专利名称：一种带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统。
背景技术：
铁合金的生产方法按照使用的设备分类有高炉法、矿热炉法、炉外法、真空电阻炉法和氧气转炉法等。其中，矿热炉法是铁合金生产的主要方法，铁合金产量中约72%是用此法生产的。矿热炉法是用炭作还原剂生产铁合金，所用电炉常用矿石还原炉(简称矿热炉)。冶炼过程中热量的来源为电能，用炭作还原剂。
铁合金矿热炉的机械设备是较繁杂的，除矿热炉本体外主要包括电极把持系统、电极压放装置、电极升降系统、加料系统、出铁设备、防护设施、电极水冷系统等。防护设施主要是指烟尘通过烟罩、烟囱、排空或接入除尘器进行除尘的除尘系统。在铁合金矿热炉冶炼过程中伴随有大量的CO气体产生。在半封闭炉内，这些CO气体中的少部分在上升穿过炉料过程中与原料中的氧化物发生反应，把高价氧化物还原为低价氧化物，自身被氧化为CO2;大部分则在炉口直接燃烧转变为CO2气体。铁合金牌号不同，产生的CO气体量有所差别。以锰硅铁合金为例，每吨产品产生的CO气体量大约为750m3。这些CO直接燃烧放出大约937万千焦的热量，折合电能2600千瓦时，相当于冶炼电耗65%左右。如图I所示，传统工艺中铁合金矿热炉系统包括矿热炉本体4，为矿热炉本体4供料的加料系统1，用于为矿热炉本体4内原料加热的电极把持、压放及升降系统2，用于将熔炼后的铁运出的出铁系统5，用于为电极降温的电极水冷系统3和用于将排放矿热炉本体4中高温烟气的高温烟道6，和与高温烟道连接并为高温烟气除尘的除尘系统等。其中，除尘系统包括依次连接的表冷器18、除尘器15、除尘风机16和排放烟囱17 ;其中表冷气通过高温烟道6与矿热炉本体4的高温烟气排放口相连。高温烟道6为钢制光管烟道，高温烟道6将高温烟气由矿热炉本体4中导出，并将高温烟气输送至表冷器18中降温，然后再通过除尘器15除尘，并由除尘风机16输入到排放烟囱17中排入大气。现有技术中对高温烟气的处理方式使得大量宝贵的烟气热量在钢制光管烟道6及表冷器18中散失到大气中，不仅浪费了宝贵的余热资源，还造成了工人生产环境的热污染。
发明内容
针对现有技术中所存在的问题，本发明目的是提供一种带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统，该铁合金矿热炉系统除了包括传统工艺铁合金矿热炉系统的各组成部分夕卜，还新增余热回收及发电系统，将铁合金矿热炉生产过程中产生的高温烟气的余热进行回收，通过余热锅炉产生蒸汽，并带动配套的蒸汽轮机发电机组发电。本发明的优点为一是回收烟气的余热，避免二次能源的浪费，二是减少高温烟气对工人生产环境的热污染。为实现上述目的，本发明一种带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统包括矿热炉本体、为所述矿热炉本体供料的加料系统，用于为矿热炉本体内原料加热的电极把持、压放及升降系统，用于将熔炼后的铁由电路本体运出的出铁系统，用于为电极降温的电极水冷系统、用于将矿热炉本体中烟气排出去的高温烟道，与高温烟道连接并对高温烟气进行除尘的除尘系统和余热发电系统；所述除尘系统通过高温烟道与所述矿热炉本体的烟气排放口相连；所述余热发电系统设置在所述高温烟道和除尘器之间，包括余热锅炉、由蒸汽轮机和发电机组成的发电机组；所述余热锅炉将由矿热炉本体中排放出来的高温烟气转换生成饱和水，所述饱和水上升进入到余热锅炉的汽包内，并在所述汽包内进行汽水分离产生蒸汽；所述蒸汽通入蒸汽轮机膨胀做功，同时拖动发电机发电。进一步，通过所述余热锅炉降温后的所述高温烟气经所述除尘系统排放入大气。进一步，所述铁合金矿热炉系统还包括冷却水处理系统，该系统设置在所述蒸汽轮机与所述余热锅炉之间，包括冷凝器、凝结水泵、除氧器和给水泵；所述蒸汽轮机做功后的乏汽由所述冷凝器冷凝后经所述凝结水泵进入所述除氧器除氧，再经由所述给水泵送入余热锅炉进行下一次水力循环。
