集成生物质气化的水泥窑余热发电系统的制作方法

本发明属于生物质直燃发电，特别涉及一种集成生物质气化的水泥窑余热发电系统。

背景技术：

1、在水泥生产企业中，无论是改进水泥生产工艺本身而带来的节能降耗，又或者是提高窑头冷却机、窑尾预热器系统的热效率均是相当困难的，都需要付出很高额的代价，所以水泥行业的节能降耗重点就只能放在了余热利用上面而余热利用的主要手段就是利用水泥窑余热进行发电。

2、同时，生物质能在开发和利用的过程中，其环境污染物排放与燃煤相比显著降低。因此，生物质能源成为21世纪的主要能源之一。生物质气化-燃气轮机联合循环发电技术是先进的生物质气化发电技术，总体效率高于40％。

3、并且，有机朗肯循环具有蒸发压力和冷凝压力较低、循环热效率高及设备相对简单等优点,是一种有效的低品位余热发电技术。围绕该技术开展相关的研究工作,对提高能源利用率,改善低温余热资源利用技术缺乏的现状具有重要的意义。

4、因此，基于上述问题，本发明提出一种结合水泥生产余热利用、生物质能发电及有机朗肯循环的系统用以提高发电效率、充分利用余热资源以及减少碳排放。

技术实现思路

1、本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种集成生物质气化的水泥窑余热发电系统，该系统通过将生物质气化与水泥窑余热利用相结合，利用生物质气化产生的高温烟气和水泥窑排放的烟气余热进行多级热能回收和发电，达到提高发电效率、充分利用余热资源以及减少碳排放的效果。

2、本公开的第一方面，提供一种集成生物质气化的水泥窑余热发电系统，其特征在于，所述系统包括：

3、生物气化电单元，用于将生物质原料气化，产生合成气进行发电；

4、水泥窑余热发电单元，用于利用水泥窑排放的烟气余热进行发电；

5、有机发电单元，用于利用燃气轮机废气进行发电。

6、进一步的，所述生物质气化单元包括气化炉、烟气处理设备、压气机、燃气轮机和第一发电机；

7、所述气化炉、烟气处理设备、压气机、燃气轮机和第一发电机依次串联。

8、进一步的，生物质原料在所述气化炉中进行气化，生成的合成气进入所述烟气处理设备中清洁，并由所述压气机加压后送入所述燃气轮机中燃烧，产出高温气体带动所述第一发电机发电。

9、进一步的，所述水泥窑余热发电系统包括水泥回转窑、窑尾锅炉换热器、过热器、窑头锅炉高温换热器、窑头锅炉低温换热器、第一汽轮机、第一凝汽器、第三发电机和循环泵；

10、所述燃气轮机的烟气出口连接所述过热器烟气入口。

11、进一步的，所述水泥回转窑窑尾出口连接所述窑尾锅炉换热器烟气入口，所述窑尾锅炉换热器蒸汽出口连接所述过热器蒸汽入口；

12、所述水泥回转窑窑头出口连接所述窑头锅炉高温换热器烟气入口，所述窑头锅炉高温换热器烟气出口连接所述窑头锅炉低温换热器烟气入口；

13、所述窑头锅炉高温换热器蒸汽出口连接所述过热器蒸汽入口，所述窑头锅炉低温换热器蒸汽出口连接所述第一汽轮机第一入口。

14、进一步的，所述循环泵的第一出口连接所述窑尾锅炉换热器蒸汽入口，所述循环泵的第二出口连接所述窑头锅炉高温换热器蒸汽入口，所述循环泵的第三出口连接所述窑头锅炉低温换热器蒸汽入口。

15、进一步的，所述过热器蒸汽出口连接所述第一汽轮机第二入口，所述第一汽轮机蒸汽出口连接所述第一凝汽器入口，所述第一凝汽器出口连接所述循环泵入口；

16、所述第一汽轮机利用蒸汽带动所述第三发电机产生电力。

17、进一步的，所述有机循环发电系统包括有机工质过热器、第二汽轮机、第二发电机、第二凝汽器和工质泵。

18、进一步的，所述过热器烟气出口连接所述有机工质过热器烟气入口，所述有机工质过热器蒸汽出口连接所述第二汽轮机蒸汽入口，所述第二汽轮机蒸汽出口连接所述第二凝汽器入口，所诉第二凝汽器出口连接所述工质泵，所述工质泵出口连接所述有机工质过热器蒸汽入口。

19、进一步的，有机工质被所述工质泵送入所述有机工质过热器，并被其内的烟气加热蒸发，产生有机蒸汽送入所述第二汽轮机中进行发电。

技术特征：

1.一种集成生物质气化的水泥窑余热发电系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生物质气化单元包括气化炉、烟气处理设备、压气机、燃气轮机和第一发电机；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，生物质原料在所述气化炉中进行气化，生成的合成气进入所述烟气处理设备中清洁，并由所述压气机加压后送入所述燃气轮机中燃烧，产出高温气体带动所述第一发电机发电。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水泥窑余热发电系统包括水泥回转窑、窑尾锅炉换热器、过热器、窑头锅炉高温换热器、窑头锅炉低温换热器、第一汽轮机、第一凝汽器、第三发电机和循环泵；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述水泥回转窑窑尾出口连接所述窑尾锅炉换热器烟气入口，所述窑尾锅炉换热器蒸汽出口连接所述过热器蒸汽入口；

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述循环泵的第一出口连接所述窑尾锅炉换热器蒸汽入口，所述循环泵的第二出口连接所述窑头锅炉高温换热器蒸汽入口，所述循环泵的第三出口连接所述窑头锅炉低温换热器蒸汽入口。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述过热器蒸汽出口连接所述第一汽轮机第二入口，所述第一汽轮机蒸汽出口连接所述第一凝汽器入口，所述第一凝汽器出口连接所述循环泵入口；

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述有机循环发电系统包括有机工质过热器、第二汽轮机、第二发电机、第二凝汽器和工质泵。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述过热器烟气出口连接所述有机工质过热器烟气入口，所述有机工质过热器蒸汽出口连接所述第二汽轮机蒸汽入口，所述第二汽轮机蒸汽出口连接所述第二凝汽器入口，所诉第二凝汽器出口连接所述工质泵，所述工质泵出口连接所述有机工质过热器蒸汽入口。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，有机工质被所述工质泵送入所述有机工质过热器，并被其内的烟气加热蒸发，产生有机蒸汽送入所述第二汽轮机中进行发电。

技术总结本公开提供一种集成生物质气化的水泥窑余热发电系统。所述系统包括：生物气化电单元，用于将生物质原料气化，产生合成气进行发电；水泥窑余热发电单元，用于利用水泥窑排放的烟气余热进行发电；有机发电单元，用于利用燃气轮机废气进行发电。该系统通过将生物质气化与水泥窑余热利用相结合，利用生物质气化产生的高温烟气和水泥窑排放的烟气余热进行多级热能回收和发电，达到提高发电效率、充分利用余热资源以及减少碳排放的效果。技术研发人员：杜智华,张向宇,方顺利,刘家利,晋中华,张喜来,李宇航,王志超,姚伟,周广钦,李兴智,董玉才受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14