高炉出铁场余热发电系统及方法
【专利摘要】高炉出铁场余热发电系统，包括由余热锅炉系统与汽轮机发电系统组成，余热锅炉系统包括汽包、循环泵、多个高炉出铁场余热收集器、管路及其控制阀门构成。高炉出铁场余热发电方法，包括以下步骤：（1）汽包里的热水经过循环泵送至热水主管，流经等待出铁的出铁场隔热除尘罩里的余热收集器，吸收热量变成水汽混合物，通过水汽混合主管进入汽包的分配器；（2）水汽混合物在汽包里进行汽水分离；（3）饱和蒸汽主管内的饱和蒸汽进入余热收集器，吸收热能变成过热蒸汽进入蒸汽汽轮机；（4）过热蒸汽进入汽轮机驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统的凝汽、除氧、加热装置形成纯净的热水，提供给汽包循环使用。
【专利说明】高炉出铁场余热发电系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高炉出铁场余热回收利用技术，是一种利用高炉出铁场热辐射发电系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前世界上有大量的中大高炉在生产使用中，这些中大高炉生产效率高，生产技术经济指标先进，基建投资低。中大型高炉一般有二至四个铁口，出铁场余热非常集中。
[0003]大中型钢铁企业一般有多座高炉，而且为了各高炉水、电力、原料、煤气、喷煤等系统实现资源共享，这些高炉大都集中在一起，非常便于各个出铁场余热资源的收集。
[0004]高炉为了保证出铁场作业环境，一般都在十几米甚至几十米长主沟、渣沟、铁钩上方设置隔热防尘罩，以达到防尘、隔热的目的。目前这些隔热防尘罩多为内部浇注耐火料的钢罩，由于铁水温度高达1450°C，热辐射极大，隔热防尘罩会出现耐火料脱落、外壳变形等缺陷，需定期对其进行更换，而且隔热效果差，浪费大量热能，导致出铁场温度高，作业环境差。
[0005]在铁口待出铁时，出铁场隔热防尘罩内表面温度高达600?700°C ;在铁口出铁时，隔热防尘罩内表面温度更是高达1100?1200°C。所以出铁场有大量的余热资源，且热值极高，可以直接回收利用。
[0006]高炉各出铁场出铁时间与频率一般情况下都非常有规律，故出铁场提供余热资源非常平稳。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于提供一种利用高炉出铁场余热发电的系统及方法，以充分利用与回收高炉出铁场的余热。
[0008]本发明实现目的所采用的技术方案是:
高炉出铁场余热发电系统，包括余热锅炉系统与汽轮机发电系统，过热蒸汽驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统的凝汽、除氧、加热等装置形成纯净的热水，提供给汽包，其特征在于:所述的余热锅炉系统包括汽包、循环泵、多个高炉出铁场余热收集器、管路及其控制阀门；高炉出铁场余热收集器为出铁场隔热防尘罩内的蛇形管，蛇形管沿隔热防尘罩内壁平铺多层，蛇形管上设有翅片；余热收集器入口、出口各有两个支管，每个支管上依次设有球阀、流量调节阀及逆止阀；入口两个支管分别连接热水主管、饱和蒸汽主管，出口两个支管分别连接水汽混合主管、过热蒸汽主管；各个余热收集器并联于热水主管与水汽混合主管之间；热水主管上设有循环泵，一端连接汽包底部的热水出口，另一端连接各个余热收集器入口 ；饱和蒸汽主管一端连接汽包顶部的蒸汽出口，另一端连接各个余热收集器入口 ；水汽混合主管一端连接汽包的分配器入口，另一端连接各个余热收集器出口 ；过热蒸汽主管一端连接蒸汽汽轮机入口，另一端连接各个余热收集器出口 ；各个余热收集器、热水主管、水汽混合主管、饱和蒸汽主管、过热蒸汽主管均设有压力表。
[0009]高炉出铁场余热发电方法，包括以下步骤:
(1)汽包里的热水经过循环泵送至热水主管，流经等待出铁的出铁场隔热除尘罩里的余热收集器，蛇形管表面温度为600?700°C，吸收热量变成水汽混合物，通过水汽混合主管进入汽包的分配器；
(2)水汽混合物进入汽包的分配器后，在汽包里进行汽水分离，蒸汽从汽包顶部出口进入饱和蒸汽主管；
(3)饱和蒸汽主管内的饱和蒸汽进入正在出铁的出铁场隔热除尘罩里的余热收集器，蛇形管表面温度为1100?120(TC，吸收热能变成过热蒸汽，通过过热蒸汽主管进入蒸汽汽轮机发电系统；
(4)过热蒸汽进入汽轮机驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统的凝汽、除氧、加热装置形成纯净的热水，提供给汽包循环使用。
[0010]本发明的有益效果:
1)回收利用高炉出铁场隔热防尘罩上的热辐射发电，产生直接的经济效益。
[0011]2)吸收高炉出铁场隔热防尘罩上的热辐射，以取得更换的隔热效果，改善出铁场作业环境。
[0012]3)本发明中的余热锅炉系统结构形式，将一个或多个高炉的多个出铁场的余热收集器并联集成到一起，有以下几个特点:
余热资源集中起来更加稳定，能给汽轮机发电系统提供大量相对较为恒定的过热蒸汽；
由于出铁场热辐射余热极强，热值极高，出铁场的余热收集器本身就相当于余热锅炉的蒸发器和过热器，直接产生饱和蒸汽和过热蒸汽，使得结构简单；
