一种间歇炼钢电弧炉的余热利用装置及其余热利用方法与流程

本发明涉及一种余热利用装置，具体地说，是涉及一种间歇炼钢电弧炉的余热利用装置。本发明还涉及上述间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法。

背景技术：
大型炼钢电弧炉由于环保除尘的需要，炉内的高温高浓度CO烟气需从炉顶孔排出，烟气中含有大量的物理热和化学热，在连续炼钢时已得以应用。但在国内外重型机械厂，由于电弧炉炼钢采取间歇方式进行生产，烟气断续排出热源得不到连续供给，烟气中的余热尚未获得成功利用。

技术实现要素：
本发明目的是要解决大型炼钢电弧炉间歇炼钢时，炉内断续排出的高温高浓度CO烟气中大量物理热和化学热的利用问题，提供一种间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，实现了对间歇炼钢电弧炉所产余热的利用。本发明还提供一种上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法。为了实现上述目的，本发明的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置包括：间歇炼钢电弧炉系统和补水系统；间歇蒸汽系统，与所述间歇炼钢电弧炉系统和补水系统分别相连接；锅炉蒸汽补给系统，与所述补水系统相连接；以及用汽系统，与所述间歇蒸汽系统通过第一蒸汽调节阀相连接且与所述锅炉蒸汽补给系统通过第二蒸汽调节阀相连接；其中，所述间歇蒸汽系统和所述锅炉蒸汽补给系统分别向所述用汽系统提供蒸汽，且通过所述第一蒸汽调节阀和所述第二蒸汽调节阀的控制保持提供给所述用汽系统的蒸汽流量总和不变。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述锅炉蒸汽补给系统包括热备锅炉蒸汽补给子系统，所述第二蒸汽调节阀包括第二热备蒸汽调节阀，所述热备锅炉蒸汽补给子系统与所述用汽系统通过所述第二热备蒸汽调节阀相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，还包括热备单向蒸汽调节阀，所述热备锅炉蒸汽补给子系统与所述间歇蒸汽系统通过所述热备单向蒸汽调节阀相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述锅炉蒸汽补给系统还包括常备锅炉蒸汽补给子系统，所述第二蒸汽调节阀还包括第二常备蒸汽调节阀，所述常备锅炉蒸汽补给子系统与所述用汽系统通过所述第二常备蒸汽调节阀相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，还包括常备单向蒸汽调节阀，所述常备锅炉蒸汽补给子系统与所述间歇蒸汽系统通过所述常备单向蒸汽调节阀相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述间歇蒸汽系统包括低压蒸汽子系统和中压蒸汽子系统，所述低压蒸汽子系统包括低压蒸汽蒸发器，所述中压蒸汽子系统包括中压蒸汽蒸发器，所述补水系统包括依次相连接的除氧器、除氧水箱和补水预热器，所述补水预热器分别与所述低压蒸汽蒸发器、所述中压蒸汽蒸发器、所述锅炉蒸汽补给系统相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述低压蒸汽子系统还包括低压蒸汽包，所述低压蒸汽包分别与所述补水预热器和除氧器相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述中压蒸汽子系统还包括中压蒸汽包和蓄热器，所述中压蒸汽包分别与所述中压蒸汽蒸发器和所述蓄热器相连接，所述蓄热器与所述用汽系统通过所述第一蒸汽调节阀相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述用汽系统包括分汽包、用汽蒸汽调节阀和蒸汽喷射真空泵，所述蒸汽调节阀连接在所述蒸汽包和所述蒸汽喷射真空泵之间，所述第一蒸汽调节阀和所述第二蒸汽调节阀分别与所述分汽包相连接。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置，其中，所述用汽系统还包括与所述分汽包相连接的水加热用汽设备。本发明的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法包括如下步骤：S100，间歇蒸汽系统利用间歇炼钢电弧炉系统产生的间歇高温烟气的热量生成第一蒸汽，锅炉蒸汽补给系统利用燃料燃烧生成第二蒸汽；S200，控制第一蒸汽调节阀，使间歇蒸汽系统向用汽系统提供的第一蒸汽的流量从满负荷到渐变减少至零；控制第二蒸汽调节阀，使锅炉蒸汽补给系统向用汽系统提供的第二蒸汽的流量同步渐变从零增大到满负荷，以实现对间歇炼钢电弧炉余热的利用的同时保证提供给用汽系统的蒸汽总流量不变；S300，在进行所述步骤S100和S200的同时，补水系统向间歇蒸汽系统和锅炉蒸汽补给系统提供补给水。