进一步，所述高温烟道与所述除尘器之间，还与所述余热锅炉并联设置有表冷器；并在所述高温烟道上增设烟道阀门；当所述余热锅炉运行时，与表冷器连接的通道关闭，高温烟气进入到余热锅炉中；当余热锅炉检修时，与余热锅炉连接的通道关闭，高温烟气进入表冷器中降温。进一步，所述的高温烟道为采用内保温形式的内保温烟道、采用外保温的耐热不锈钢烟道或汽化冷却烟道。进一步，所述余热锅炉为卧式锅炉或立式锅炉。本发明专利的优点在于利用内保温烟道和余热锅炉可替换掉传统工艺中的钢制光管烟道和表冷器，不仅可以回收矿热烟气余热加以利用，节约二次能源，而且减少了热排放对生产环境造成的热污染，此外产生蒸汽可用于发电，输出便捷使用的电能资源。
图I为现有技术中铁合金矿热炉系统结构示意图
图2为本发明带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统工艺流程 图3为本发明带有表冷器作为余热发电系统旁路的铁合金矿热炉系统工艺流程图。
具体实施例方式实施例I
如图2所示，本实施例中的带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统包括加料系统I、电极把持、压放及升降系统2、电极水冷系统3、矿热炉本体4、出铁系统5、余热发电系统及除尘系统等。其中余热发电系统包括高温烟道6、余热锅炉7、发电系统和水处理系统等。其中发电系统包括蒸汽轮机9和发电机10，水处理系统包括凝汽器11、凝结水泵12、除氧器13和给水泵14 ;除尘系统包括除尘风机16、排放烟囱17。高温烟道6可采用内保温形式的内保温烟道、采用外保温的耐热不锈钢烟道或汽化冷却烟道。余热锅炉7可为立式锅炉或卧式锅炉。余热锅炉7通过高温烟道6与矿热炉本体4的烟气出口相连，由矿热炉本体4中排出的高温烟气A作为热源输入到余热锅炉7中，余热锅炉7所产生的蒸汽经汽包8输出，汽包8通过管道与蒸汽轮机9的主汽门联接，将蒸汽输入到蒸汽轮机9中，并在蒸汽轮机9中膨胀做功，带动发电机10工作。做功后的蒸汽形成的乏汽(低压蒸汽)通过管道排入到由冷凝器11、冷却塔(图中未显示)和循环水泵(图中未显示)组成的闭式循环回路中进行冷凝。形成冷凝水流入冷凝器11的热井，在经由设置有冷凝水泵12的管道进入到除氧器13中除氧，经过除氧的水再经设置有锅炉给水泵14的管道输入到余热锅炉7中，完成整个工作循环。余热锅炉7的排烟口与原矿热炉烟气除尘系统相连，余热锅炉7所排出的烟气B直接进入到原矿热炉烟气除尘系统的除尘器15中，之后再通过除尘风机16的抽吸进入排放烟囱17排入大气。
实施例2
