一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置的制作方法

本技术涉及冶金余热利用，具体为一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置。

背景技术：

1、煤基氢冶金高温焙烧后产生的物料达到950℃～1000℃，因高温焙烧物料为还原性金属，为了防止还原性金属再次氧化，高温焙烧物料通常采用冷渣机绝氧冷却，利用冷却水带走高温焙烧物料余热。因冷渣机为了保证绝氧环境，防止漏水导致物料氧化，通常采用低压大流量水冷方式，冷却水换热后温度仅为40℃左右，无法有效进行余热利用。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，利用固体余热锅炉将高温焙烧物料余热转换为高温蒸汽，高温蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，汽轮机排出的低压蒸汽进一步与有机工质换热产生高压有机工质蒸汽，有机工质蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，实现高温焙烧物料余热的高效梯级利用。

2、为实现上述的技术效果，本实用新型一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置包括有双压余热锅炉，双压余热锅炉包括有锅炉本体，锅炉本体内部自下而上设置有低压省煤器、低压蒸发器、高压省煤器、低压过热器、高压蒸发器和高压过热器；包括有高压汽包、除氧器、低压汽包、高压水泵、凝结水泵、orc蒸发器、汽轮机和电机，除氧器连接在低压汽包上部，凝结水泵出口通过管道与低压省煤器入口连接，低压省煤器出口通过管道与除氧器连接，低压汽包下部通过管道与低压蒸发器入口连接，低压蒸发器出口通过管道与低压汽包下部连接，低压汽包下部通过管道与高压省煤器入口连接，高压水泵连接在低压汽包与高压省煤器入口之间的管道上，高压省煤器出口通过管道与高压汽包下部连接，高压汽包下部通过管道与高压蒸发器入口连接，高压蒸发器出口通过管道与高压汽包下部连接，高压汽包上部通过管道与高压过热器入口连接，高压过热器出口通过管道与汽轮机进汽口连接，低压汽包上部通过管道与低压过热器入口连接，低压过热器出口分别通过管道与除氧器和汽轮机进汽口连接，汽轮机输出轴与电机的轴连接；低压蒸发器入口与低压汽包之间的管道、低压蒸发器出口与低压汽包之间的管道、低压汽包与高压省煤器入口之间的管道相互并联，高压省煤器出口与高压汽包之间的管道、高压蒸发器入口与高压汽包之间的管道、高压蒸发器出口与高压汽包之间的管道相互并联。

3、进一步的，所述的orc蒸发器包括有冷却管道，汽轮机的出汽口通过管道与orc蒸发器冷却管道的入口连接，orc蒸发器冷却管道的出口通过连接与凝结水泵入口连接。

4、进一步的，包括有工质泵、orc涡轮和orc冷凝器，所述的orc蒸发器包括有有机工质管道，orc蒸发器的有机工质管道出口通过管道与orc涡轮进汽口连接，orc涡轮出汽口通过管道与orc冷凝器入口连接，orc冷凝器出口通过管道与工质泵入口连接，工质泵出口通过管道与orc蒸发器的有机工质管道入口连接。

5、进一步的，所述的电机为两端轴伸异步电机，工质泵为双驱动双头泵，电机的两个轴伸分别与工质泵的一个驱动轴和汽轮机输出轴连接，工质泵的另一个驱动轴与orc涡轮的输出轴连接。

6、进一步的，所述的电机的轴伸与汽轮机输出轴之间连接有第一离合器，所述的工质泵的驱动轴与orc涡轮的输出轴之间连接有第二离合器。

7、进一步的，所述的汽轮机的进汽口包括有主汽口和补汽口，高压过热器出口与汽轮机的主汽口连接，低压过热器出口与汽轮机的补汽口连接。

8、进一步的，所述的汽轮机为背压式汽轮机，汽轮机出汽口压力为0.3mpa、汽轮机出汽口蒸汽温度为150℃。

9、进一步的，所述的有机工质为r245fa，所述的orc涡轮入口的有机工质蒸汽压力为1.4mpa，orc涡轮入口的有机工质蒸汽温度为110℃。

10、进一步的，所述的第一离合器包括有棘轮、弹簧、棘齿和棘鼓，棘齿设有多个，多个棘齿圆周均布在棘轮上，每个棘齿与棘轮之间均连接有弹簧，棘鼓与多个棘齿啮合，第一离合器的棘轮连接在汽轮机的输出轴上，第一离合器的棘鼓连接在电机10的一个轴伸上。

11、进一步的，所述的第二离合器包括有棘轮、弹簧、棘齿和棘鼓，棘齿设有多个，多个棘齿圆周均布在棘轮上，每个棘齿与棘轮之间均连接有弹簧，棘鼓与多个棘齿啮合，第二离合器的棘轮连接在工质泵的驱动轴上，第二离合器的棘鼓连接在orc涡轮的输出轴上。

12、本实用新型的有益效果是：本实用新型解决了煤基氢冶金工艺产生的高温焙烧物料余热无法有效利用的问题，本实用新型利用固体余热锅炉将高温焙烧物料余热转换为高温蒸汽，高温蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，汽轮机排出的低压蒸汽进一步与有机工质换热产生高压有机工质蒸汽，有机工质蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，实现煤基氢冶金高温焙烧物料余热的高效回收利用；汽轮机、电机、工质泵和orc涡轮的连接显著缩小发电装置的结构，同时显著降低发电设备机械损耗。