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S100中还包括如下步骤：锅炉蒸汽补给系统设置为热备锅炉蒸汽补给子系统，热备锅炉蒸汽补给子系统向用汽系统提供第二蒸汽。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S100中还包括如下步骤：热备锅炉蒸汽补给子系统通过热备锅炉蒸汽补给子系统与间歇蒸汽系统之间设置的一热备单向蒸汽调节阀向间歇蒸汽系统进行预充蒸汽。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S100中还包括如下步骤：锅炉蒸汽补给系统设置为热备锅炉蒸汽补给子系统和常备锅炉蒸汽补给子系统，热备锅炉蒸汽补给子系统与常备锅炉蒸汽补给子系统共同向用汽系统提供第二蒸汽。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S100中还包括如下步骤：常备锅炉蒸汽补给子系统通过常备锅炉蒸汽补给子系统与间歇蒸汽系统之间设置的一常备单向蒸汽调节阀向间歇蒸汽系统进行预充蒸汽。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S300中还包括如下步骤：间歇蒸汽系统设置为中压蒸汽子系统和低压蒸汽子系统，补水系统制备的软化水同时满足低压蒸汽子系统、中压蒸汽子系统、热备锅炉蒸汽补给子系统和常备锅炉蒸汽补给子系统对补给水量的要求。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S300中还包括如下步骤：低压蒸汽子系统生成的低压蒸汽同时满足低压蒸汽子系统、中压蒸汽子系统、热备锅炉蒸汽补给子系统和常备锅炉蒸汽补给子系统对补给水温度的要求。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S200还包括如下步骤：锅炉蒸汽补给系统和间歇蒸汽系统共用一分汽包。上述的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，其中，所述步骤S100还包括如下步骤：锅炉蒸汽补给系统使用的燃料为可燃气体、燃料油或燃煤。本发明的有益功效在于，本发明在连续炼钢电弧炉烟气余热锅炉蒸汽生产系统的基础之上，再增设锅炉蒸汽补给系统，并对这两路蒸汽进行并联逆向渐变定流量自动控制，以备用汽系统在电弧炉间歇炼钢时，对余热锅炉产汽系统实时进行蒸汽的补给直至取而代之，以实现对间歇炼钢电弧炉炉内所排高温高浓度CO烟气余热的利用。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。附图说明图1为本发明第一实施例间歇炼钢电弧炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽工艺流程简图；图2为本发明第一实施例间歇炼钢电弧炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽工艺系统原理图；图3为本发明第二实施例间歇炼钢电弧炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽工艺流程简图；图4为本发明第三实施例间歇炼钢电弧炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽工艺流程简图；图5为本发明的间歇炼钢电弧炉的余热利用方法的步骤图。其中，附图标记100间歇炼钢电弧炉系统101间歇炼钢电弧炉102烟气沉降池103抽风机104袋式除尘器105烟囱200补水系统201软化水源202除氧器203除氧水箱204补水预热器300低压蒸汽子系统301低压蒸汽蒸发器302低压蒸汽包400中压蒸汽子系统401中压蒸汽蒸发器402中压蒸汽包403蓄热器500热备锅炉蒸汽补给子系统600常备锅炉蒸汽供给子系统700用汽系统701分汽包702蒸汽调节阀703蒸汽喷射真空泵702＇蒸汽调节阀703＇蒸汽喷射真空泵702＂蒸汽调节阀703＂蒸汽喷射真空704其它用汽点810第一蒸汽调节阀820第二蒸汽调节阀821第二热备蒸汽调节阀822第二常备蒸汽调节阀830热备单向蒸汽调节阀840常备单向蒸汽调节阀具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。