专利名称：：带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及转炉烟气净化回收及余热发电(利用)领域，具体而言是涉及一种带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统。
背景技术：
：钢铁企业在大量消耗煤炭、电力等能源的同时产生大量的尾气，其中富含大量余热、余能(转炉煤气的化学能、压力能等)等二次能源。氧气顶吹转炉在炼钢过程中产生大量的高温烟气(转炉出口处1400-1600°C)，一般通过汽化冷却换热产生蒸汽部分地回收其余热，但由于转炉炼钢过程的特点，其产生的高温烟气具有间歇性，蒸汽参数波动幅度很大，给蒸汽的有效利用增加了难度。另外，转炉产生的高温烟气主要成分为一氧化碳且含有大量的小颗粒粉尘，在间歇生产过程中，处理不好极易发生煤气爆炸。因此，有效、安全地利用转炉烟气余热、余能发电是当前炼钢工艺余热利用的一个技术难题。我国大多数炼钢企业的转炉煤气余热、余能回收利用率仅为30-50%，转炉煤气的放散率也将近40%(董会忠，等.钢铁行业能源综合利用的工业生态学分析[J]，冶金能源，2008，27(2):3-6，15)。目前，我国大型炼钢转炉企业对转炉烟气的处理主要方法分为两种湿法净化回收工艺(0G法)和干法净化回收工艺(LT法)。上述两种处理方法都是以保证生产运行和回收煤气为出发点，而没有重点考虑烟气的显热回收和转炉煤气资源的综合利用。而对于许多小型炼钢转炉企业而言，几乎不对转炉烟气进行任何处理，直接放散排空，不仅造成烟气余热、转炉煤气等二次能源的严重浪费，增加生产能耗，并且严重污染生态环境。目前，已有以下几种具有代表性的炼钢转炉烟气余热(能)回收发电方案一、江西新余钢铁有限公司提出转炉烟气余热饱和蒸汽发电系统，利用汽化冷却烟道冷却换热高温烟气，产生饱和蒸汽，推动汽轮机组发电。该方案利用蓄能器调节蒸汽的波动性，但其只能对转炉烟气的高温部分的余热进行回收，而转炉烟气经过汽化冷却烟道后的温度依然有800-1000°C，这部分的余热资源则没有得到有效的利用，况且饱和蒸汽的温度和压力较低，其含湿量较高，易凝结为水，可能对汽轮机叶片的正常运行造成很大的危害，系统发电效率较低。另外，转炉的间歇性使得烟气余热回收过程中极可能渗入空气，而存在安全隐患(曹武，韩慧珍.炼钢转炉烟气余热饱和蒸汽发电[J]，煤气与热力，2005，25(9):56-57)。二、中国专利CN1971190A公开了一种炼钢转炉余热废气发电装置，将由汽化冷却烟道产生的饱和蒸汽再以转炉煤气为燃料加热成过热蒸汽后发电。该方案相对于转炉烟气余热饱和蒸汽发电系统，提高了蒸汽参数，提高了发电效率，但是该方案没有考虑转炉的间歇性使得烟气余热回收过程中极可能渗入空气，而易引起转炉煤气爆炸的安全隐患；且未对转炉煤气进行净化处理，对过热器的传热性能影响较大。三、中国专利CN1597999A公开了一种转炉煤气和余热蒸汽综合利用发电装置。该方案是利用转炉煤气燃烧产生蒸汽与转炉余热锅炉蒸汽综合发电，有效利用转炉煤气和余热蒸汽。但是该方案的不足之处，转炉煤气具有不连续性，这使得燃烧室处于间歇运行的状态，一方面影响了蒸汽的回收量，另一方面燃烧室的急冷急热造成装置热胀冷缩频繁，严重影响了装置的使用寿命。另外，转炉烟气余热回收过程中极可能渗入空气，该方案没有提出消除煤气爆炸的有效措施。四、中国专利CN1971191A公开了一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法，是一种干法除尘及转炉烟气余能回收工艺。炼钢转炉产生的高温烟气通过汽化冷却烟道产生饱和蒸汽，由过热器将饱和蒸汽过热成过热蒸汽，用于发电，同时回收洁净的转炉煤气。其显著的特点是在炼钢转炉非吹炼期，将收集的转炉煤气返回到烟罩与汽化冷却烟道之间的燃烧室与空气进行混合燃烧，产生1500°C以上的高温烟气，保证蒸汽的连续回收，并控制燃烧后烟气中的氧含量低于1%。该方法利用燃烧降低转炉间歇生产过程中烟道内烟气的氧含量，并且使余能回收连续化，提高安全性，延长装置的使用寿命。但是该方法的侧重点是净化、回收转炉煤气，并且其未能提出完整的余能发电装置。
