基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统的制作方法
【专利摘要】一种基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，包括有对高炉冲渣水通过蒸发产生二次蒸汽再次换热得到能够使用的冷凝水的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统，以及与所述的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统的冷凝水的排出口端相连接用于将所述的冷凝水通过闪蒸推动汽轮机做功并带动发电机发电以及用于供暖系统的闪蒸发电系统。本发明同时具有净化水质和废热回收发电的作用。本发明的系统将高炉冲渣水中含有的杂质(包括不溶性悬浮物和溶于水中的无机盐离子)与水分离的程度和处理后水的洁净度都较高。与以往的高炉冲渣水废热发电技术相比，本发明的系统对发电的关键部件(汽轮机等)的防腐保护较好。
【专利说明】基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高炉冲渣水废热发电系统。特别是涉及一种基于闪蒸发电和机械 蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统。
【背景技术】
[0002] 钢铁行业的高炉冲渣水具有水量巨大，杂质较多等特点。冲渣水处理工艺有多种 方法，如渣池沉淀法、拉萨法、英巴法等。目前，钢铁企业往往先使用上述方法处理高炉冲渣 水后，再自然冷却，循环使用。但是，多种处理工艺存在冲渣循环水中的悬浮细渣过多的问 题，会导致设备和管道的磨损与堵塞。使用底滤法处理后冲渣循环水中悬浮物较少，但是底 滤池需要定时反冲洗，同时该方法也不能解决水中含有铁、氯等离子杂质的问题，长期运行 中，管道腐蚀问题突出。
[0003] 高炉冲渣水是一种低温的废热源，因其水量大，具有可观的回收价值。很多研究人 员提出了多种回收高炉冲渣水中废热的方法和设想，使用高炉冲渣水采暖是最简单的也是 目前应用最广泛的高炉冲渣水废热回收方式，而使用热驱动的热泵进行供冷是更进一步的 方法。但是，钢铁企业附近的冷暖需求往往较小，仍然有大量的热能被排放到空气中，浪费 了能源，也造成了热污染。回收高炉冲渣水中的废热进行发电是一个能充分利用高炉冲渣 水的方法。但是，包括供暖和供冷的多种热回收系统，都会被高炉冲渣水中含有的悬浮物和 腐蚀性杂质困扰，而不方便大规模推广。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够将高炉冲渣水中的低温废热回收发 电的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水 发电系统，包括有对高炉冲渣水通过蒸发产生二次蒸汽再次换热得到能够使用的冷凝水的 基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统，以及与所述的基于机械蒸汽再压缩技术 的高炉冲渣水净化系统的冷凝水的排出口端相连接用于将所述的冷凝水通过闪蒸推动汽 轮机做功并带动发电机发电以及用于供暖系统的闪蒸发电系统。
[0006] 所述的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统包括有：入口端通过管道 和设置在管道上的进液阀门与高炉冲渣水源相连的密封储液池，所述的密封储液池内设置 有用于与所述的高炉冲渣水进行热交换的换热器管束，其中，所述密封储液池的与换热器 管束热交换后的二次蒸汽出口端通过管道连接压缩机的入口端，所述密封储液池还设置有 在高炉冲渣水达到设定浓度时的浓缩高炉冲渣水出口端，所述的浓缩高炉冲渣水出口端通 过管道和设置在管道上的浓缩液阀门连接后续的浓缩高炉冲渣水处理装置，所述压缩机的 压缩蒸汽出口端通过管道连接设置在密封储液池内的换热器管束的压缩蒸汽入口端，所述 换热器管束内的与高炉冲渣水热交换后的冷凝水的出口端通过管道连接所述闪蒸发电系 统。
[0007] 位于高炉冲渣水入口端的管道上还设置有进液泵。
[0008] 位于浓缩高炉冲渣水排出口端的管道上还设置有浓缩液泵。
[0009] 所述的闪蒸发电系统包括有入口端通过管道连接基于机械蒸汽再压缩技术的高 炉冲渣水净化系统中的换热器管束的冷凝水的出口端的闪蒸罐，所述闪蒸罐的蒸气排出口 端通过管道连接带动发电机发电的汽轮机，所述闪蒸罐的液体排出口端通过管道连接冷凝 水池，其中，所述的汽轮机的乏气排出口端通过管道连接用于进行热交换的凝汽器的气体 入口端，凝汽器的热交换后的液体出口端通过管道连接冷凝水池，所述凝汽器内用于与所 述乏气进行热交换的循环介质管道的一端连接冷却塔的进水口端，另一端通过冷却水泵连 接所述冷却塔的出水口端。
[0010] 所述的汽轮机的乏气排出口端还通过管道和设置在所述管道上的乏汽管道阀门 连接供暖系统。
[0011] 连接在所述的闪蒸罐的液体排出口端和冷凝水池之间的管道上设置有闪蒸水泵。