本发明的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置在连续炼钢电弧炉烟气余热锅炉蒸汽生产系统的基础之上，再增设处于热备状态的燃气锅炉蒸汽生产系统，并对这两路蒸汽进行并联逆向渐变定流量自动控制，以备用汽系统在电弧炉间歇炼钢时，对余热锅炉产汽系统实时进行蒸汽的补给直至取而代之，以实现对间歇炼钢电弧炉炉内所排高温高浓度CO烟气余热的利用。如图1和图2所示，本发明的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置包括间歇炼钢电弧炉系统100、补水系统200、间歇蒸汽系统、锅炉蒸汽补给系统和用汽系统700。间歇蒸汽系统与间歇炼钢电弧炉系统100相连接，且间歇蒸汽系统和锅炉蒸汽补给系统分别与补水系统200相连接，用汽系统700与间歇蒸汽系统通过第一蒸汽调节阀810相连接，且与锅炉蒸汽补给系统通过第二蒸汽调节阀820相连接。补水系统200分别向间歇蒸汽系统和锅炉蒸汽补给系统提供补给水，间歇炼钢电弧炉系统100间歇排放高温高浓度CO烟气，间歇蒸汽系统利用间歇炼钢电弧炉系统100间歇排放高温高浓度CO烟气生成第一蒸汽，锅炉蒸汽补给系统利用燃料燃烧生成第二蒸汽，以分别向用汽系统700提供蒸汽。其中，通过第一蒸汽调节阀810和第二蒸汽调节阀820的控制保持间歇蒸汽系统和锅炉蒸汽补给系统共同提供给用汽系统700的蒸汽流量总和不变，以达到对间歇炼钢电弧炉系统100所排放高温高浓度CO烟气的有效利用。上述的燃料可为各种可燃气体、各种燃料油、各种燃煤。具体地，如图所示，本发明的间歇炼钢电弧炉系统100包括间歇炼钢电弧炉101、烟气沉降池102、抽风机103、袋式除尘器104和烟囱105。间歇炼钢电弧炉101和烟气沉降池102相连，抽风机103、袋式除尘器104和烟囱105依次相连，间歇蒸汽系统连接在烟气沉降池102和抽风机103之间。间歇炼钢电弧炉101炉内排除的高温高浓度CO烟气，在烟气沉降室102进行燃烧生成高温废气，高温废气通过间歇蒸汽系统，再经抽风机103、袋式除尘器104、烟囱105以低于国家排放浓度标准排入大气。补水系统200包括依次相连接的软化水源201、除氧器202、除氧水箱203和补水预热器204。间歇蒸汽系统包括低压蒸汽子系统300和中压蒸汽子系统400。低压蒸汽子系统300包括互相连接的低压蒸汽蒸发器301和低压蒸汽包302。中压蒸汽子系统400包括依次相连接的中压蒸汽蒸发器401、中压蒸汽包402和蓄热器403。用汽系统700包括分汽包701、用汽蒸汽调节阀701和蒸汽喷射真空泵703，用汽蒸汽调节阀702连接在分汽包701和蒸汽喷射真空泵703之间。图1所示的实施例中，锅炉蒸汽补给系统包括热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600。其中，烟气沉降池102与中压蒸汽蒸发器401相连接，中压蒸汽蒸发器401与低压蒸汽蒸发器301相连，低压蒸汽蒸发器301与抽风机103相连接，即高温废气先后通过中压蒸汽蒸发器401和低压蒸汽蒸发器301，再经抽风机103、袋式除尘器104、烟囱105以低于国家排放浓度标准排入大气。补水预热器204分别与中压蒸汽蒸发器401、低压蒸汽蒸发器301、热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600相连接。其中，软化水源201制备的软化水，经除氧器202除氧后，进入除氧水箱203，再由补水预热器204以分别满足低压蒸汽蒸发器301、中压蒸汽蒸发器401、热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600的燃气锅炉对水量的补给要求。其中，低压蒸汽包302与补水预热器204、除氧器202分别相连接。由补水系统200所提供的软化水，间歇炼钢电弧炉101所提供的高温废气，在低压蒸汽蒸发器301进行热交换生成低压蒸汽，经低压蒸汽包302分别向除氧器202和补水预热器204提供热量，以达到低压蒸汽蒸发器301、中压蒸汽蒸发器401、热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600的燃气锅炉对水温度的补给要求。由补水系统200所提供的软化水，间歇炼钢电弧炉101所提供的高温废气，在中压蒸汽蒸发器401进行热交换生成中压蒸汽，经中压蒸汽包402进入蓄热器403，蓄热器403通过第一蒸汽调节阀810与用汽系统700的分汽包701相连接，以按照用汽系统700的用汽要求提供蒸汽。