发明内容本实用新型的目的在于，针对转炉炼钢过程间隙、不连续的特点而造成转炉烟气余热资源难以工业化利用的难题，以及转炉烟气净化回收过程中造成大量高温余热资源(800-1000°C)白白浪费的现状，而提出一种带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统。在不影响炼钢生产的前提下，充分利用转炉烟气余热和转炉煤气资源(化学能)，产生相对连续、稳定的过热蒸汽推动汽轮机组发电，最大限度地利用炼钢生产过程中的余热、余能，降低炼钢生产能耗，提高企业的经济效益及改善生态环境。为实现上述方案，本实用新型采用了如下技术方案一种带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，包括炼钢转炉、转炉烟气活动烟罩、汽化冷却烟道、烟道式余热锅炉、汽轮发电机组、布袋除尘器和转炉烟气净化回收系统以及相关辅助设备，转炉烟气活动烟罩设在转炉烟气出口，转炉烟气活动烟罩与汽化冷却烟道连接，汽化冷却烟道的烟气出口和烟道式余热锅炉烟气入口连接，余热锅炉烟气出口和布袋除尘器连接，布袋除尘器连接转炉烟气净化回收系统，汽化冷却烟道和余热锅炉产生的饱和蒸汽送入锅炉汽包中，锅炉产生的过热蒸汽，推动汽轮机组发电；在所述转炉烟气活动烟罩上方的汽化冷却烟道的入口处和汽化冷却烟道的出口处，分别设有水冷式插板阀，在所述烟道式余热锅炉的前部设有水冷沉降室，前置沉降室外侧设有煤气燃烧器，所述转炉烟气净化回收系统中设有转炉煤气罐，用于收集转炉烟气中经过净化、冷却后的转炉煤气，转炉煤气罐与煤气燃烧器连接，将转炉煤气引入煤气燃烧器。在转炉炼钢吹氧期开启转炉烟气活动烟罩上方的水冷式插板阀，高温烟气首先在汽化冷却烟道冷却换热产生饱和蒸汽，之后转炉烟气以垂直方式进入余热锅炉，先在带有水冷壁面的前置沉降室内进行预除尘，然后进入水平炉室内热交换冷却，转炉烟气再通过布袋除尘器进一步净化，冷却后收集到转炉煤气罐；汽化冷却烟道产生的饱和蒸汽送入锅炉汽包中，锅炉产生的过热蒸汽，推动汽轮机组发电；在转炉非吹氧期，迅速关闭水冷式插板阀，并将收集的转炉煤气引入煤气燃烧器与助燃空气混合燃烧，产生高温烟气，保证余热锅炉正常、稳定地产生连续的蒸汽，蒸汽推动汽轮机组发电。本实用新型的目的及解决的技术问题还可采用以下措施来进一步实现。所述汽化冷却烟道设有旁路烟道，在旁路烟道的入口处设有水冷式插板阀，旁路烟道出口和蒸发冷却器入口连接，蒸发冷却器出口连接至布袋除尘器。所述的烟道式余热锅炉包括水冷沉降室、汽包、过热器、蒸发器和省煤器，并在沉降室底部设置灰斗。所述的煤气燃烧器置于所述水冷沉降室外壁，包括转炉煤气入口和助燃空气入口，转炉煤气罐的出口和转炉煤气入口连接。所述汽化冷却烟道还设有煤气防爆装置，煤气防爆装置是能够在紧急情况下喷射惰性气体(N2)以降低混入转炉煤气中氧气浓度的抑爆装置，安装在汽化冷却烟道中部。本实用新型的优点1、烟道式余热锅炉自带沉降室，采用垂直进气方式，利用重力和惯性对转炉烟气进行预除尘，可以去除较大粒径的灰粒。可以取代高温除尘器，简化转炉烟气净化装置，降低投资费用。2、在炼钢转炉吹炼期，充分利用烟气余热，净化回收转炉煤气，在炼钢转炉非吹炼期，利用回收的转炉煤气补燃产生高温烟气，保证余热锅炉正常、稳定地产生连续的蒸汽，并且通过水冷插板阀有效地阻断转炉间歇生产过程中空气(氧气)的混入，防止煤气爆炸，大大提高了系统的安全性。3、最大限度地利用转炉炼钢过程中产生的烟气余热和转炉煤气资源(余能)进行发电，提高蒸汽产量和蒸汽参数，提高转炉烟气余热、转炉煤气余能回收利用效率，提高发电能力，降低炼钢生产能耗。4、系统设置旁路系统，确保余热锅炉出现故障或停炉检修时，转炉煤气能够正常冷却、净化和回收，不影响转炉炼钢工艺的正常生产运行。图1为本实用新型的工艺流程示意图。