技术特征：

1.一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，包括有双压余热锅炉，双压余热锅炉包括有锅炉本体（1），锅炉本体（1）内部自下而上设置有低压省煤器（101）、低压蒸发器（102）、高压省煤器（103）、低压过热器（104）、高压蒸发器（105）和高压过热器（106）；其特征在于：包括有高压汽包（2）、除氧器（3）、低压汽包（4）、高压水泵（5）、凝结水泵（6）、orc蒸发器（7）、汽轮机（8）和电机（10），除氧器（3）连接在低压汽包（4）上部，凝结水泵（6）出口通过管道与低压省煤器（101）入口连接，低压省煤器（101）出口通过管道与除氧器（3）连接，低压汽包（4）下部通过管道与低压蒸发器（102）入口连接，低压蒸发器（102）出口通过管道与低压汽包（4）下部连接，低压汽包（4）下部通过管道与高压省煤器（103）入口连接，高压水泵（5）连接在低压汽包（4）与高压省煤器（103）入口之间的管道上，高压省煤器（103）出口通过管道与高压汽包（2）下部连接，高压汽包（2）下部通过管道与高压蒸发器（105）入口连接，高压蒸发器（105）出口通过管道与高压汽包（2）下部连接，高压汽包（2）上部通过管道与高压过热器（106）入口连接，高压过热器（106）出口通过管道与汽轮机（8）进汽口连接，低压汽包（4）上部通过管道与低压过热器（104）入口连接，低压过热器（104）出口分别通过管道与除氧器（3）和汽轮机（8）进汽口连接，汽轮机（8）输出轴与电机（10）的轴连接；低压蒸发器（102）入口与低压汽包（4）之间的管道、低压蒸发器（102）出口与低压汽包（4）之间的管道、低压汽包（4）与高压省煤器（103）入口之间的管道相互并联，高压省煤器（103）出口与高压汽包（2）之间的管道、高压蒸发器（105）入口与高压汽包（2）之间的管道、高压蒸发器（105）出口与高压汽包（2）之间的管道相互并联。

2.根据权利要求1所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的orc蒸发器（7）包括有冷却管道，汽轮机（8）的出汽口通过管道与orc蒸发器（7）冷却管道的入口连接，orc蒸发器（7）冷却管道的出口通过连接与凝结水泵（6）入口连接。

3.根据权利要求2所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：包括有工质泵（11）、orc涡轮（13）和orc冷凝器（14），所述的orc蒸发器（7）包括有有机工质管道，orc蒸发器（7）的有机工质管道出口通过管道与orc涡轮（13）进汽口连接，orc涡轮（13）出汽口通过管道与orc冷凝器（14）入口连接，orc冷凝器（14）出口通过管道与工质泵（11）入口连接，工质泵（11）出口通过管道与orc蒸发器（7）的有机工质管道入口连接。

4.根据权利要求3所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的电机（10）为两端轴伸异步电机，工质泵（11）为双驱动双头泵，电机（10）的两个轴伸分别与工质泵（11）的一个驱动轴和汽轮机（8）输出轴连接，工质泵（11）的另一个驱动轴与orc涡轮（13）的输出轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的电机（10）的轴伸与汽轮机（8）输出轴之间连接有第一离合器（9），所述的工质泵（11）的驱动轴与orc涡轮（13）的输出轴之间连接有第二离合器（12）。

6.根据权利要求5所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的汽轮机（8）的进汽口包括有主汽口和补汽口，高压过热器（106）出口与汽轮机（8）的主汽口连接，低压过热器（104）出口与汽轮机（8）的补汽口连接。

7.根据权利要求6所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的汽轮机（8）为背压式汽轮机，汽轮机（8）出汽口压力为0.3mpa、汽轮机（8）出汽口蒸汽温度为150℃。

8.根据权利要求7所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的有机工质为r245fa，所述的orc涡轮（13）入口的有机工质蒸汽压力为1.4mpa，orc涡轮（13）入口的有机工质蒸汽温度为110℃。

9.根据权利要求8所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的第一离合器（9）包括有棘轮、弹簧、棘齿和棘鼓，棘齿设有多个，多个棘齿圆周均布在棘轮上，每个棘齿与棘轮之间均连接有弹簧，棘鼓与多个棘齿啮合，第一离合器（9）的棘轮连接在汽轮机（8）的输出轴上，第一离合器（9）的棘鼓连接在电机（10）的一个轴伸上。

10.根据权利要求9所述的一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，其特征在于：所述的第二离合器（12）包括有棘轮、弹簧、棘齿和棘鼓，棘齿设有多个，多个棘齿圆周均布在棘轮上，每个棘齿与棘轮之间均连接有弹簧，棘鼓与多个棘齿啮合，第二离合器（12）的棘轮连接在工质泵（11）的驱动轴上，第二离合器（12）的棘鼓连接在orc涡轮（13）的输出轴上。

技术总结
本技术涉及冶金余热利用技术领域，具体为一种煤基氢冶金高温焙烧物料余热梯级发电装置，锅炉本体内部的高温焙烧物料自上而下与高压过热器106、高压蒸发器105、低压过热器104、高压省煤器103、低压蒸发器102和低压省煤器101换热，换热后形成的蒸汽驱动汽轮机8做功，本技术利用固体余热锅炉将高温焙烧物料余热转换为高温蒸汽，高温蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，汽轮机排出的低压蒸汽进一步与有机工质换热产生高压有机工质蒸汽，有机工质蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电，实现煤基氢冶金高温焙烧物料余热的高效回收利用，解决了煤基氢冶金工艺产生的高温焙烧物料余热无法有效利用的问题。

技术研发人员：姚征,张红军,王建平,寇明月,刘仓海,刘晨洋,李慧春,安琨鹏,张文亮,付庭阁
受保护的技术使用者：酒泉钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：20230531
技术公布日：2024/2/19