高炉渣发电站的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及发电技术，特别是涉及一种高炉渣发电站。
【背景技术】
[0002]我国已经是钢铁生产的大国，钢铁的年产量占世界总产量的40%。无论是炼钢还是炼铁，都要产生大量的炉渣。炉渣是和钢铁相伴随生成，它是钢铁冶炼的副产品，又是一系列重要冶金反应的基本条件，它直接参与钢铁冶炼过程的物理化学反应和传质传热过程，它不仅影响到钢铁产量、质量，而且与原材料、能量的消耗都有密切的关系。
[0003]钢铁冶金炉内，产生1400-1500°C的高温炉渣，经渣口流出后，再经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，熔渣受冷冲击，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分离后，炉渣用作建筑材料；与高温炉渣进行热交换的冲渣水，进入冲渣水池。冲渣水池通常占地几千平方米，冲渣水池上方热汽腾空，冲渣水温度常年保持在60-80°C，是一个巨大的潜在的热能能源，如果能有效地加以利用，比如说利用冲渣水的热能，冬天为居民区供暖，不仅可以为国家节约大量燃料，而且减少了碳排放，保护了环境。
[0004]承德钢厂大高炉每冶炼I吨生铁，炉渣损失掉的热量在0.8IGJ?0.87GJ，占总热量收入的6.61 %?7.5 %，折标煤为27.77kg?29.78kg充分燃烧放出的热量，以渣比0.44计算，每吨渣损失的热量约为63.9kg标煤完全燃烧放出的热量。
[0005]当前，高炉渣热量回收方面有三种方式:
[0006]第一种是冲渣水余热回收，主要用于供暖和加热软水水源。
[0007]供暖方面主要有首钢、济钢、宣钢、鞍钢、本钢、莱钢、安钢、宝钢不锈钢等企业，力口热软水水源目前报道的有唐钢不锈钢。
[0008]第二种是高炉渣显热回收，该方法目前工业应用成功的还未有报道。
[0009]20世纪70年代末，日本住友金属和石川岛播磨重工联合开发了滚筒法熔渣粒化工艺:渣流冲击到旋转滚筒表面时被破碎，粒化渣再落到流化床进行热交换，高温热风送发电装置回收热量。但该方法处理能力不高、设备作业率低，不适合在现场大规模连续处理高炉渣，通常只能接受来自渣罐的熔渣。
[0010]新日铁、日本钢管、川崎制铁、神户制钢、住友金属和日新制钢6家公司从1982年开始在新日铁名古屋3号高炉上进行了为期6年的风淬法高炉渣干式粒化试验。从高炉排出的1500°C液态渣流入风洞内的粒化区域，在此高压、高速的气流将熔渣吹散、微粒化。渣粒在气流中飞行时凝固，温度由1500°C降到1000°C，然后在热交换器内冷却到300°C。风淬法在粒化过程中动力消耗大，设备占地面积大、结构复杂、投资费用高。
[0011]1986年，乌克兰参照连铸连轧工艺开发了一连铸连轧I I式干式粒化和余热回收工艺:液态渣从供渣嘴连续流到水冷轧辊之间，再进入链式输送机，输送机下部通入冷空气，渣的热量传给冷空气和膜式水冷壁，冷却后的渣在碎渣机中破碎，软水经轧辊吸热后由水泵压到省煤器再进入汽包，然后饱和水经循环泵压入膜式水冷壁，加热汽化后回到汽包，从汽包出来的饱和蒸汽进入过热器，成为过热蒸汽。这种先固化再粒化的工艺存在很大缺点:平板状高温渣的导热率和透气性严重影响渣与冷空气和水冷壁的换热。
[0012]Pickering S.J.等人发明了干式粒化高炉洛热回收法一转杯式粒化法(或者叫离心粒化法)。液态渣由渣沟流入到高速旋转的转杯中心，在离心力作用下飞出杯沿而被粒化。液态渣在飞行的同时与空气进行热交换至凝固，然后渣粒继续下落到底部流化床中进一步进行热交换，从设备顶部回收热空气。由于流化床的换热强度较大，熔渣在粒化过程中很快凝固，导致了长条状颗粒和渣棉的出现，严重影响了热回收阶段的余热回收效果和排渣。
[0013]德国、瑞典、俄罗斯、澳大利亚等国也进行了高炉熔渣干法粒化的实验研究，都未实现工业化应用。
[0014]我国曾在20世纪50年代进行过一些高炉渣余热回收及干法粒化方面的研究，也未获得成功，此后未再进行深入研究。
[0015]第三种是用冲渣蒸汽发电，该方法只是一个可行性研究报告。
[0016]某厂高炉炉渣处理上目前用风水淬渣工艺，风取自于动力厂供高炉的冷风，水来自于专门的水泵抽取的工业中水。渣沟沟头处淬渣风风压小高炉约为0.18MPa，1260m3高炉约为0.34MPa, 2500m3高炉约为0.37MPa,淬渣风风量小高炉约50m3 / min, 1260m3高炉约为10m3 / min，2500m3高炉约为120m3 / min，渣沟沟头处水压都在0.22MPa左右，水量约为相应出渣量的8倍。风水淬渣时，风水混合物的动能将高炉熔渣(约1450?1500°C )打散，打散后的高炉熔渣与水充分混合，渣水进行热量交换，渣温降至约65?80°C，水温升高至同等温度。粗备估算，承钢目前每淬I吨高炉熔渣约需8吨水，冲渣水再次回到中水池只剩7.15吨左右，也就是说每淬I吨高炉熔渣损失掉0.85吨中水，其中变成蒸汽的为0.65吨左右，被水渣吸附的为0.2吨左右，即高炉每生产It生铁，大约需要消耗冲渣中水0.36t。这样即浪费了水资源，又损失掉了宝贵的冲渣水余热。
