一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置及方法
【专利摘要】提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置，包括加热炉汽化冷却系统、加热炉汽化冷却汽包、热炉汽化冷却供水系统、饱和蒸汽隔离门、无燃料烟气过热器、输灰装置、汽轮机进气隔离门、循环水池、烟气进口调节门系统、烟气出口遮断门、加热炉汽化冷却软水箱等；提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的方法，加热炉汽化冷却系统产生的汽水混合物进入加热炉汽化冷却汽包，经加热炉汽化冷却汽包汽水分离，产生的饱和蒸汽通过饱和蒸汽隔离门输送至无燃料烟气过热器饱和蒸汽入口，利用无燃料烟气过热器进行过热处理后的蒸汽经汽轮机带动发电机发电；其优点是实现稳定高效发电，降低加热炉工序及烧结机工序能耗，既节能降耗又环保。
【专利说明】一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置及方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及烧结烟气余热回收利用的设备及工艺，特别是涉及利用烧结烟气余热过热加热炉饱和蒸汽的装置及方法。
【背景技术】
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[0002]在现有技术中，烧结工艺为炼铁前的主要工艺，烧结机为铁前的主要设备，烧结大烟道末端的高温烟气温度可达450°C以上。但烧结大烟道烟气温度跨度大，受后续烟气脱硫等工艺影响，可利用高温烟气量并不是很大，同时难以形成规模利用。加热炉汽化冷却生产的蒸汽(蒸汽基本参数为0.SMPa温度为170°C饱和蒸汽)主要有以下特点:压力和温度参数低，属于低压饱和蒸汽，湿度较大，易冷凝。利用现有饱和汽轮机组进行发电，发电效率低，机组汽蚀严重，设备易损坏，制造成本高，经济效益差。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是克服现有烧结大烟道末端高温烟气难以形成规模利用和现有加热炉汽化冷却生产的蒸汽用于发电压力和温度参数低，发电效率低、设备易损坏，机组气蚀严重的弊端，提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置及方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的方案是:提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置，包括:加热炉汽化冷却系统、加热炉汽化冷却汽包、冷却塔、凝汽器、汽轮机、发电机、加热炉汽化冷却供水系统、烧结机、烧结机大烟道；其特征是:还包括饱和蒸汽隔离门、无燃料烟气过热器、输灰装置、汽轮机进气隔离门、循环水池、烟气进口调节门系统、烟气出口遮断门、加热炉汽化冷却软水箱；无燃料烟气过热器上包括烟气出口、饱和蒸汽入口、高效换热翅片管、过热蒸汽出口、烟气入口、可拆卸式烟气遮板、输灰阀门、储灰槽；加热炉汽化冷却系统与加热炉汽化冷却汽包连接；加热炉汽化冷却汽包的饱和蒸汽管道通过饱和蒸汽隔离门与无燃料烟气过热器连通；无燃料烟气过热器的下部连接输灰装置，输灰装置由储灰槽和输灰阀门组成；无燃料烟气过热器通过汽轮机进气隔离门与汽轮机连通；汽轮机与发电机连接；汽轮机的乏汽与凝汽器连接；凝汽器的循环水通过管道与冷却塔连接；冷却塔与循环水池连通；凝汽器的过热蒸汽凝结水通过管路与加热炉汽化冷却软水箱回水口相连接；加热炉汽化冷却软水箱的供水口通过加热炉供水系统与加热炉汽化冷却汽包进水口连接；无燃料烟气过热器的高温烟气入口通过烟气进口调节系统与烧结机大烟道连接，低温烟气出口通过烟气出口遮断门与烧结机大烟道连接；烟气进口调节门系统主要包括烧结大烟道插板阀、旁路取风调节阀及配套测量仪表。