图中除已标明的文字外，1-炼钢转炉，2-活动烟罩，3_#1水冷插板阀，4-汽化冷却烟道，5-#1汽包，6-蒸发冷凝器，7-#2水冷插板阀，8-#3水冷插板阀，9-燃烧器，10-水冷壁沉降室，11-过热器，12-蒸发器，13-省煤器，14-烟道式余热锅炉，15-#2汽包，16-汽轮机，17-发电机，18-冷凝器，19-除氧器，20-凝结水泵，21-循环水泵，22-布袋除尘器，23-煤气分析仪，24-冷却塔，25-引风机，26-放散烟囱，27-三通阀，28-煤气冷却器，29-鼓风机，30-流量计，31-煤气储气罐，32-煤气防爆装置。具体实施方式下面通过实施例对本实用新型做进一步描述，但不限于实施例。实施例以某炼钢厂200t转炉的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统为例。转炉技术参数1、转炉公称容量200t2、最大炉气量131000Nm3/h3、冶炼周期36min(其中，吹氧时间为14min)4、炉气进入烟罩的温度1400-1600°C[0032]5、烟气初始含尘浓度80-150g/Nm36、原始炉气成分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>7、转炉煤气回收量68·48Nm3/t钢(转炉煤气回收率为80%)8、在炼钢转炉非吹氧期，利用煤气燃烧器，转炉煤气与助燃空气混合燃烧产生的烟气温度约为1600°C。—种带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，包括炼钢转炉1、转炉烟气活动烟罩2、汽化冷却烟道4、煤气防爆装置32、带煤气燃烧装置9的烟道式余热锅炉14、汽轮发电机组16、17、布袋除尘器22和转炉烟气净化回收系统以及相关辅助设备，转炉烟气活动烟罩2设在转炉1烟气出口，转炉烟气活动烟罩2与汽化冷却烟道4连接，汽化冷却烟道4的烟气出口和带煤气燃烧装置的烟道式余热锅炉14烟气入口连接，余热锅炉14烟气出口和布袋除尘器22连接，布袋除尘器22连接转炉烟气净化回收系统，汽化冷却烟道4和余热锅炉14产生的饱和蒸汽送入锅炉汽包5、15中，锅炉14产生的过热蒸汽，推动汽轮机组16、17发电。在转炉烟气活动烟罩2上方的汽化冷却烟道的入口处和汽化冷却烟道的出口处，分别设有#1水冷式插板阀3，#3水冷式插板阀8，在烟道式余热锅炉14的前部设有水冷沉降室10，前置沉降室10外侧设有煤气燃烧器9，转炉烟气净化回收系统中设有转炉煤气罐31，用于收集转炉烟气中经过净化、冷却后的转炉煤气，转炉煤气罐31与煤气燃烧器9连接，将转炉煤气引入煤气燃烧器9。汽化冷却烟道4设有旁路烟道，在旁路烟道的入口处设有#2水冷式插板阀7，旁路烟道出口和蒸发冷凝器6入口连接，蒸发冷凝器6出口连接至布袋除尘器22。烟道式余热锅炉14包括水冷沉降室10、#1、#2汽包、过热器11、蒸发器12和省煤器13，并在沉降室底部设置灰斗。煤气燃烧器9置于水冷沉降室10外壁，煤气燃烧器9包括转炉煤气入口和助燃空气入口，转炉煤气罐31的出口和转炉煤气入口连接。汽化冷却烟道4还设有煤气防爆装置32，煤气防爆装置32是能够在紧急情况下喷射惰性气体(N2)以降低混入转炉煤气中氧气浓度的抑爆装置，安装在汽化冷却烟道4中部。本实用新型运行如下，如图1所示，转炉1在炼钢吹炼期，保持#1水冷式插板阀3和#2水冷式插板阀8开启，旁路管道上的#3水冷式插板阀7关闭，转炉烟气(1400-1600°C)由活动烟罩2收集，进入汽化冷却烟道4换热冷却产生饱和蒸汽，转炉烟气冷却至800-100(TC，然后进入烟道式余热锅炉14的水冷沉降室10，进行预除尘后，在余热锅炉14内换热冷却，降温后的转炉烟气再经过布袋除尘器22进一步精除尘，通过煤气分析仪23对转炉烟气的成分进行分析，合格的转炉煤气进入煤气冷却器28进一步冷却后，再送入煤气储气罐31，不合格的转炉煤气则通过放散烟26排出，汽化冷却烟道4产生的饱和蒸汽通过#1汽包5送入到余热锅炉14的#2汽包15中，与余热锅炉15产生的饱和蒸汽在过热器11中一并加热成过热蒸汽，推动汽轮机组16、17发电；转炉1在炼钢非吹炼期，迅速关闭#1水冷式插板阀3和#2水冷式插板阀8，将煤气储气罐15收集的转炉煤气与助燃空气送入至煤气燃烧器9燃烧产生的高温烟气(约1600°C)通过余热锅炉14炉膛的水冷壁换热产生饱和蒸汽，通过省煤器13冷却后的烟气(低于20(TC)，经过布袋除尘器22除尘后，通过放散烟囱26排出；余热锅炉产生的中温中压的过热蒸汽推动汽轮发电机组16、17发电，汽轮机排出的乏汽通过冷凝器18、冷却塔24(冷却系统)冷凝成饱和水，最后通过冷凝水泵20送入除氧器19，形成一个完整的蒸汽动力循环。