[0017]三座2500m3高炉和I座1260m3高炉年产生铁约750万吨，同时产生330万吨高炉渣，每年高炉渣损失的热量约相当于21万吨标煤完全燃烧放出的热量。
[0018]冲渣水余热回收项目技术比较成熟，用于供暖或加热软水水源，据相关资料介绍可回收高炉渣总热量的10%，回收时间为每年11月份至次年3月份，即回收时间约为150天。粗备计算，如果承钢大高炉采用这种方法回收高炉渣余热，回收的热量相当于0.875万吨标煤完全燃烧放出的热量，如果这部分热量全部由高炉煤气燃烧放出约需要0.8亿m3，相当于一座2500m3高炉连续生产8天产生的煤气量，如果这部分煤气用于发电(经验数4.5m3高炉煤气可发I度电)，电价按0.5元/度计算，年可创效890万元。
[0019]利用冲渣水余热，可回收高炉渣总热量的10%，还有占高炉渣总热量的90%的冲渣水蒸汽还没有成熟的回收方案，而且，余热回收主要用于冬季供暖，在夏天余热回收没有用处，全部余热回收只能停掉。高炉渣热量用于发电是一个最佳方案，一年四季都可以充分利用高炉渣热量，但至今国内外还没有成功的先例。
【发明内容】
[0020]为了利用高炉渣热量进行发电，本发明给出一种高炉渣发电站，它的结构包括:高炉、高炉渣锅炉、螺杆膨胀机、凝汽器、发电机、凝结水泵和几条管路；高炉炼铁产生的熔融炉渣流入高炉渣锅炉，炉渣与水换热产生高温高压水蒸气，水蒸气进入螺杆膨胀机膨胀做功，螺杆膨胀机带动发电机发电，做功后的乏汽进入凝汽器，向冷却循环水放热，变为凝结水，再通过凝结水泵回到高炉渣锅炉，其特征在于:所说的高炉渣锅炉，它的结构包括一个翻斗。
[0021]所述高炉渣锅炉，它的结构包括:进渣口、挡板、翻斗、淬渣板、喷嘴、供水管、水泵、出汽口、蒸汽室、进水口、蓄水室和排渣口 ；熔融炉渣流入高炉渣锅炉的进渣口，经过挡板控制，流入翻斗存渣室，翻斗旋转，熔融炉渣从存渣室流淌到蒸汽室内斜置的淬渣板上，通过供水管和水泵的水流从喷嘴喷出，冲击淬渣板上流淌的熔融炉渣，炉渣水淬成细小颗粒滑落到蓄水室，水受热产生的水蒸气从蒸汽室侧壁上的出汽口流出，进水口用于向蓄水室补充水，蓄水室内沉积的颗粒状炉渣，通过底部的排渣口排放。
[0022]所述翻斗是一个横放的双层同心圆筒，它的结构包括:外筒、内筒、轴、电机、两个存渣室和密封；外筒和内筒同心，圆筒中心线上有轴，内筒可以随轴旋转，外筒与炉体的炉衬固定，内外筒间有密封；内筒内有上下两个存渣室，在电机和控制装置带动下，内筒一次旋转180度，两个存渣室轮流在上接渣和在下倒渣，断续地将从进渣口流入的熔融炉渣倒入高炉渣锅炉蒸汽室内，密封要保证有蒸汽室不会从进渣口处跑汽和泄压；翻斗的内外筒都是用钢板卷制而成，翻斗内筒内的两个存渣室用耐火材料高铝砖砌成。
[0023]所述螺杆膨胀机，它的结构包括:吸气口、阳转子、阴转子、缸体、排气口、轴承和输出轴:高温高压工质从吸气口中流入齿间容积，齿间容积是阳转子、阴转子和缸体共同围成的密闭空间，高温高压工质在齿间容积中有膨胀力，它对转子施加转矩而转动，齿间容积增大，工质体积膨胀温度降低，转子输出动力到输出轴；齿间容积与排气口相通时开始排气过程，齿间容积减少为零，完成一个工作循环。
[0024]所述凝汽器，它的结构包括:壳体、进汽口、凝结水出水口、冷却水进水口、冷却水管和冷却水出水口 ；膨胀做功后的乏汽从壳体上方的进汽口进入凝汽器的壳体内，冷却水从壳体侧壁上的冷却水进水口进入，在壳体内的冷却水管内流动，与管外的蒸汽换热后，从冷却水出水口流出，蒸汽在冷却水管壁外表面放热并凝结成水后，从壳体底部的凝结水出水口流出。
[0025]所述发电机是无刷交流同步发电机，它的结构分为定子和转子；定子包括:机座、定子铁心、电枢绕组及励磁机的励磁绕组；转子包括:转子铁心、励磁绕组、转轴、励磁机的电枢绕组及旋转整流器；对励磁机在定子上的励磁绕组提供励磁，其在转子的电枢绕组将发出交流电，经过旋转整流器整流后，向发电机在转子的励磁绕组供电，从而使发电机在定子的电枢绕组感应出交流电，并对外输出。
【附图说明】
[0026]图1是本发明高炉渣发电站实施例总体图。
[0027]图2是本发明高炉渣发电站实施例的高炉渣锅炉结构图。
[0028]图3是本发明高炉渣发电站实施例的高炉渣锅炉翻斗结构图。
[0029]图4是本发明高炉渣发电站实施例的螺杆膨胀机结构图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。
[0031]图1给出了本发明高炉渣发电站实施例总体图。
[0032]本发明高炉渣发电站实施例，它的总体结构包括:高炉100、高炉渣锅炉200、螺杆膨胀机30