提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的方法，其特征是:a.蒸汽系统方法流程为:加热炉汽化冷却系统产生的汽水混合物进入加热炉汽化冷却汽包，经加热炉汽化冷却汽包汽水分离，产生的饱和蒸汽通过饱和蒸汽隔离门输送至无燃料烟气过热器饱和蒸汽入口，利用无燃料烟气过热器进行过热处理，过热后蒸汽由无燃料烟气过热器过热蒸汽出口经汽轮机进气门进入汽轮机做功带动发电机发电；做功后乏汽经过凝汽器冷凝为水，通过管道输至加热炉汽化冷却软水箱储存；加热炉汽化冷却软水箱供水口利用加热炉汽化冷却供水系统向加热炉汽化冷却系统供水；b.烟气系统方法流程为:烧结大烟道设置烟气进口调节门系统，烧结大烟道内高温烟气经过烟气进口调节门系统，通过无燃料烟气过热器高温烟气入口进入无燃料烟气过热器；经过换热后烟气由烟气出口遮断门进入烧结大烟道外排；C.循环水系统为:凝汽器所需凝结水由循环水池通过循环水供水系统进入凝汽器内，换热后高温循环水通过管道进入冷却塔进行降温处理，降温后循环水流入循环水池储存，供循环使用；无燃料烟气过热器采用高效螺旋翅片管壳式换热方法，换热器内蒸汽在翅片管内流动，烟气在壳程流动，蒸汽与烟气交叉流动；在无燃料烟气换热器内部特定位置设计的小型可拆卸式烟气遮板，用于增加烟气扰流度，提高换热效果，并起到一定的隔板除尘器作用，适当降低烟气含尘量；无燃料烟气过热器烟气进出口均设计有截止阀门和流量调节阀，用于调整余热回收的烟气量。
[0005]本发明的有益效果:提供一种综合利用钢铁企业富余能源的模式，通过不同工艺系统的合理组合，提高能量梯级利用效果，增加热能利用量。本工艺流程利用烧结高温烟气加热饱和蒸汽，实现稳定高效发电，降低轧钢加热炉工序能耗和烧结工序能耗。本发明采用无燃料过热器对饱和蒸汽进行过热处理，没有引入新的高品质燃料，无燃料消耗。本发明提供的加热炉饱和蒸汽过热发电系统，通过将饱和蒸汽过热发电，避免汽轮机汽蚀，有助于延长汽轮机使用寿命，同时可使汽轮机内效率超过80%，汽轮发电机组机械效率超过96%，发电机效率超过96%。达到预期换热效果，试验中将0.8MPa饱和蒸汽过热成260°C的过热蒸汽；加热炉饱和蒸汽过热后进行发电，提高汽轮机发电机组发电效率，增加发电量，汽轮机进汽含水少，汽机运行稳定，设备寿命长；以40t/h的0.SMPa的饱和蒸汽为例，利用本系统将饱和蒸汽过热到260°C用于发电，可将原设计6MW的发电装机容量提升至7.5MW。按正常年发电7000小时计，每年满负荷运行可多发电1.05X 107kwh，每度电按0.58元计算，可增加收入约609万元。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明实施例工艺流程不意图；
[0007]图2是本发明实施例中部件4无燃料烟气过热器示意图；
[0008]附图中:1.加热炉汽化冷却系统；2.加热炉汽化冷却汽包；3.饱和蒸汽隔离门；
4.无燃料烟气过热器；5.输灰装置；6.汽轮机进气隔离门；7.冷却塔；8.循环水池；9.凝汽器；10.汽轮机；11.发电机；12.烟气进口调节门系统；13.烟气出口遮断门；14.加热炉汽化冷却软水箱；15.加热炉汽化冷却供水系统；16.烧结机；17.烧结机大烟道；18.烟气出口 ；19.饱和蒸汽入口 ；20.高效换热翅片管；21.过热蒸汽出口 ；22.烟气入口 ；23.可拆卸式烟气遮板；24.输灰阀门；25.储灰槽。
