一种水泥生产中的能源分级利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水泥生产中的能源分级利用系统，采用能源多级利用的方式克服了普通水泥生产中电力消耗多，能源利用效率低，生产成本高的缺陷；并进一步从整体上对能源利用上对余热利用进行整合，使整个能源利用效率大大得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水泥生产
，涉及ー种水泥生产中的能源分级利用系统。
技术介绍
当前我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，这两者之间的矛盾日趋尖锐，这种状况与经济 结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不了，环境容纳不下，社会承受不起，经济难以继续稳定发展下去。只有坚持能源的高效利用、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。能源问题产生的根源在于社会对能源的需求超过了能源行业的供给能力。从能源需求看，虽然目前钢铁、水泥、电解铝三大行业的增速放缓，但由于近年来三大高耗能行业的产能迅速扩张，能源需求的总量仍然很大。而从能源供给能力的角度看，虽然目前能源行业的产能扩张现象十分明显，但由于建设周期较长，产能扩张速度低于能源需求的增长速度，能源供求矛盾仍然无法缓解。从上个世纪80年代以来，エ业能源消耗一直占据全国总消耗量的70%左右，能源利用效率很低，创造单位GDP所耗费的能源是世界平均水平的6倍多。水泥エ业更是名符其实的高能耗行业，能耗明显高于其他国家能耗水平国外新型干法水泥生产线每吨熟料单位煤耗为100千克标煤，而我国则在150千克标煤左右，比国外高出50%。何况我国目前还有占70%左右的立窑和其他落后エ艺生产线生产的水泥，它们的吨水泥能耗更是在新型干法水泥之上。水泥行业生产成本中能源部分所占总成本的比例很大。特别是2008年5月份后煤炭又开始加速上涨，同比上涨幅度目前已经超过了 80%。而能源在水泥成本中占的比例已经高达70%左右，其中煤炭和电カ在成本中的比例一般都超过40%和20% ;而且，发改委宣布，自2008年7月I日起，将全国销售电价平均每千瓦时提高2. 5分钱。电カ价格的上调，将会显著增加水泥的能源成本。能源价格上升将导致水泥生产成本加大，控制成本的难度増加，甚至出现开エ不足的现象。电カ短缺的矛盾也是越发突出，很多地方不得不施行拉闸限电措施。水泥生产过程中能源消耗主要在风机和磨机，他们普遍功率都较大，且消耗的是优质的二次能源——电能。近些年随着立磨的广泛使用，磨机的能耗比例大大降低，而风机的能耗在总的水泥生产能源消耗中所占比例变得越来越大，针对风机的节能工作有很大潜力。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种水泥生产中的能源分级利用系统，采用能源多级利用的方式克服了普通水泥生产中电力消耗多，能源利用效率低，生产成本高的的缺陷，最大限度地实现了能源的高效利用。本专利技术是通过以下技术方案来实现包括供能系统和水泥生产系统，其中供能系统包括供热锅炉生产高温高压蒸汽；背压式发电机组利用高温高压蒸汽发电；背压蒸汽分流装置将高温高压蒸汽发电做功后的背压蒸汽进行分流，一部分输送到热カ站，一部分输送到拖动汽轮机做功；拖动汽轮机背压蒸汽推动拖动汽轮机做功，汽轮机拖动用于水泥生产的风机； 拖动汽轮机冷凝水回流装置回收蒸汽做功后冷凝所形成的冷凝水。所述的供能系统还包括水泥窑头余热利用锅炉烟气首先进入沉降室中沉降烟气中的灰尘，然后进入到窑头余热利用锅炉换热，将其温度降低至100 120°C ；水泥窑尾余热利用锅炉吸收烟气的能量，将其温度降低至200 250°C。所述的水泥窑头余热利用锅炉和水泥窑尾余热利用锅炉所产生的蒸汽汇合后与背压蒸汽分流装置分流的管网相连接，作为推动拖动汽轮机的能源备份。所述的水泥窑头余热利用锅炉和水泥窑尾余热利用锅炉所产生的蒸汽被输送至低压余热汽轮机做功，通过低压余热发电机发电。所述的供热锅炉为高温高压循环流化床锅炉。所述的蒸汽分流装置包括分流至热カ站的管网和分流至汽轮机的管网。所述的供热锅炉还设有旁路管道与拖动汽轮机相连接，该旁路管道上设有减温减压器。所述的汽轮机为多个，拖动的风机包括窑尾高温风机、收尘排风风机、原料磨循环风机和水泥磨。