一種基于單螺桿膨脹機回收石灰窯廢氣余熱的發電-供熱聯合系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于單螺桿膨脹機回收石灰窯廢氣余熱的發電-供熱聯合系統，屬于余熱余壓能源利用領域。
【背景技術】
[0002]鋼鐵冶金企業是國家支柱產業，在現代化建設中起著重要作用，同時這些企業也是耗能大戶，能耗占產品成本比例較大，因此企業的節能降耗顯得尤其重要。回轉窯工序是高爐礦料入爐前的準備工序，回轉窯工序能耗在鋼鐵企業中僅次于煉鐵而居第二位，在回轉窯總能耗中，煙道廢氣帶走的顯熱約占總能耗的20?28%，而其排放的余熱約占總能耗熱能的30%，回收和利用這些余熱，顯然極為重要。
[0003]目前余熱資源主要集中在回轉窯尾部煙道上。回轉窯生產時，煙氣引風機引出煙氣溫度可達200?300°C，由于單臺石灰窯煙風量不大造成這部分余熱很少能被有效利用。當天氣寒冷時，石灰窯廠辦公區域和生活區域一般需要配備燃氣鍋爐來對整個廠區實現供熱，能源消耗量很大。
[0004]—方面大量的余熱資源沒有得到合理利用，另一方面消耗大量燃氣燃燒來做供暖的低級利用。因此，針對石灰窯廢氣余熱提出一種新的回收利用方式。非供暖季節，通過單螺桿膨脹機對石灰窯廢氣余熱回收進行發電，從而減少廠區自用電。供暖季節季節可以利用少部分煙氣余熱對石灰窯廠去進行供熱，剩余廢氣余熱資源被回收用來發電。如果能充分回收利用這些余熱，對于提高能源利用率、增加經濟效益和保護環境都具有重大的意義。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是設計一個可靠的利用單螺桿膨脹機回收石灰窯煙氣余熱的發電-供熱聯合系統。其系統圖見附圖1，該系統最主要的特點就是提供一種利用石灰窯煙氣余熱實施發電與供熱，從而實現對石灰窯廢氣余熱的回收利用。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是一種利用單螺桿膨脹機回收石灰窯煙氣余熱的發電-供熱聯合系統，分為發電循環系統、循環冷卻水循環系統、熱用戶循環系統、煙風系統及原有的石灰窯廢氣煙道，主要包括石灰窯煙氣出口(1)、除塵器(4)、主抽風機(5)、煙囪(6)、沉降室⑶、蒸發器(9)、單螺桿膨脹機(11)、發電機(12)、冷凝器(13)、給水栗(14)冷卻塔(15)循環冷卻水栗(16)供熱給水栗(17)熱用戶(18)以及附屬管道及閥門；
[0007]石灰窯煙氣出口(1)依次與除塵器(4)、主抽風機(5)、煙囪(6)通過煙氣管道連通，構成原有的石灰窯廢氣煙道；
[0008]沉降室⑶通過沉降室⑶的煙氣進口(7)與石灰窯煙氣出口的煙氣管道連通，沉降室(8)與蒸發器(9)的氣體進口連通，蒸發器(9)的煙氣出口(10)與石灰窯煙道中除塵器(4)前的煙氣管道連通，形成煙風系統；
[0009]在原有的石灰窯煙道上設有閥門(2)，稱為第一閥門，第一閥門介于煙風系統在原有的石灰窯廢氣煙道上的連接點之間。
[0010]給水栗(14)依次通過管路與蒸發器(9)、單螺桿膨脹機(11)、冷凝器(13)，冷凝器(13)最終與水栗(14)連接，形成發電循環系統，單螺桿膨脹機(11)主軸與發電機轉子連接從而可帶動發電機(12)發電；
[0011]冷凝器(13)與冷卻塔(15)和循環冷卻水栗(16)連通形成循環冷卻水循環系統，使得冷凝器(13)的循環冷卻水通過循環冷卻水栗(16)栗入冷凝器(13)將低溫低壓汽水混合物冷卻成低壓低溫水，循環冷卻水溫度升高后通過冷卻塔(15)溫度降低，然后通過循環冷卻水栗(16)栗入冷凝器完成循環冷卻水循環；
[0012]蒸發器(9)通過管路與供熱給水栗(17)、熱用戶(18)連通并形成循環，構成熱用戶循環系統。
