专利名称：一种高温炉渣显热发电方法
技术领域：
本发明属于炼铁余热利用技术领域，特别是提供了一种高温炉渣显热发电方法， 采用炉渣成型和格子砖换热技术，实现能源资源的梯级利用。 技术背景钢铁是我国工业的高能耗、高污染企业，无论是在炼铁、烧结、焦化、炼钢、 轧钢等工序均存在很大余热余能潜力。在炼铁高炉上，高温炉渣显热回收利用具有较 大的回收利用空间，有物理热回收和化学热回收方法，其中干法粒化热回收技术和化 学热回收技术是今后的重点发展方向。物理热回收是熔渣释放热量的过程其化学性质 没有发生根本性改变、也没有使其他物质发生化学反应的一种热回收技术，如首钢、 鞍钢等利用高炉冲渣热水给居民区供暖；化学热回收是熔渣随熔渣释放热量的过程其 化学性质发生根本性改变、或使其他物质发生化学反应的一种热回收技术，如高温熔 渣直接生成生产矿棉。干法粒化热回收技术属物理热回收技术，如马钢的风淬粒化技 术已经有成功应用实绩，国外研究较多的是转杯法粒化技术。除此之外，还有一些半 干法技术，如已应用于唐山宝新179m3高炉、太钢4#高炉扩容改造(1650m3)等渣处 理系统的轮法粒化技术，同时渣粒化后可以使用连铸式余热锅炉熔渣热能回收工艺。原有采用水冲渣处理高炉炉渣的技术，尽管工艺过程简单，但是采用湿法能源 利用率低，采用转杯法粒化技术尽管效率高，但是需要高温炉渣的快速旋转，需要消 耗动力较大，技术上不够经济，很少实际应用。为达到高炉炉渣显热的梯级利用，本发明采用物理热回收方法，有别于上面的 干法粒化热回收技术，利用高炉炉渣成型和格子砖换热等技术，将低压低温蒸汽资源 加热为高压高温蒸汽，并推动汽轮机发电。 发明内容本发明的目的是提供一种高温炉渣显热发电方法，利用高温炉渣的物理热，将 低品位的低压低温蒸汽转化为高温高压蒸汽，实现显热转换高品位的电能，满足自发 电使用。本发明所述的高温炉渣显热发电方法，包括高温炉渣成型、组合、换热和发电等 .工艺过程。其牿征在于，利用成型装置将高温炉渣挤压为炉渣格子砖，送入绝热炉通 道内，依次按序按前后炉渣格子砖相同间距排列组合，低温烟气经风机从绝热炉前面 开口进入炉内，经过高温炉渣格子砖加热为高温烟气；炉渣格子砖组由下面链条机带 动，定时向前作间歇运动，前排低温炉渣格子砖按时间间隔5 100分钟送出绝热炉， 后排增加新成型的高温炉渣格子砖与其同步；高温烟气经过余热锅炉将低压低温蒸汽 加热为高温高压饱和蒸汽后，经汽轮机膨胀做功输出电力；换热后低温烟气通过风机 回流，排放的低压蒸汽与低压管网蒸汽汇合后重新进入余热锅炉循环加热。本发明所述的高温炉渣显热发电方法，成型装置由耐高温上下模具构成，其中下 模具为中空方形桶，四边为双层，外四边固定，内四边通过固定的旋转轴可向内移动 5 10mm，上模具为方盖，下表面安装4 8排高强度圆柱体，每排4一8个，直径为 20 40mm。温度为1300 145(TC的高温炉渣由渣管道送入成型装置的下模具，内四边压紧， 经上模具圆柱体压制成炉渣格子砖，利用圆柱体的转动将上模具拔出，下模具内四边 向外移动，炉渣格子砖移出。绝热炉内布置2 4个通道，各通道为并排布置，，前面各与一阀门相连，每个通 道上边炉顶和两侧由绝热耐火材料组成，下边是链条机。高温炉渣格子砖放置绝热炉通道的链条上，链条间隔运动的时间为5 100分钟， 链条上按间隔10 50mm距离水平放置高温炉渣格子砖，格孔方向相同，为水平方向 布置，数量为3 50块，炉渣格子砖与炉顶和两侧间距为2 10mm。绝热炉通道一边侧面前后均有一个炉门，前面为炉渣格子砖出口，后面为炉渣格 子砖入口，炉内炉渣格子砖向前运动间距等于前后两炉渣格子砖距离，前面链条上低 于20(TC的炉渣格子砖移出绝热炉时间，与后面补充放置新压制炉渣格子砖时间一致。绝热炉通道内烟气与炉渣格子砖为间歇换热，分烟气换热期、炉渣格子砖运动期， 两周期往返循环，另一组通道的烟气换热期、炉渣格子砖运动期与之异步。绝热炉通 道内烟气换热期内，前面阀门打开；炉渣格子砖运动期内，前面阀门关闭，烟气流通 停止。温度为1Q0 20(TC的排放烟气，从前面进入绝热炉通道，与链条机的运动反向， 经高温炉渣格子砖格孔，加热为温度1000 130(TC的高温烟气进入余热锅炉。