所述的汽轮机冷凝水回流装置包括凝汽器，蒸汽推动汽轮机做功后进入凝汽器，与循环冷却水进行换热，凝结成为凝结水；凝结水泵，凝结水泵将凝结水输送至除氧器或低压加热器进行加热；冷却塔，循环冷却水吸热升温后进入冷却塔，经过冷却后，通过循环水泵送入凝汽器循环使用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果本专利技术提供的水泥生产中的能源分级利用系统，提出了水泥生产过程中的多级能源利用针对水泥生产线拖动风机功率大的特点，将传统的电机拖动技术转化为发电和发电后蒸汽的转机拖动系统，即高压蒸汽先进行背压发电，做功后进行分流部分蒸汽拖动汽轮机做功代替大功率电机，减少能量转换环节，也就有相应地避免了效率损失，使整个エ业项目生产运行中能源利用状况达到一种较为理想的状态。为了解决拖动汽轮机使用低參数蒸汽和背压式发电机组需要提高工质參数的问题，采用高温高压锅炉和背压汽轮发电机配合降压的方式。锅炉出口蒸汽是高温高压的，高温高压蒸汽进入背压汽轮发电机，通过做功把蒸汽參数降低。同时配置减温减压器，即使背压式发电机组不能正常工作时仍可以不影响拖动汽轮机的蒸汽供应需要。能源梯级利用系统的理论基础是热力学三大定律。热功转换效率与温度和压カ的高低有夫，エ质的温度压カ越高，做功效率越高。一切不可逆过程均朝着降低エ质所含能量的方向进行。逐级多次利用就是高质能源的能量分多级利用，而不是在一个设备或过程中全部用完。因为在使用高热值能源的过程中，能源含有的能量(焓)是逐渐下降的，而每种设备在进行能量转换时，总有ー个最经济合理的使用温度范围。这样，当高质能源在ー个装置中已降至经济适用范围以外吋，即可转至另ー个能够经济使用这种较低能质的装置中去，使总的能源利用率达到较高水平。能源的梯级利用的最显著的特点是可以提高整个系统的能源利用效率。进ー步，运用窑头窑尾的余热利用包括窑头窑尾的余热的发电利用和拖动汽轮机做功两种方式，在能源充分利用的情况下保证系统的安全性和可靠性水泥生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排放的350°C以下的废气，其热量占水泥熟料烧成系统总耗热量的30%以上，纯低温余热发电技术就是将水泥 窑窑头、窑尾排放的废气余热转化为电能；将余热发电蒸汽管网与拖动蒸汽管网合并，即使在供热锅炉全部停机的极端エ况下，利用水泥线自身的废气余热能量，也能使汽轮机转机拖动系统安全停车；而当余热锅炉出现故障或发电系统生产不正常时，烟气可不通过余热锅炉而直接流向主烟道，使整个热能回收发电装置解列，确保水泥线生产的稳定运行。并且进一步实现水泥余热发电的大型化和系统融合将余热发电蒸汽与背压发电排汽參数设置为同參数，部分排汽补充进余热管网二次发电。在实现能源多级利用之后，具有以下明显的优势I、减少能量转换环节普通的水泥エ艺是通过电动机拖动高耗能设备，需经两次能量转换(1)由汽轮机的机械能转换为电能的过程，普通发电机(3丽为例)效率为96% ；(2)电能转换为机械能的过程电能最終要通过电动机转化为机械能，我国目前广泛应用的Y系列电动机效率平均值为87. 3%。而本专利技术采用拖动汽轮机拖动高耗能设备，省去此转换环节，减少能源损耗，节能效果显著。2、减少输变电损耗普通的水泥エ艺是通过电动机拖动高耗能设备。电动机拖动高耗能设备就需要通过电网向用户供电，即发电机一升压变压器ー输电线路一降压变压器一用户。这ー过程产生的能量损耗有(I)发电过程损耗；(2)升压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥生产中的能源分级利用系统，其特征在于，包括供能系统和水泥生产系统，其中供能系统包括 供热锅炉生产高温高压蒸汽； 背压式发电机组利用高温高压蒸汽发电； 背压蒸汽分流装置将高温高压蒸汽发电做功后的背压蒸汽进行分流，一部分输送到热カ站，一部分输送到拖动汽轮机做功； 拖动汽轮机背压蒸汽推动拖动汽轮机做功，汽轮机拖动用于水泥生产的风机； 拖动汽轮机冷凝水回流装置回收蒸汽做功后冷凝所形成的冷凝水。2.如权利要求I所述的水泥生产中的能源分级利用系统，其特征在于，所述的供能系统还包括 水泥窑头余热利用锅炉烟气首先进入沉降室中沉降烟气中的灰尘，然后进入到窑头余热利用锅炉换热，将其温度降低至100 120°C ； 水泥窑尾余热利用锅炉吸收烟气的能量，将其温度降低至200 250°C。3.如权利要求2所述的水泥生产中的能源分级利用系统，其特征在于，所述的水泥窑头余热利用锅炉和水泥窑尾余热利用锅炉所产生的蒸汽汇合后与背压蒸汽分流装置分流的管网相连接，作为推动拖动汽轮机的能源备份。4.如权利要求2所述的水泥生产中的能源分级利用系统，其特征在于，所述的水泥窑头余热利用锅炉和水泥窑尾余热利用锅炉所产生的蒸汽被输送至低压余热汽轮机做功，通过低压余热发...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全根，张国鹏，姜耀邦，成璋，江建刚，王彦普，童金亮，项敏，郭幸伟，杨秀军，李涛，惠丽娟，王晓燕，王辉，曾祥涛，杨永宏，王志芹，
申请(专利权)人：陕西大唐新能电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：