一种基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统的制作方法

本发明涉及钢铁行业的节能技术领域，具体地说，涉及一种基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统。

背景技术：

钢铁企业在冶炼工序中存在大量的余热、余能资源。近些年来，各钢铁企业均逐步重视钢厂余热资源的回收利用，并取得了一定成效。但是，由于工程建设一般都是分体建设，各工序在建设分包时都是分开独立的，各个工序自身的工艺系统可能已优化设计，但是由于各个冶炼工序之间的系统并未统筹，各个工序中的余热资源之间缺少集成优化和整体布局，导致能源未得到最优化利用，造成了一定程度的能源损失。随着钢铁企业对节能减排的日益重视，如何对钢厂各工序间的余热系统进行集成耦合，以实现钢厂余热利用系统的整体优化，提高余热资源的综合利用效率，已经成为炼钢企业日益关心的问题。

在钢厂各冶炼工序中，炼钢工序和轧钢工序是相邻的两道工序，但截至目前的余热利用系统都是单独设置的，没有综合利用炼钢炉和轧钢加热炉的余热。

技术实现要素：

本发明拟构建一种基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统，对炼钢炉余热资源和轧钢加热炉余热资源进行整合并加以优化利用，可产生较为可观的经济收益，具有重要的实际意义。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统，包括炼钢炉余热回收装置1、轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9、轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4、蓄热器2、汽轮机10、发电机11，其中，所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4沿着烟气流程设置在轧钢加热炉的空气预热装置和煤气预热装置之后，炼钢炉余热回收装置1产生的间断蒸汽经蓄热器处理后形成稳定蒸汽进入设置在轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道中的过热器41，轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9产生的饱和蒸汽以及轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4产生的饱和蒸汽汇集进入所述过热器41，过热器41的出汽口与汽轮机10连接，所述汽轮机与所述发电机11连接，蒸汽冲转汽轮机组做功，从而带动发电机发电。

优选地，所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4中设置有顺次连通的过热器41、高压蒸发器42、高压省煤器43、低压蒸发器44和低压省煤器45，其中，低压锅筒-除氧器5通过出水管53与给水泵6的进水口连通，所述给水泵的出水口与所述高压省煤器43的进水口连通，所述高压省煤器43通过管道75向所述高压锅筒7供水，高压锅筒7通过第一下降管71与所述高压蒸发器42的进水口连通，所述高压蒸发器的出汽口通过第一上升管74与所述高压锅筒7的上升管口连通，形成汽水自然循环回路；高压锅筒7通过第二下降管72与热水循环泵8的进水口连通，所述热水循环泵的出水口与所述轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9的进水口连通，所述轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9的出汽口通过第二上升管73与所述高压锅筒7的上升管口连通，形成汽水强制循环回路，而高压锅筒7产生的饱和蒸汽、炼钢炉余热回收装置1产生并经蓄热器处理后的稳定蒸汽汇集到蒸汽母管3内，所述蒸汽母管的出汽口和过热器连通。

优选地，低压锅筒-除氧器5通过第三下降管52与所述低压蒸发器44的进水口连通，所述低压蒸发器44的出汽口通过第三上升管54与所述低压锅筒-除氧器5的上升管口连通，形成汽水自然循环回路。

优选地，汽轮机10的排汽口与凝汽器12、凝结水泵13的进水口沿着汽水流程顺次连通，其中，所述凝结水泵13出水口的凝结水管道分为两路，一路与所述炼钢炉余热回收装置1的进水口连通，另一路经低压省煤器45预热后进入低压锅筒-除氧器5内。

优选地，所述蒸汽母管3上分出一个支路管道55，与所述低压锅筒-除氧器5的辅助加热蒸汽接口连通。

优选地，所述过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压蒸发器、低压省煤器均采用逆流布置。

优选地，所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道是内置换热面的烟道或集成的余热锅炉。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示本发明实施例的基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统的示意图。

其中，炼钢炉余热回收装置1、蓄热器2、蒸汽母管3、轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4、过热器41、高压蒸发器42、高压省煤器43、低压蒸发器44、低压省煤器45、低压锅筒-除氧器5、给水泵6、高压锅筒7、热水循环泵8、轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9、汽轮机10、发电机11、凝汽器12、凝结水泵13、第一下降管71、第二下降管72、第二上升管73、第一上升管74、管道75、管道51、第三下降管52、出水管53、第三上升管54。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。需要说明的是，所述高压、低压是为了区分汽水系统两个压力等级而进行的区分命名(如：高压蒸汽、低压蒸汽的压力分别设计为1.6MPa、0.5MPa)，并非绝对高压(如9.81MPa)、绝对低压(如0.8MPa)，并且，以下汽水流动方向均按图中箭头所示方向流动。

针对炼钢主厂房与轧钢主厂房紧邻的有利条件，本发明将炼钢炉与轧钢加热炉的余热资源进行优化集成，构建了一种基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统。本发明尤其适用于轧钢加热炉燃用较高热值煤气的情况，或者掺混高热值煤气比例较高的情况。由于煤气热值较高，所以空气和煤气所需预热温度都不是很高，甚至只需预热空气而不需预热煤气，使得空气(或煤气)预热装置后的烟气温度较高。基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统主要包括炼钢炉余热回收装置1、轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9、轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4、汽轮机10、发电机11。所述炼钢炉余热回收装置可以是电炉余热回收装置，也可以是转炉余热回收装置或者电转炉余热回收装置。将炼钢炉余热回收装置1产生的饱和蒸汽、轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置9产生的饱和蒸汽以及轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4产生的饱和蒸汽进行汇集，然后一同送入设置在轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4中的过热器41中进行过热处理，获得过热蒸汽，最后送往汽轮机10，所述汽轮机与所述发电机连接，蒸汽冲转汽轮机组做功带动发电机11发电，实现了炼钢炉与轧钢加热炉的余热集成发电。