[0013]蒸發器(9)是雙通道，在熱用戶循環系統和發電循環系統中蒸發器(9)分別走不同的通道。上述單螺桿膨脹機(11)主軸與發電機轉子連接替換為與石灰窯工藝中的風機連接從而拖動石灰窯工藝中使用的風機。
[0014]蒸發器(9)和沉降室(8)可以集成為一個具有除塵作用的換熱器。
[0015]熱用戶(18)是供熱系統或石灰窯廠其他工藝用熱系統。
[0016]石灰窯廢氣余熱發電系統未運行時，經過閘閥(2)、冷風閥(3)、除塵器(4)和主抽風機(5)從煙囪(6)排出；
[0017]石灰窯廢氣余熱發電系統運行時，石灰窯廢氣通過煙氣進口(7)與沉降室(8)、蒸發器(5)連通并最終返回到石灰窯廢氣煙道，通過除塵器(4)和主抽風機(5)從煙囪(6)排出；
[0018]單螺桿膨脹機(11)與發電機(12)不同轉速時在單螺桿膨脹機(11)與發電機
(12)之間使用減速機，兩者同轉速時不使用減速機。
[0019]沉降室⑶的煙氣進口(7)之前設置有閥門。
[0020]冷凝器(13)的冷卻方式可以將水冷替換為空冷。
[0021]單螺桿膨脹機(11)的進出口均設置閥門。
[0022]熱用戶循環系統在蒸發器(9)的進出口均設置閥門。
[0023]循環冷卻水循環系統在冷凝器(13)的進出口均設置閥門。
[0024]本實用新型使用上述一種利用單螺桿膨脹機回收石灰窯煙氣余熱的發電-供熱聯合系統進行發電-供熱的方法，其特征在于，
[0025]在發電-供熱聯合系統運行時，第一閥門(2)關閉。
[0026]在非供暖季節，石灰窯廢氣經煙氣管道由沉降室(8)的煙氣進口(7)進入沉降室
(8)，然后經沉降室(8)的初步除塵進入蒸發器(9)，被給水栗(14)栗入的給水冷卻后通過蒸發器(9)煙氣出口(10)進入原有的石灰窯廢氣煙道；通過給給水栗(14)栗入蒸發器(9)的水吸收石灰窯廢氣余熱后轉化成高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽進入單螺桿膨脹機(11)并帶動發電機(12)發電；高溫高壓蒸汽通過單螺桿膨脹機(11)膨脹后轉化為低溫低壓汽水混合物，然后進入冷凝器(13)被循環冷卻水冷卻成低壓低溫水，再通過給水栗(14)栗入蒸發器(9)完成循環；循環冷卻水通過循環冷卻水栗(16)栗入冷凝器(13)將低溫低壓汽水混合物冷卻成低壓低溫水，循環冷卻水溫度升高后通過冷卻塔(15)溫度降低，然后通過循環冷卻水栗(16)栗入冷凝器完成循環冷卻水循環。
[0027]在供暖季節，石灰窯廢氣余熱被發電系統和供熱系統中的給水綜合利用，石灰窯廢氣經煙氣管道由沉降室(8)的煙氣進口(7)進入沉降室(8)，然后經沉降室(8)的初步除塵進入蒸發器(9)，被給水栗(14)和供熱系統中供熱給水栗(17)栗入的給水冷卻后通過蒸發器(9)煙氣出口(10)進入原有的石灰窯廢氣煙道；通過給水栗(14)栗入蒸發器(9)的水吸收石灰窯廢氣余熱后轉化成高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽進入單螺桿膨脹機(11)并帶動發電機(12)發電；高溫高壓蒸汽通過單螺桿膨脹機(11)膨脹后轉化為低溫低壓汽水混合物，然后進入冷凝器(13)被循環冷卻水冷卻成低壓低溫水，再通過給水栗(14)栗入蒸發器(9)完成循環；熱用戶(18)的低溫水通過供熱給水栗(17)進入蒸發器(9)吸收石灰窯廢氣余熱，達到熱用戶(18)所需要的供熱參數，通過供熱管道提供給熱用戶(10)。熱用戶(10)利用蒸汽熱量后轉化為低溫水，通過供熱給水栗(17)再次進入蒸發器(9)完成循環。
[0028]本實用新型設計的余熱發電系統中動力機為單螺桿膨脹機；發電機是同步發電機或異步發電機