如图3所示，本实施例中的铁合金矿热炉系统的组成与结构形式与实施例I中基本相同，其不同点在于本实施例中的铁合金矿热炉系统中还设置有表冷器18，该表冷器18作为余热发电系统的旁路与余热发电系统并联设置在高温烟气管道6和除尘系统之间。该系统保留原设计的矿热炉烟气除尘系统中的表冷器18，使得余热锅炉7作为表冷器18的并联旁路，当余热锅炉7运行时，通过操作烟道阀门关闭表冷器18这条支路并打开余热锅炉7这条支路，将矿热炉高温烟气的热量从余热锅炉7中被置换出来；当余热锅炉7检修时，通过操作烟道阀门打开表冷器18这条支路并关闭余热锅炉7这条支路，将矿热炉高温烟气的热量从表冷器18中被置换出来。这样当余热锅炉7检修时，不影响铁合金矿热炉的正常生产。由于铁合金矿热炉烟气中的粉尘颗粒度非常小、粘性又很高，所述的余热锅炉采用的清灰技术非常关键，可以采用某一种机械接触式(如刮板、落丸、钢丝刷等)的清灰形式，也可以采用多种间接作用(如振打、声波、激波等)的清灰方式相结合。
权利要求
1.一种带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统包括矿热炉本体、为所述矿热炉本体供料的加料系统，用于为矿热炉本体内原料加热的电极把持、压放及升降系统，用于将熔炼后的铁由电路本体运出的出铁系统，用于为电极降温的电极水冷系统、用于将矿热炉本体中烟气排出去的高温烟道，与所述高温烟道连接并对高温烟气进行除尘的除尘系统，所述除尘系统通过高温烟道与所述矿热炉本体的烟气排放口相连；其特征在于，所述铁合金矿热炉系统还包括余热发电系统；所述余热发电系统设置所述高温烟道和除尘系统中的除尘器之间，包括余热锅炉、由蒸汽轮机和发电机组成的发电机组；所述余热锅炉将由矿热炉本体中排放出来的高温烟气转换生成饱和水，所述饱和水上升进入到余热锅炉的汽包内，并在所述汽包内进行汽水分离产生蒸汽；所述蒸汽通入所述蒸汽轮机膨胀做功，同时拖动所述发电机发电。
2.根据权利要求I中所述铁合金矿热炉系统，其特征在于，通过所述余热锅炉降温后的所述高温烟气经所述除尘系统排放入大气。
3.根据权利要求I中所述铁合金矿热炉系统，其特征在于，所述铁合金矿热炉系统还包括冷却水处理系统，该系统设置在所述蒸汽轮机与所述余热锅炉之间，包括冷凝器、凝结水泵、除氧器和给水泵；所述蒸汽轮机做功后的乏汽由所述冷凝器冷凝后经所述凝结水泵进入所述除氧器除氧，再经由所述给水泵送入余热锅炉进行下一次水力循环。
4.根据权利要求I中所述铁合金矿热炉系统，其特征在于，所述高温烟道与所述除尘器之间，还与所述余热锅炉并联设置有表冷器；并在所述高温烟道上增设烟道阀门；当所述余热锅炉运行时，与表冷器连接的通道关闭，高温烟气进入到余热锅炉中；当余热锅炉检修时，与余热锅炉连接的通道关闭，高温烟气进入表冷器中降温。
5.根据权利要求I中所述铁合金矿热炉系统，其特征在于，所述的高温烟道为采用内保温形式的内保温烟道、采用外保温的耐热不锈钢烟道或汽化冷却烟道。
6.根据权利要求I中所述铁合金矿热炉系统，其特征在于，所述余热锅炉为卧式锅炉或立式锅炉。
全文摘要
一种带有余热发电系统的铁合金矿热炉系统包括电机把持系统、电极压放装置、电极升降系统、加料系统、出铁设备、防护设施、电极水冷系统、余热回收发电系统及除尘系统。其中余热回收发电系统将铁合金矿热炉生产过程中产生的高温烟气余热进行回收，通过余热锅炉产生蒸汽，并带动配套的蒸汽轮机发电机组发电。本发明通过增设余热回收发电系统，在回收烟气的余热，避免二次能源的浪费的同时，还减少了高温烟气对工人的生产环境的热污染，是一种符合循环经济发展模式的新型的铁合金矿热炉系统。
文档编号F27D17/00GK102620572SQ20121011032
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者涂爱民, 程珩, 陈恩鉴, 高德云 申请人:北京世纪源博科技股份有限公司