[0012] 所述的闪蒸罐的蒸气排出口端能够根据实际情况通过管道连接多个汽轮机，所述 的多个汽轮机分别连接发电机、压缩机、进液泵、浓缩液泵、冷却水泵和闪蒸水泵。
[0013] 本发明的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，同时具有净化 水质和废热回收发电的作用。与传统的冲渣水净化工艺相比，本发明的系统将高炉冲渣水 中含有的杂质（包括不溶性悬浮物和溶于水中的无机盐离子）与水分离的程度和处理后水 的洁净度都较高。与以往的高炉冲渣水废热发电技术相比，本发明的系统对发电的关键部 件（汽轮机等）的防腐保护较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的整体结构示意图。
[0015] 图中
[0016] 1 :密封储液池 2 :压缩机
[0017] 3:进液泵 4:浓缩液泵
[0018] 5 :进液阀门 6 :浓缩液阀门
[0019] 7:闪蒸罐 8:汽轮机
[0020] 9 :凝汽器 10 :冷凝水池
[0021] 11 :冷却塔 12 :冷却水泵
[0022] 13:乏汽管道阀门 14:闪蒸水泵
[0023] 15 :换热器管束 16 :循环介质管道
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例和附图对本发明的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣 水发电系统做出详细说明。
[0025] 本发明的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，包括有对高炉 冲渣水通过蒸发产生二次蒸汽再次换热得到能够使用的冷凝水的基于机械蒸汽再压缩技 术的高炉冲渣水净化系统，以及与所述的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统 的冷凝水的排出口端相连接用于将所述的冷凝水通过闪蒸推动汽轮机做功并带动发电机 发电以及用于供暖系统的闪蒸发电系统。
[0026] 如图1所示，本发明的所述的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统包 括有：入口端通过管道和设置在管道上的进液阀门5与高炉冲渣水源相连的密封储液池1， 位于高炉冲渣水入口端的管道上还设置有进液泵3。所述的密封储液池1内设置有用于与 所述的高炉冲渣水进行热交换的换热器管束15,其中，所述密封储液池1的与换热器管束 15热交换后的二次蒸汽出口端通过管道连接压缩机2的入口端，所述密封储液池1还设置 有在高炉冲渣水达到设定浓度时的浓缩高炉冲渣水出口端，所述的浓缩高炉冲渣水出口端 通过管道和设置在管道上的浓缩液阀门6连接后续的浓缩高炉冲渣水处理装置，位于浓缩 高炉冲渣水排出口端的管道上还设置有浓缩液泵4。所述压缩机2的压缩蒸汽出口端通过 管道连接设置在密封储液池1内的换热器管束15的压缩蒸汽入口端，所述换热器管束15 内的与高炉冲渣水热交换后的冷凝水的出口端通过管道连接所述闪蒸发电系统。
[0027] 所述的闪蒸发电系统包括有入口端通过管道连接基于机械蒸汽再压缩技术的高 炉冲渣水净化系统中的换热器管束15的冷凝水的出口端的闪蒸罐7,所述闪蒸罐7的蒸气 排出口端通过管道连接带动发电机G发电的汽轮机8,所述闪蒸罐7的液体排出口端通过管 道连接冷凝水池10,连接在所述的闪蒸罐7的液体排出口端和冷凝水池10之间的管道上设 置有闪蒸水泵14。其中，所述的汽轮机8的乏气排出口端通过管道连接用于进行热交换的 凝汽器9的气体入口端，所述的汽轮机8的乏气排出口端还通过管道和设置在所述管道上 的乏汽管道阀门13连接供暖系统。凝汽器9的热交换后的液体出口端通过管道连接冷凝 水池10,所述凝汽器9内用于与所述乏气进行热交换的循环介质管道16的一端连接冷却塔 11的进水口端，另一端通过冷却水泵12连接所述冷却塔11的出水口端。
[0028] 根据实际需要，所述的闪蒸罐7的蒸气排出口端可以通过管道连接多个汽轮机8， 这时，所述的多个汽轮机8分别连接发电机G、压缩机2、进液泵3、浓缩液泵4、冷却水泵12 和闪蒸水泵14。
[0029] 本发明基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统的工艺流程如下： 高炉冲渣水通过进液管道、进液泵3和进液阀门5进入密封储液池1，在密封储液池1中被 压缩蒸汽加热部分蒸发产生二次蒸汽，二次蒸汽通过管道进入压缩机2,被压缩后提高了温 度、压力和焓值，压缩蒸汽通过管道进入密封储液池1中的换热器管束15,分别进入各个换 热管道内，换热后被冷凝，冷凝水集中后经由管道进入闪蒸罐7,闪蒸蒸汽通过管道进入汽 轮机8,推动汽轮机做功并带动发电机G发电，汽轮机8排出的乏汽进入凝汽器9冷凝后被 排入冷凝水池10循环使用或通过乏汽管道阀门13和乏汽管道送入供暖系统。当密封储液 池1中的高炉冲渣水达到设定的较高浓度，则开启浓缩液阀门6和浓缩液泵4,把浓缩液通 过管道8排出集中处理。