下面结合图1详细说明其具体工艺流程。所述炼钢炉余热回收装置1通过蒸汽管道与所述蓄热器2连通，将炼钢炉余热回收装置1产生的间断蒸汽送入所述蓄热器，所述蓄热器2的蒸汽出口与所述蒸汽母管3连通，蓄热器2用于稳定蒸汽，将间断产生的饱和蒸汽转换为连续输出的饱和蒸汽。

所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4沿着烟气流程设置在常规的轧钢加热炉的空气预热装置和煤气预热装置之后，用于吸收剩余热量。所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4中设置有沿着烟气流程顺次连通的过热器41、高压蒸发器42、高压省煤器43、低压蒸发器44和低压省煤器45。特别地，所述过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压蒸发器、低压省煤器均采用逆流布置，可以得到较高的换热效率。

低压锅筒-除氧器5是低压锅筒和除氧器的组合，除氧器安装于低压锅筒的上方，低压锅筒兼作除氧水箱。所述低压锅筒-除氧器5的出水口通过出水管53与所述给水泵6的进水口连通，所述给水泵的出水口与所述高压省煤器43的进水口连通。所述高压省煤器43的出水口通过管道75与所述高压锅筒7的进水口连通，向高压锅筒7供水。所述高压锅筒7通过第一下降管71与高压蒸发器42的进水口连通，所述高压蒸发器42的出汽口通过第一上升管74与所述高压锅筒7的上升管口连通，形成汽水自然循环回路。

高压锅筒7通过第二下降管72与所述热水循环泵8的进水口连通，所述热水循环泵的出水口与所述轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置的进水口连通，所述轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置的出汽口通过第二上升管73与所述高压锅筒7的上升管口连通，形成汽水强制循环回路。而高压锅筒7产生的蒸汽通过管道76汇集到蒸汽母管3内。

蒸汽母管3与过热器41、所述汽轮机10、所述凝汽器12以及所述凝结水泵13沿着汽水流程顺次连通，其中过热器41的作用是将蒸汽母管3送来的饱和蒸汽转换为过热蒸汽，而凝汽器12则将汽轮机10的排汽冷凝成凝结水，并经凝结水泵13加压后输送到各余热回收装置的进水口，具体地说，所述凝结水泵13的出口凝结水管道分为两路，一路与所述炼钢炉余热回收装置1的进水口连通，另一路与低压省煤器45的进水口连通。所述低压省煤器45的出水口通过管道51与所述低压锅筒-除氧器5的进水口连通。

所述低压锅筒-除氧器5通过第三下降管52与低压蒸发器44的进水口连通，所述低压蒸发器44的出汽口通过第三上升管54与所述低压锅筒-除氧器的上升管口连通，形成一个自然循环回路。

此外，所述蒸汽母管3上分出一个支路管道55，与所述低压锅筒-除氧器5的辅助加热蒸汽接口连通。

此外，所述凝汽器设置有补水口，以补充余热回收系统中损失掉的汽水。

此外，所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4位于轧钢加热炉的出口烟道的下游，所述轧钢加热炉尾部烟气余热回收烟道4可以是通常的烟道，并在烟道内设置换热面，也可以是集成的余热锅炉。

综上所述，本发明的基于炼钢炉与轧钢加热炉余热集成的发电系统具有以下有益效果：

(1)与炼钢炉和轧钢加热炉余热回收独立设置的常规方式相比，本发明通过系统集成实现了炼钢炉和轧钢加热炉的余热集中利用，整套热力系统更加紧凑，布局更加精细，投资成本更低；此外，对于炼钢炉余热回收产生的饱和蒸汽而言，本发明实现了炼钢炉余热饱和蒸汽的过热，较常规的炼钢炉余热饱和蒸汽只能采用饱和蒸汽发电的方式相比，不仅可提高汽轮机的运行效率，而且还可改善汽轮机的工作环境(提高蒸汽干度)，延长汽轮机叶片的使用寿命。

(2)对于轧钢加热炉的余热资源，本发明将轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却系统和轧钢加热炉尾部烟气余热回收系统进行整合，统一布局，采用轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却装置和轧钢加热炉尾部烟气余热回收装置共用锅筒和除氧器的方式，较常规的轧钢加热炉余热回收模式有明显的简化，总投资大幅降低；此外，在进行轧钢加热炉炉底水梁汽化冷却系统和轧钢加热炉尾部烟气余热回收系统的优化设计时，结合加热炉炉底水梁汽化冷却和尾部烟道余热回收的各自特点，将汽水循环系统设计成自然循环+强制循环的复合循环方式，在保证系统安全可靠的条件下兼顾到系统的节能运行；整套余热发电系统的设计，以及各个设备之间的连接关系，均是综合系统的安全性和热经济性后的最优化布局。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。