高温烟 气将温度为100 200'C低压蒸汽加热为350 550'C中高压蒸汽，经汽轮机膨胀带动 发电机发电。经余热锅炉换热后，温度为100 20(TC的烟气，经风机回流进入绝热炉内通道， 排放的蒸汽与一个循环泵相连，与管网低压蒸汽汇合后回流余热锅炉。本发明的炉渣格子砖换热采用的循环介质一烟气也可采用空气、C02等气体替 代，对没有低压蒸汽管网的也可采用燃气锅炉产生蒸汽的方法替代。本发明主要利用格子砖成型、热交换原理有效解决高温炉渣的显热利用问题， 与水冲渣方法比较，能源利用更加合理，与风淬、旋转杯等方法比较，具有以下优点1有效利用低温、低压余热资源。 钢铁企业低温烟气和低压蒸汽往往由于品位低的问题无法利用而排放，通过此 技术可以有效解决低压蒸汽的排放和烟气循环利用问题。2热交换过程简单，换热效率高。利用现有的格子砖技术换热，大大提高炉渣显热的回收，同时，由于烟气换热系 数大于空气，故循环介质采用烟气换热效果好，大于提高了换热效率。 3提高炉渣显热利用率采用干法热回收高温炉渣显热，回收效率高。 4可实施性强。利用高温下对炉渣压制成型为炉渣格子砖，将炉渣格子砖放置绝热炉通道内换 热，可迅速预热低温烟气为高温烟气，实施方便。 5可实现大型化此项技术设计简单，可进行大型化设计实现高温炉渣显热梯级利用。
图1为本发明的高温炉渣显热发电流程图。图2为本发明的高温炉渣显热发电示意图。其中，高炉1、压制装置2、绝热炉3、 炉渣格子砖4、链条机5、阀门6、余热锅炉7、循环泵8、凝汽器9、蒸汽轮机IO、 发电机ll、阀门12、循环风机13、阀门14和风机15。图3为本发明的压制装置的上模具结构示意图。其中，圆柱体16。图4为本发明的炉渣格子砖截面示意图。其中，格孔17。图5为本发明的绝热炉内通道系统布置示意图。其中，通道18、通道19、通道 20、阀门21、阀门22和阀门23。
具体实施方式
图2为本发明的高温炉渣显热发电方法的一种具体实施方式
。 本发明的高温炉渣显热发电如图2所示，发电系统由高炉1、压制装置2、绝热 炉3、炉渣格子砖4、链条机5、阀门6、余热锅炉7、循环泵8、凝汽器9、蒸汽轮机 10、发电机11、阀门12、循环风机13、阀门14和风机15构成。由高炉1生成的温 度为1300 145(TC的高温炉渣经压制装置2的上模具的圆柱体16压制为如图4所示 的炉渣格子砖4。将炉渣格子砖4依次放置绝热炉3的通道18、通道19或通道20中，低温烟气 经风机15，经阀门14和阀门12，进入绝热炉3的通道18、通道19或通道20中，如 通道18和19处于换热期，而通道20处于炉渣格子砖运动期，通道'18前阀门21、通 道19前阀门22处于打开状态，而通道20前阀门23处于关闭状态，此时，烟气通过 通道18或19内放置的炉渣格子砖4换热，通道20的前排低于20(TC的炉渣格子砖移 出通道，链条机5的链条带动其内部的其余炉渣格子砖4前移，同时后部补充炉渣格 子砖4，此过程结束后，通道18和19变为炉渣格子砖运动期，而通道20变为换热期。 经绝热炉3加热为高温烟气经余热锅炉7与低压蒸汽进行热交换，换热后烟气经循环 风机13与经风机15的烟气混合后从新进入绝热炉3内换热，经余热锅炉7加热的 350 550中高压蒸汽经汽轮机10膨胀带动发电机11发电。排放的蒸汽经凝汽器9 和循环泵8，与管网低压蒸汽回流汇合后进入余热锅炉7换热。此案例的炉渣格子砖 换热循环介质可采用空气、C02等气体替代，对没有低压蒸汽管网的也可采用燃气锅 炉产生蒸汽的方法替代，循环热交换过程同上。
权利要求
1、一种高温炉渣显热发电方法，包括高温炉渣成型、组合、换热和发电工艺过程；其特征在于，利用成型装置将高温炉渣挤压为炉渣格子砖，送入绝热炉通道内，依次按序按前后炉渣格子砖相同间距排列组合，低温烟气经风机从绝热炉前面开口进入炉内，经过高温炉渣格子砖加热为高温烟气；炉渣格子砖组由下面链条机带动，定时向前作间歇运动，前排低温炉渣格子砖按时间间隔5～100分钟送出绝热炉，后排增加新成型的高温炉渣格子砖与其同步；高温烟气经过余热锅炉将低压低温蒸汽加热为高温高压饱和蒸汽后，经汽轮机膨胀做功输出电力；换热后低温烟气通过风机回流，排放的低压蒸汽与低压管网蒸汽汇合后重新进入余热锅炉循环加热。