[0030] 在上述流程中，经过蒸汽再压缩蒸发冷凝后进入闪蒸罐7的水，其中含有的不溶 性悬浮物和腐蚀性离子已经很少，对闪蒸罐、汽轮机等部件的腐蚀性减少，而且其温度、压 力和比焓仍保持在较高水平，适于闪蒸工艺。汽轮机8排出的乏汽和排入冷凝水池10的冷 凝水，通过两次蒸发，洁净度更高，可以直接用于供暖等用途。
[0031] 本发明基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，在开始启动时， 需要对密封储液池1内的高炉冲渣水进行加热，使其产生二次蒸汽，密封储液池1内高炉冲 渣水蒸发浓缩时产生的二次蒸汽能够经压缩机2被再次压缩，使其压力和温度升高，从而 可以为后续蒸发储液池内的高炉冲渣水提供足够的"热源"，使系统流程循环进行。由于高 炉冲渣水本身已经具有较高的温度，而一些压缩机（如罗茨压缩机等）具有抽吸作用使得 密封储液池1内压力和蒸发温度降低，所以蒸发高炉冲渣水所需的热量也随之降低。随着 系统的运行，新的高炉冲渣水通过进液管道被送入储液池，热量也被压缩蒸汽源源不断地 带入换热管束，储液池内的温度和压强会逐渐升高，在达到某一极限值时，能量保持平衡， 系统达到稳定工作状态。
【权利要求】
1. 一种基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其特征在于，包括有 对高炉冲渣水通过蒸发产生二次蒸汽再次换热得到能够使用的冷凝水的基于机械蒸汽再 压缩技术的高炉冲渣水净化系统，以及与所述的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净 化系统的冷凝水的排出口端相连接用于将所述的冷凝水通过闪蒸推动汽轮机做功并带动 发电机发电以及用于供暖系统的闪蒸发电系统。
2. 根据权利要求1所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，所述的基于机械蒸汽再压缩技术的高炉冲渣水净化系统包括有：入口端通过管 道和设置在管道上的进液阀门（5)与高炉冲渣水源相连的密封储液池（1)，所述的密封储 液池（1)内设置有用于与所述的高炉冲渣水进行热交换的换热器管束（15)，其中，所述密 封储液池（1)的与换热器管束（15)热交换后的二次蒸汽出口端通过管道连接压缩机（2) 的入口端，所述密封储液池（1)还设置有在高炉冲渣水达到设定浓度时的浓缩高炉冲渣水 出口端，所述的浓缩高炉冲渣水出口端通过管道和设置在管道上的浓缩液阀门（6)连接后 续的浓缩高炉冲渣水处理装置，所述压缩机（2)的压缩蒸汽出口端通过管道连接设置在密 封储液池（1)内的换热器管束（15)的压缩蒸汽入口端，所述换热器管束（15)内的与高炉 冲渣水热交换后的冷凝水的出口端通过管道连接所述闪蒸发电系统。
3. 根据权利要求1所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，位于高炉冲渣水入口端的管道上还设置有进液泵（3)。
4. 根据权利要求1所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，位于浓缩高炉冲渣水排出口端的管道上还设置有浓缩液泵（4)。
5. 根据权利要求1所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，所述的闪蒸发电系统包括有入口端通过管道连接基于机械蒸汽再压缩技术的高 炉冲渣水净化系统中的换热器管束（15)的冷凝水的出口端的闪蒸罐（7)，所述闪蒸罐（7) 的蒸气排出口端通过管道连接带动发电机（G)发电的汽轮机（8)，所述闪蒸罐（7)的液体 排出口端通过管道连接冷凝水池（10)，其中，所述的汽轮机（8)的乏气排出口端通过管道 连接用于进行热交换的凝汽器（9)的气体入口端，凝汽器（9)的热交换后的液体出口端通 过管道连接冷凝水池（10)，所述凝汽器（9)内用于与所述乏气进行热交换的循环介质管道 (16)的一端连接冷却塔（11)的进水口端，另一端通过冷却水泵（12)连接所述冷却塔（11) 的出水口端。
6. 根据权利要求5所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，所述的汽轮机（8)的乏气排出口端还通过管道和设置在所述管道上的乏汽管道 阀门（13)连接供暖系统。
7. 根据权利要求5所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，连接在所述的闪蒸罐（7)的液体排出口端和冷凝水池（10)之间的管道上设置有 闪蒸水泵（14)。
8. 根据权利要求5所述的基于闪蒸发电和机械蒸汽再压缩的高炉冲渣水发电系统，其 特征在于，所述的闪蒸罐（7)的蒸气排出口端能够根据实际情况通过管道连接多个汽轮机 (8)，所述的多个汽轮机（8)分别连接发电机（G)、压缩机（2)、进液泵（3)、浓缩液泵（4)、冷 却水泵（12)和闪蒸水泵（14)。
【文档编号】C21B3/08GK104152608SQ201410337699
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】李惟毅, 徐博睿, 孟金英 申请人:天津大学