[0009]具体实施方法:
[0010]下面结合附图对本发明实施例作进一步详细描述:如图1?图2所示的一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置，包括:加热炉汽化冷却系统1、加热炉汽化冷却汽包2、饱和蒸汽隔离门3、无燃料烟气过热器4、输灰装置5、汽轮机进气隔离门6、冷却塔7、循环水池8、凝汽器9、汽轮机10、发电机11、烟气进口调节门系统12、烟气出口遮断门13、加热炉汽化冷却软水箱14、加热炉汽化冷却供水系统15、烧结机16、烧结机大烟道17 ;无燃料烟气过热器4上包括烟气出口 18、饱和蒸汽入口 19、高效换热翅片管20、过热蒸汽出口21、烟气入22 口、可拆卸式烟气遮板23、输灰阀门24、储灰槽25。加热炉汽化冷却系统I与加热炉汽化冷却汽包2连接；加热炉汽化冷却汽包2的饱和蒸汽管道通过饱和蒸汽隔离门3与无燃料烟气过热器4连通；无燃料烟气过热器4通过汽轮机进气隔离门6与汽轮机10连通；汽轮机10与发电机11连接；汽轮机10的乏汽与凝汽器9连接；凝汽器9的循环水通过管道与冷却塔7连接；冷却塔7与循环水池8连通；凝汽器9的过热蒸汽凝结水通过管路与加热炉汽化冷却软水箱14回水口相连接；加热炉汽化冷却软水箱14的供水口通过加热炉供水系统15与加热炉汽化冷却汽包进水口 2连接；无燃料烟气过热器4的高温烟气入口22通过烟气进口调节系统12与烧结机大烟道17连接，低温烟气出口 18通过烟气出口遮断门13与烧结机大烟道17连接。提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的方法，其蒸汽系统方法为:加热炉汽化冷却系统I产生的汽水混合物进入加热炉汽化冷却汽包2，经加热炉汽化冷却汽包2汽水分离，产生的饱和蒸汽通过饱和蒸汽隔离门3输送至无燃料烟气过热器4饱和蒸汽入口，利用无燃料烟气过热器4进行过热处理，过热后蒸汽由无燃料烟气过热器4过热蒸汽出口经汽轮机进气门6进入汽轮机10做功带动发电机11发电；做功后乏汽经过凝汽器9冷凝为水，通过管道输至加热炉汽化冷却软水箱14储存；加热炉汽化冷却软水箱14供水口利用加热炉汽化冷却供水系统15向加热炉汽化冷却系统I供水。
[0011]其烟气处理方法为:烧结大烟道设置烟气进口调节门系统12，烧结大烟道内高温烟气经过烟气进口调节门系统12，通过无燃料烟气过热器高温烟气入口进入无燃料烟气过热器4;经过换热后烟气由烟气出口遮断门13进入烧结大烟道外排。循环水系统为:凝汽器所需凝结水由循环水池8通过循环水供水系统进入凝汽器9内，换热后高温循环水通过管道进入冷却塔7进行降温处理，降温后循环水流入循环水池8储存，供循环使用。本发明的工作原理是:利用烧结大烟道部分风箱的高温烟气通过无燃料过热系统对低压饱和蒸汽进行过热处理。因饱和蒸汽利用高温烟气过热过程中，水蒸汽焓变远低于水过热成同一状态过热蒸汽的焓变，故该过程所需热量有限，烟气温降较少，烟气量相对较少，不会对后续烟气处理工艺造成影响。
【权利要求】
1.提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置，包括:加热炉汽化冷却系统(I)、加热炉汽化冷却汽包⑵、冷却塔(7)、凝汽器(9)、汽轮机(10)、发电机(11)、加热炉汽化冷却供水系统(15)、烧结机(16)、烧结机大烟道(17);其特征是:还包括饱和蒸汽隔离门(3)、无燃料烟气过热器(4)、输灰装置(5)、汽轮机进气隔离门￠)、循环水池(8)、烟气进口调节门系统(12)、烟气出口遮断门(13)、加热炉汽化冷却软水箱(14);无燃料烟气过热器(4)上包括烟气出口(18)、饱和蒸汽入口(19)、高效换热翅片管(20)、过热蒸汽出口(21)、烟气入(22) 