管排束构件内利用循环工质相变潜热传递热量。6.根据权利要求1所述的工业窑炉多元供电系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池发电系统、相变换热器、有机朗肯循环余热发电系统为集成撬设计。7.根据权利要求1所述的工业窑炉多元供电系统，其特征在于，所述的有机朗肯循环余热发电机组包括涡轮机和发电机，所述的涡轮机与发电机同轴，所述发电机为异步发电机或同步发电机。8.一种固体氧化物燃料电池与陶瓷窑炉余热利用的热电自供方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊芳，吴媛媛，许彤，毛祥，王志刚，许玲玲，
申请(专利权)人：北京市燃气集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：