余热发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种余热发电系统，它包括转炉饱和蒸汽系统、蓄热器、余热锅炉系统和汽轮发电机组，所述转炉饱和蒸汽系统与所述蓄热器连接，所述蓄热器与所述余热锅炉系统的过热器连接，所述过热器与所述汽轮发电机组连接。根据本实用新型的余热发电系统在饱和蒸汽和过热蒸汽的两种情况下都能进行发电。
【专利说明】余热发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种余热发电系统，更具体地，涉及一种利用转炉饱和蒸汽与余热锅炉过热蒸汽的双蒸汽状态余热发电系统。
【背景技术】
[0002]钢铁行业的冶炼涉及到的工艺环节非常多，包括原料矿石的准备、高炉铁水的冶炼、转炉的钢水的冶炼等，使得钢铁行业的烟气量比较大，烟气温度从200°C变化到1200°C不等，而且转炉等冶炼设备属于周期性生产，烟气波动较大，不利于热量的收集，大部分冶炼炉只是对烟气采取了降温的处理方式，并没有对其烟气余热进行回收利用。大多数现有的余热回收技术，只是单纯的产生蒸汽之后排放，并没有真正的对周期性的转炉汽化冷却饱和蒸汽进行利用，而且普通的余热发电工艺应用在这个环节中也不能满足这种生产工艺。
[0003]更具体地，钢铁行业中的转炉炼钢工艺是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，依靠高温铁水本身的物理热和铁水组分之间化学反应产生的热量而在转炉中完成炼钢的过程。
[0004]目前转炉炼钢普遍是通过氧气顶吹的技术工艺方式来完成炼钢目的。在氧气顶吹转炉炼钢设备工艺中，按照配料要求，先把部分废钢等装入炉内，然后倒入部分来自高炉冶炼生产出来的高温铁水,并加入适量的造渣材料(如,生石灰等)。加料后,把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气(纯度大于99 %的高压氧气流)，使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，经检验测试钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。
[0005]氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作为化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸汽。
[0006]然而，每年钢铁企业的转炉炼钢产生的副产水蒸汽，在冬季时部分水蒸汽可以作为生产、生活的供暖等热源，其余只能对空排放，夏季时水蒸汽只能是完全排放而无法利用，造成了很大的能源浪费。
[0007]另一方面，高炉在冶炼铁水的工艺中用到的原料(烧结铁矿石)是从矿山采出来的铁矿石通过粉碎、采选之后进入烧结机烧结而得到。在烧结的工艺过程中，冷却烧结块矿的过程会产生大量的中低温烟气(200-600°C )，由于烧结烟气的主要成分和空气差不多，所以大部分企业把这部分烟气经过混合空气之后直接排放。这样就造成了大量的余热未得到有效利用，浪费了大量的余热资源。
[0008]具体地，从烧结产生的500-600°C烟气，目前大部分企业未得到有效利用，即使被利用，在钢铁行业中也只是单独的供给到余热锅炉系统，没有与转炉饱和蒸汽系统进行技术整合，未形成一个综合系统。
[0009]现有的技术方案是在转炉汽化冷却系统产生1.6±0.2MPa的饱和蒸汽之后，冬天蒸汽用来进行生产、生活的供暖，也作为生活的蒸煮热源、生活洗浴，剩下的蒸汽通过放散管道进入消音器排放；在利用烧结机的生产中，冷却物料之后的烧结烟气没有经过任何的热量回收，而是通过混冷风之后进入烟?排入大气，不仅对环境造成了热污染，也浪费了大量能源。