口、可拆卸式烟气遮板(23)、输灰阀门(24)、储灰槽(25);加热炉汽化冷却系统(I)与加热炉汽化冷却汽包(2)连接；加热炉汽化冷却汽包(2)的饱和蒸汽管道通过饱和蒸汽隔离门(3)与无燃料烟气过热器(4)连通；无燃料烟气过热器(4)的下部连接输灰装置(5)，输灰装置(5)由储灰槽(25)和输灰阀门(24)组成；无燃料烟气过热器(4)通过汽轮机进气隔离门(6)与汽轮机(10)连通；汽轮机(10)与发电机(11)连接；汽轮机(10)的乏汽与凝汽器(9)连接；凝汽器(9)的循环水通过管道与冷却塔(7)连接；冷却塔(7)与循环水池(8)连通；凝汽器(9)的过热蒸汽凝结水通过管路与加热炉汽化冷却软水箱(14)回水口相连接；加热炉汽化冷却软水箱(14)的供水口通过加热炉供水系统(15)与加热炉汽化冷却汽包进水口(2)连接；无燃料烟气过热器(4)的高温烟气入口(22)通过烟气进口调节系统(12)与烧结机大烟道(17)连接，低温烟气出口(18)通过烟气出口遮断门(13)与烧结机大烟道(17)连接。
2.如权利要求1所述的一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的装置，其特征在于:烟气进口调节门系统(12)主要包括烧结大烟道插板阀、旁路取风调节阀及配套测量仪表。
3.提供一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的方法，其特征是:a.蒸汽系统方法流程为:加热炉汽化冷却系统(I)产生的汽水混合物进入加热炉汽化冷却汽包(2)，经加热炉汽化冷却汽包(2)汽水分离，产生的饱和蒸汽通过饱和蒸汽隔离门(3)输送至无燃料烟气过热器(4)饱和蒸汽入口，利用无燃料烟气过热器(4)进行过热处理，过热后蒸汽由无燃料烟气过热器(4)过热蒸汽出口经汽轮机进气门(6)进入汽轮机(10)做功带动发电机(11)发电；做功后乏汽经过凝汽器(9)冷凝为水，通过管道输至加热炉汽化冷却软水箱(14)储存；加热炉汽化冷却软水箱(14)供水口利用加热炉汽化冷却供水系统(15)向加热炉汽化冷却系统(I)供水；b.烟气系统方法流程为:烧结大烟道设置烟气进口调节门系统(12)，烧结大烟道内高温烟气经过烟气进口调节门系统(12)，通过无燃料烟气过热器高温烟气入口进入无燃料烟气过热器(4);经过换热后烟气由烟气出口遮断门(13)进入烧结大烟道外排；c.循环水系统为:凝汽器所需凝结水由循环水池(8)通过循环水供水系统进入凝汽器(9)内，换热后高温循环水通过管道进入冷却塔(7)进行降温处理，降温后循环水流入循环水池(8)储存，供循环使用。
4.如权利要求2所述的一种烧结大烟道余热过热加热炉饱和蒸汽的方法，其特征是:无燃料烟气过热器(4)采用高效螺旋翅片管壳式换热方法，换热器内蒸汽在翅片管内流动，烟气在壳程流动，蒸汽与烟气交叉流动；在无燃料烟气换热器(4)内部特定位置设计的小型可拆卸式烟气遮板，用于增加烟气扰流度，提高换热效果，并起到一定的隔板除尘器作用，适当降低烟气含尘量；无燃料烟气过热器(4)烟气进出口均设计有截止阀门和流量调节阀，用于调整余热回收的烟气量。
【文档编号】F27D17/00GK104501608SQ201410655160
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】孙彦强, 刘江, 果乃涛, 孙小青, 陈玉海, 梁建民, 马赛, 杨鹏翔, 张海荣, 张金利, 宋义昭, 张 杰, 杨柳 申请人:北京中冶设备研究设计总院有限公司