[發(fā)明專利]一種利用水泥廠余熱實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)發(fā)電的裝備系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710253660.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106870040B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹小林
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙紫宸科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F27D17/00
• 代理公司: 長沙楚為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發(fā)明提供一種利用水泥廠余熱實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)發(fā)電的裝備系統(tǒng)，包括液態(tài)CO₂儲罐、高壓泵送裝置、CO₂蓄能裝置、穩(wěn)流器、渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷卻裝置和壓縮裝置；所述CO₂蓄能裝置，用于將液態(tài)CO₂儲罐中泵出的低壓液態(tài)CO₂流體直接吸收水泥生產(chǎn)線產(chǎn)生的不同溫度的廢棄余熱或高溫?zé)崮苄钅苻D(zhuǎn)化為不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體；所述穩(wěn)流器，用于將不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體轉(zhuǎn)化為等壓超臨界CO₂流體。該裝備系統(tǒng)以捕集的二氧化碳為工質(zhì)，利用水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的溫度波動大、溫差大的各類廢棄余熱為主要能源實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)發(fā)電，耗能低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低碳與能源利用設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用水泥廠余熱實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)發(fā)電的裝備系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氣候變化已成為影響人類生存和發(fā)展的問題之一，而工業(yè)排放的二氧化碳被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因。我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源作為能源結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)總量的迅速增長，一次能源和二次能源的CO₂排放具有增長快、總量大的特點(diǎn)，而當(dāng)前碳減排和應(yīng)對氣候變化的經(jīng)濟(jì)性的CCS或CCUS技術(shù)選擇有限，主要集中在煤化工、合成氣與煤汽化-燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電(IGCC)領(lǐng)域的二氧化碳捕集、運(yùn)輸與封閉及二氧化碳用于驅(qū)油、驅(qū)氣的研究與應(yīng)用。在世界范圍內(nèi)的水泥生產(chǎn)領(lǐng)域尚未見任何具體的二氧化碳應(yīng)用的研究或?qū)嵺`報道。

目前，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基本建筑材料—水泥的實(shí)際產(chǎn)能逾35億噸，干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線達(dá)1700多條。水泥的生產(chǎn)企業(yè)為公認(rèn)的高耗能企業(yè)，為二氧化碳的主要排放源之一，不僅一次能源(煤)和二次能源(電)消耗大，且有大量的廢棄污染物(CO₂、SO₂、NO_x、粉塵)排放，還有大量的廢棄余熱，且廢棄余熱的溫度隨原燃材料及窯系統(tǒng)工況的變化波動大。為實(shí)現(xiàn)政策性節(jié)能減排，幾乎所有水泥廠都建設(shè)了(窯尾)“預(yù)熱器廢棄余熱鍋爐+(窯頭)篦冷機(jī)廢棄余熱鍋爐的發(fā)電系統(tǒng)”，一般利用的是窯頭篦冷機(jī)300℃以上的廢棄余熱和預(yù)熱器300℃以上的廢棄余熱，大量的80℃～300℃的廢棄余熱不能利用而直接排空造成熱污染，同時，還有大量的其他高溫設(shè)備輻射余熱如水泥生產(chǎn)的主要設(shè)備—窯頭罩(內(nèi)頂部可達(dá)700℃至1500℃)及回轉(zhuǎn)窯胴體(高溫段達(dá)300℃～500℃，低溫段達(dá)150℃～300℃)和窯尾煙室(煙室區(qū)域內(nèi)部溫度達(dá)900℃～1100℃)的高溫?zé)彷椛湮廴荆@些水泥生產(chǎn)中的高溫設(shè)備現(xiàn)有的余熱鍋爐不能直接用來產(chǎn)生高溫高壓水蒸汽。

為能減少工作環(huán)境的強(qiáng)烈熱輻射污染和利用這些高溫設(shè)備的輻射熱能，本申請人的中國專利提供了“利用回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱能供余熱發(fā)電的裝置ZL201420380874.X與ZL201420562882.6”及“利用干法回轉(zhuǎn)窯窯頭罩余熱供余熱發(fā)電的裝置ZL201420382011.6”，但所涉的裝置因只能用來預(yù)熱鍋爐用水和預(yù)熱空氣，不能有效解決高溫設(shè)備的輻射熱利用和熱污染，不能普及推廣應(yīng)用。現(xiàn)有的水泥企業(yè)為防止高溫造成回轉(zhuǎn)窯報廢，設(shè)置成排的吹風(fēng)機(jī)為回轉(zhuǎn)窯的標(biāo)準(zhǔn)配置，以成排的電吹風(fēng)機(jī)持續(xù)的吹冷風(fēng)降低回轉(zhuǎn)窯的胴體溫度，該方法不但增加電耗也造成熱污染，電耗的增加也增加了碳排放。至今國內(nèi)外尚無可有效消除回轉(zhuǎn)窯類高溫設(shè)備環(huán)境熱污染或回收利用回轉(zhuǎn)窯高溫設(shè)備輻射余熱的方法，也沒有可有效利用大量80℃～300℃低溫廢棄余熱的方式與設(shè)備。