[0010]现有技术中还存在以下技术方案:主要利用烧结系统所产生的中低温烟气，新建余热锅炉进行热量交换，生产1.0±0.1MPa的饱和水蒸汽，然后把转炉汽化冷却系统生产的饱和蒸汽与这部分饱和蒸汽进行混合，两股饱和蒸汽一起进入余热锅炉的过热器，进行热量交换，使得蒸汽参数达到1.0±0.lMPa、270±10°C，形成过热蒸汽，然后进入汽轮发电机组进行发电。
[0011]另外，由于转炉炼钢系统和烧结工艺有时不是同时进行生产，所以当烧结工艺未进行时，余热锅炉系统不能运行，此时转炉生产的饱和蒸汽就无法进行过热，只能保持饱和状态。为了使这部分饱和蒸汽能够进入汽轮发电机组进行发电，这就需要汽轮机能够适应饱和蒸汽的情况。
[0012]综上所述，现有技术中存在的技术问题是，在转炉炼钢过程中，汽化冷却系统产生的大量不连续的饱和蒸汽被直接排放而没有得到有效利用；在高炉炼铁流程的铁矿石烧结工艺中，产生的大量烧结烟气含有的余热未得到合理利用就直接排放或者冷却之后再排放，造成了大量能源浪费。
实用新型内容
[0013]有鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种余热发电系统，其在饱和蒸汽和过热蒸汽的两种情况下都能进行发电。
[0014]为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种余热发电系统，它包括转炉饱和蒸汽系统、蓄热器、余热锅炉系统和汽轮发电机组，所述转炉饱和蒸汽系统与所述蓄热器连接，所述蓄热器与所述余热锅炉系统的过热器连接，所述过热器与所述汽轮发电机组连接。
[0015]根据本实用新型的余热发电系统，当转炉生产停止工作时，所述汽轮发电机组是利用过热蒸汽的汽轮发电机组。
[0016]根据本实用新型的余热发电系统，当烧结生产停止工作时，所述汽轮发电机组是利用饱和蒸汽的汽轮发电机组。
[0017]根据本实用新型的余热发电系统，所述蓄热器还与所述汽轮发电机组连接。
[0018]根据本实用新型技术方案的余热发电系统，从多种技术上克服了上述困难。具体地，本技术克服了炼钢工艺中烧结工艺烟气余热无法得到合理回收、转炉汽化冷却系统的饱和蒸汽无法得到合理利用、不同状态参数的蒸汽无法适应同一发电机组等缺点。
[0019]根据本实用新型技术方案的余热发电系统在钢铁冶炼行业中使得过热蒸汽、饱和蒸汽可以适应同一发电机组，为企业、社会节约了大量的可回收能源，保证了余热利用系统的合理、可靠。在蒸汽热源不连续且不稳定的条件下同样实现了余热发电。
[0020]应当理解，不论上述概括说明还是以下详细说明都是示例性的，并且其目的是用来提供对所请求保护的技术的进一步解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]附图是为了提供对本实用新型的进一步理解，其包含在本说明书中并构成说明书的一部分。附图与说明书一起示出实施方案并用来解释本技术的原理。
[0022]图1是烧结工艺过程中冷却烧结块矿之后的中低温烟气的流程图；
[0023]图2示出根据本实用新型第一技术方案的余热发电系统，其中转炉饱和蒸汽系统的蒸汽经过余热锅炉系统的过热器到达汽轮发电机组；和
[0024]图3示出根据本实用新型第二技术方案的余热发电系统，其中转炉饱和蒸汽系统的蒸汽直接到达汽轮发电机组。
【具体实施方式】
[0025]下面参考附图，参照附图详细说明本实用新型的实施方案。然而，可以以许多不同的形式体现本实用新型，并且不应当认为本实用新型限制于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例将使本实用新型内容清楚、完整，并向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。相同的附图标记用于表示相同的元件。
[0026]1.整体系统改造