2、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，成型装置由耐高温上下模具构 成，其中下模具为中空方形桶，四边为双层，外四边固定，内四边通过固定的旋转轴 向内移动5 10mm，上模具为方盖，下表面安装4 8排高强度圆柱体，每排4一8个， 直径为20 40mm。
3、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，温度为1300 1450'C的高温 炉渣由渣管道送入成型装置的下模具，内四边压紧，经上模具圆柱体压制成炉渣格子 砖，利用圆柱体的转动将上模具拔出，下模具内四边向外移动，炉渣格子砖移出。
4、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，绝热炉内布置2 4个通道， 各通道为并排布置，前面各与一阀门相连，每个通道上边炉顶和两侧由绝热耐火材料 组成，下边是链条机。
5、 根据权利要求1所述的高温炉渣显热发电方法，其特征在于，高温炉渣格子砖 放置绝热炉通道的链条上，链条间隔运动的时间为5 100分钟，链条上按间隔10 50mm距离水平放置高温炉渣格子砖，格孔方向相同，为水平方向布置，数量为3 50 块，炉渣格子砖与炉顶和两侧间距为2 10mm。
6、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，绝热炉通道一边侧面前后均有 一个炉门，前面为炉渣格子砖出口，后面为炉渣格子砖入口，炉内炉渣格子砖向前运 动间距等于前后两炉渣格子砖距离，前面链条上低于200'C的炉渣格子砖移出绝热炉时 间，与后面补充放置新压制炉渣格子砖时间一致。
7、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，绝热炉通道内烟气与炉渣格子 砖为间歇换热，分烟气换热期、炉渣格子砖运动期，两周期往返循环，另一组通道的烟气换热期、炉渣格子砖运动期与之异步；绝热炉通道内烟气换热期内，前面阀门打 开；炉渣格子砖运动期内，前面阀门关闭，烟气流通停止。
8、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，温度为100 20(TC的排放烟 气，从前面进入绝热炉通道，与链条机的运动反向，经高温炉渣格子砖格孔，加热为 温度1000 130(TC的高温烟气进入余热锅炉；高温烟气将温度为100 20(TC低压蒸汽 加热为350 550'C中高压蒸汽，经汽轮机膨胀带动发电机发电。
9、 根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，经余热锅炉换热后，温度为 100 20(TC的烟气，经风机回流进入绝热炉内通道，排放的蒸汽与一个循环泵相连， 与管网低压蒸汽汇合后回流余热锅炉。
全文摘要
一种高温炉渣显热发电方法，属于炼铁余热利用技术领域。包括高温炉渣成型、组合、换热和发电等工艺过程。利用成型装置将高温炉渣挤压为炉渣格子砖，送入绝热炉通道内，依次按序按前后炉渣格子砖相同间距排列组合，低温烟气经风机从绝热炉前面开口进入炉内，经过高温炉渣格子砖加热为高温烟气；炉渣格子砖组由下面链条机带动，定时向前作间歇运动，前排低温炉渣格子砖按时间间隔5～100分钟送出绝热炉，后排增加新成型的高温炉渣格子砖与其同步；高温烟气经过余热锅炉将低压低温蒸汽加热为高温高压饱和蒸汽后，经汽轮机膨胀做功输出电力；换热后低温烟气通过风机回流，排放的低压蒸汽与低压管网蒸汽汇合后重新进入余热锅炉循环加热。
文档编号F01K11/02GK101597656SQ20091008967
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者王卫平, 陈冠军, 马金芳 申请人:首钢总公司