热备锅炉蒸汽补给子系统500的燃气锅炉处于并联热备状态，第二蒸汽调节阀820包括第二热备蒸汽调节阀821，热备锅炉蒸汽补给子系统500通过第二热备蒸汽调节阀821与用汽系统700的分汽包701相连接，热备锅炉蒸汽补给子系统500所产生的第二蒸汽通过第二热备蒸汽调节阀821按用汽系统700的补给要求提供蒸汽。对中压蒸汽子系统400和热备锅炉蒸汽补给子系统500采取并联逆向渐变定流量自动控制，分别通过第一蒸汽调节阀810和第二热备蒸汽调节阀821，向用汽系统700进行蒸汽的供给和补给。并联逆向渐变定流量自动控制是在保持蒸汽流量不变的前提下，先由中压蒸汽子系统400从满负荷到渐变减少至零，再由热备锅炉蒸汽补给子系统500同步渐变从零增大到满负荷的方式进行蒸汽的供与补，以实现对间歇炼钢电弧炉101余热的利用。另，热备锅炉蒸汽补给子系统500与间歇蒸汽系统的中压蒸汽子系统400的蓄热器403通过热备单向蒸汽调节阀830相连接。热备锅炉蒸汽补给子系统500所产蒸汽通过热备单向蒸汽调节阀830向蓄热器403预充蒸汽，这样间歇炼钢电弧炉101所产的中压蒸汽可随产随用，以提高余热的利用率。常备锅炉蒸汽补给子系统600的燃气锅炉处于常备状态，第二蒸汽调节阀820还包括第二常备蒸汽调节阀822，常备锅炉蒸汽补给子系统600通过第二常备蒸汽调节阀822与用汽系统700的分汽包701相连接。常备锅炉蒸汽补给子系统600与热备锅炉蒸汽补给子系统500配合使用，以用于用汽点较多的炼钢企业。如图3所示，常备锅炉蒸汽补给子系统600与间歇蒸汽系统的中压蒸汽子系统400的蓄热器403通过常备单向蒸汽调节阀840相连接。常备锅炉蒸汽补给子系统600可与热备锅炉蒸汽补给子系统500进行互换交替使用，以增加生产的灵活性。如图4所示，本实施例中未设常备燃气锅炉蒸汽供给子系统，只设置了热备锅炉蒸汽补给子系统500，以用于用汽点较少的炼钢企业。本发明中，分汽包701为间歇蒸汽系统的余热锅炉和锅炉蒸汽补给系统的燃气锅炉所共用。蒸汽调节阀702、702＇、703＂对蒸汽流量的进行调节，以分别满足蒸汽喷射真空泵703、703＇、703＂对蒸汽流量的要求。此外，还对蒸汽压力进行调节，以便设在远处的蒸汽喷射真空泵对蒸汽压力的调节。其中，蒸汽喷射真空泵703、703＇、703＂可任由一台单用或二台同时使用。其它用汽点704为与分汽包701相连接的水加热用汽设备，用于对洗浴水、开水等的加热。如图5所示，本发明的间歇炼钢电弧炉的余热利用装置的余热利用方法，包括如下步骤：S100，间歇蒸汽系统利用间歇炼钢电弧炉系统产生的间歇高温烟气的热量生成第一蒸汽，锅炉蒸汽补给系统利用燃料燃烧生成第二蒸汽；S200，控制第一蒸汽调节阀，使间歇蒸汽系统向用汽系统提供的第一蒸汽的流量从满负荷到渐变减少至零；控制第二蒸汽调节阀，使锅炉蒸汽补给系统向用汽系统提供的第二蒸汽的流量同步渐变从零增大到满负荷，以实现对间歇炼钢电弧炉余热的利用的同时保证提供给用汽系统的蒸汽总流量不变；S300，在进行步骤S100和S200的同时，补水系统向间歇蒸汽系统和锅炉蒸汽补给系统提供补给水。其中，步骤S100中还包括如下步骤：锅炉蒸汽补给系统设置为热备锅炉蒸汽补给子系统500，热备锅炉蒸汽补给子系统500向用汽系统700提供第二蒸汽。热备锅炉蒸汽补给子系统500通过热备锅炉蒸汽补给子系统500与间歇蒸汽系统的中压蒸汽子系统400的蓄热器403之间设置的热备单向蒸汽调节阀830向间歇蒸汽系统进行预充蒸汽。锅炉蒸汽补给系统设置为热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600，热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600共同向用汽系统700提供第二蒸汽。常备锅炉蒸汽补给子系统600通过常备锅炉蒸汽补给子系统600与间歇蒸汽系统的中压蒸汽子系统400的蓄热器403之间设置的常备单向蒸汽调节阀840向间歇蒸汽系统进行预充蒸汽。热备锅炉蒸汽补给子系统500与常备锅炉蒸汽补给子系统600可进行互换交替使用地向蓄热器403进行预充蒸汽。补水系统200制备的软化水同时满足低压蒸汽子系统300、中压蒸汽子系统400、热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统300对补给水量的要求。低压蒸汽子系统300生成的低压蒸汽同时满足低压蒸汽子系统300、中压蒸汽子系统400、热备锅炉蒸汽补给子系统500和常备锅炉蒸汽补给子系统600对补给水温度的要求。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。