[0027]烧结工艺过程中冷却烧结块矿之后的中低温烟气，通过在原有烟道上开口，引出一条新烟道接口，通过在原有烟道、新烟道上加装1#烟风阀2，新烟道与新建设的余热锅炉4的进口相连。如图1所示，在现有系统中，烧结工艺之后烧结机I产生的烟气直接通过2#烟风阀3由引风机5抽出，进入烟囱6排放，然而，在本实施方案中，关闭2#烟风阀3，打开1#烟风阀2，烧结烟气通过余热锅炉4换热之后再由引风机5抽出进入烟囱6排放。
[0028]余热锅炉4 一方面生产26t/h的1.0±0.1MPa饱和蒸汽，另一方面将转炉饱和蒸汽系统过来的17t/h饱和蒸汽和自产的26t/h饱和蒸汽同时过热为1.0±0.1MPa,270±10°C的过热蒸汽。
[0029]2.双蒸汽状态余热发电系统
[0030]本实用新型的余热发电系统主要包括余热锅炉系统和转炉饱和蒸汽系统，这两个系统经过技术整合成为一个系统，生产1.0±0.1MPa的饱和蒸汽或者1.0±0.1MPa,270±10°C的过热蒸汽进入汽轮发电机组发电，为企业节能减排的同时还能创造效益。
[0031]炼钢系统的转炉在冶炼钢水的过程中，产生大量的烟气，但是由于转炉冶炼过程的周期性，一般I炉钢水需要冶炼30-40分钟，然后有10-15分钟的原料装入时间，而在这10-15分钟的时间里，转炉是不产生烟气的，因而汽化冷却系统就不产生蒸汽。为了给汽轮发电机组提供连续的蒸汽气源，建设多台194m3的蓄热器，使得转炉过来的1.6±0.2MPa的饱和蒸汽经过蓄热器蓄热并在调压之后压力降为1.0±0.1MPa，然后进入余热锅炉的过热器进行过热。
[0032]根据本实用新型，如图2所示，通过对烧结的烟气管路系统的改造，设置用于生产蒸汽的余热锅炉4，同时将来自转炉饱和蒸汽系统11的转炉饱和蒸汽通过蓄热器12合并到余热锅炉4，然后进入过热器13进行过热，这样使得两个工艺生产的不同状态的蒸汽最终都能够成为过热蒸汽进入汽轮发电机组15进行发电。
[0033]然而，由于两个生产工艺的不同时性，所以存在某个生产工艺停机的可能。
[0034]如果转炉生产工艺停止，那么就没有转炉饱和蒸汽，但是余热锅炉4的过热器13本身能够生产过热蒸汽，所以此时汽轮发电机组15也能够运行，不过不是满负荷。
[0035]如果烧结生产工艺停止，那么余热锅炉4就不能生产蒸汽，过热器13也不能运行，此时转炉汽化冷却蒸汽就不能进入余热锅炉4的过热器13进行过热。在这种情况下，如果汽轮发电机组15是过热蒸汽机组，那么此时的转炉饱和蒸汽就无法利用，因此本实施方案选择利用饱和蒸汽的汽轮发电机组，饱和蒸汽和过热蒸汽都能够进入其中进行发电。
[0036]如图3所示，这样，来自转炉饱和蒸汽系统11的转炉汽化冷却蒸汽在经过蓄热器12之后可以不进入余热锅炉4的过热器13，而是直接进入饱和汽轮发电机组15进行发电。
[0037]尽管已经结合附图中所示的本实用新型实施例描述了本实用新型，但是本实用新型不限于此。显然，在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以做出各种替换、修改和变化。
【权利要求】
1.一种余热发电系统，其特征在于，它包括转炉饱和蒸汽系统、蓄热器、余热锅炉系统和汽轮发电机组，所述转炉饱和蒸汽系统与所述蓄热器连接，所述蓄热器与所述余热锅炉系统的过热器连接，所述过热器与所述汽轮发电机组连接。
2.如权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，当转炉生产停止工作时，所述汽轮发电机组是利用过热蒸汽的汽轮发电机组。
3.如权利要求1所述的余热发电系统，其特征在于，当烧结生产停止工作时，所述汽轮发电机组是利用饱和蒸汽的汽轮发电机组。
4.如权利要求3所述的余热发电系统，其特征在于，所述蓄热器还与所述汽轮发电机组连接。
【文档编号】F22B33/18GK203964686SQ201420326074
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】王开力, 张羽, 王永刚, 陈再, 单琪 申请人:北京中科创新园环境技术有限公司