权利要求带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，包括炼钢转炉、转炉烟气活动烟罩、汽化冷却烟道、烟道式余热锅炉、汽轮发电机组、布袋除尘器和转炉烟气净化回收系统以及相关辅助设备，转炉烟气活动烟罩设在转炉烟气出口，转炉烟气活动烟罩与汽化冷却烟道连接，汽化冷却烟道的烟气出口和烟道式余热锅炉烟气入口连接，余热锅炉烟气出口和布袋除尘器连接，布袋除尘器连接转炉烟气净化回收系统，汽化冷却烟道和余热锅炉产生的饱和蒸汽送入锅炉汽包中，锅炉产生的过热蒸汽，推动汽轮机组发电；其特征在于在所述转炉烟气活动烟罩上方的汽化冷却烟道的入口处和汽化冷却烟道的出口处，分别设有水冷式插板阀，在所述烟道式余热锅炉的前部设有水冷沉降室，前置沉降室外侧设有煤气燃烧器，所述转炉烟气净化回收系统中设有转炉煤气罐，用于收集转炉烟气中经过净化、冷却后的转炉煤气，转炉煤气罐与煤气燃烧器连接，将转炉煤气引入煤气燃烧器。2.根据权利要求1所述的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，其特征在于所述汽化冷却烟道设有旁路烟道，在旁路烟道的入口处设有水冷式插板阀，旁路烟道出口和蒸发冷却器入口连接，蒸发冷却器出口连接至布袋除尘器。3.根据权利要求1所述的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，其特征在于所述的烟道式余热锅炉由水冷壁沉降室、过热器、蒸发器及省煤器构成，沉降室底部设置有灰斗。4.根据权利要求3所述的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，其特征在于所述的煤气燃烧器置于所述水冷沉降室外壁，包括转炉煤气入口和助燃空气入口，转炉煤气罐的出口和转炉煤气入口连接。5.根据权利要求1或3所述的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，其特征在于所述冷却烟道还设有煤气防爆装置，所述煤气防爆装置是能够喷射惰性气体的抑爆装置，布置在汽化冷却烟道中部。6.根据权利要求3所述的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，其特征在于所述省煤器中的水为强制循环，所述水冷沉降室、蒸发管束中的水为自然循环。7.根据权利要求1或权利要求2所述的带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，其特征在于所述的汽化冷却烟道设有旁路烟道，带有蒸发冷却器。专利摘要带煤气燃烧装置的转炉烟气余能发电系统，包括炼钢转炉、转炉烟气活动烟罩、汽化冷却烟道、烟道式余热锅炉、汽轮发电机组、布袋除尘器和转炉烟气净化回收系统以及相关辅助设备，在所述转炉烟气活动烟罩上方的汽化冷却烟道的入口处和汽化冷却烟道的出口处，分别设有水冷式插板阀，在所述烟道式余热锅炉的前部设有水冷沉降室，前置沉降室外侧设有煤气燃烧器，所述转炉烟气净化回收系统中设有转炉煤气罐，用于收集转炉烟气中经过净化、冷却后的转炉煤气，转炉煤气罐与煤气燃烧器连接，将转炉煤气引入煤气燃烧器。文档编号C21C5/40GK201574162SQ20092028248公开日2010年9月8日申请日期2009年12月18日优先权日2009年12月18日发明者何张陈,侯宾才,宋纪元,方明,杨宏宜,王阳申请人:南京凯盛开能环保能源有限公司