各出铁场余热收集器并联，使得各余热收集器检修，或新增余热收集器都非常方便，尤其是便于出铁场主沟、渣沟、铁钩维护时隔热防尘罩的拆装；
各出铁场余热收集器并联于热水主管与水汽混合主管之间，可以快速实现其蒸发器与过热器功能切换。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为高炉出铁场余热发电系统示意图。
[0014]图中:1-1号出铁场余热收集器，2-2号出铁场余热收集器，3-N号出铁场余热收集器，4-热水主管，5-水汽混合主管，6-饱和蒸汽主管，7-过热蒸汽主管，8-汽包，9-循环泵，10-热水主管压力表，11-水汽混合主管压力表，12-饱和蒸汽主管压力表，13-过热蒸汽主管压力表，14-汽轮机发电系统。A、B、1、J 一流量调节阀，C、D、G、Η 一球阀，E、F、K、L 一逆止阀，Ρ-出铁场余热收集器压力表(下标数字为出铁场余热收集器编号)。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图与实施例，详细说明本发明。
[0016]高炉余热发电系统实施例，包括余热锅炉系统和汽轮机发电系统14。所述的余热锅炉系统由Ν个出铁场余热收集器(如图中1、2、3)、热水主管4、水汽混合主管5、饱和蒸汽主管6、过热蒸汽主管7、汽包8、循环泵9及多个球阀(如图中的C、D、G、H)、流量调节阀(如图中的A、B、1、J)、逆止阀(如图中的E、F、K、L)及压力表(如图中的10、11、12、13、P)构成。过热蒸汽驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统14的凝汽、除氧、加热等装置形成纯净的热水，提供给汽包8。所述的余热锅炉系统包括汽包8、循环泵9、多个高炉出铁场余热收集器、管路及其控制阀门；高炉出铁场余热收集器为出铁场隔热防尘罩内的蛇形管，蛇形管沿隔热防尘罩内壁平铺多层，蛇形管上设有翅片；余热收集器入口、出口各有两个支管，每个支管上依次设有球阀、流量调节阀及逆止阀；入口两个支管分别连接热水主管4、饱和蒸汽主管6，出口两个支管分别连接水汽混合主管10、过热蒸汽主管7 ;各个余热收集器并联于热水主管4与水汽混合主管5之间；热水主管4上设有循环泵9，一端连接汽包8底部的热水出口，另一端连接各个余热收集器入口 ；饱和蒸汽主管6 —端连接汽包8顶部的蒸汽出口，另一端连接各个余热收集器入口 ；水汽混合主管5 —端连接汽包8的分配器入口，另一端连接各个余热收集器出口 ；过热蒸汽主管7 —端连接蒸汽汽轮机入口，另一端连接各个余热收集器出口 ；各个余热收集器、热水主管4、水汽混合主管5、饱和蒸汽主管6、过热蒸汽主管7均设有压力表。
[0017]I号出铁场I余热收集器为等待出铁状态，其蛇形管表面温度为600?700°C。其入口与饱和蒸汽主管6相连的支管上的球阀G1、流量调节阀Il处于关闭状态，与热水主管4相连的支管上的球阀H1、流量调节阀Jl处于开启状态；其出口与水汽混合主管5相连的支管上的球阀D1、流量调节阀BI处于开启状态，与过热蒸汽主管7相连的支管上的球阀Cl、流量调节阀Al处于关闭状态。此时I号出铁场余热收集器作为余热锅炉系统的蒸发器使用。
[0018]2号出铁场2余热收集器为出铁状态，其蛇形管表面温度为1100?1200°C。其入口与饱和蒸汽主管6相连的支管上的球阀G2、流量调节阀12处于开启状态，与热水主管4相连的支管上的球阀H2、流量调节阀J2处于关闭状态；其出口与水汽混合主管5相连的支管上的球阀D2、流量调节阀B2处于关闭状态，与过热蒸汽主管7相连的支管上的球阀C2、流量调节阀A2处于开启状态。此时2号出铁场余热收集器作为余热锅炉系统的过热器使用。
[0019]通过对各个出铁场余热收集器进出口阀门的开关和流量调节阀的调整，可以相应的实现出铁场余热收集器的过热器功能和蒸发器功能切换，也可以调整、平衡系统中饱和蒸汽量与过热蒸量。
[0020]高炉出铁场余热发电方法实施例一，包括以下步骤:
(1)汽包8里的热水经过循环泵9送至热水主管4，流经等待出铁的一号出铁场余热收集器I，蛇形管表面温度为600°C，吸收热量变成水汽混合物，通过水汽混合主管5进入汽包8的分配器；
(2)水汽混合物进入汽包8的分配器后，在汽包8内进行水汽分离，饱和蒸汽从汽包8顶部出口进入饱和蒸汽主管6 ；
(3)饱和蒸汽主管6内的饱和蒸汽进入正在出铁的二号出铁场余热收集器2，蛇形管表面温度为1100°C，吸收热能变成过热蒸汽，通过过热蒸汽主管7进入蒸汽汽轮机发电系统14 ；
(4)过热蒸汽进入蒸汽汽轮机系统14驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统14内的凝汽、除氧、加热等装置形成纯净的热水，提供给汽包8循环使用。
[0021]高炉出铁场余热发电方法实施例二，包括以下步骤:
(1)汽包8里的热水经过循环泵9送至热水主管4，流经等待出铁的一号出铁场余热收集器1，蛇形管表面温度为700°C，吸收热量变成水汽混合物，通过水汽混合主管5进入汽包8的分配器；
(2)水汽混合物进入汽包8的分配器后，在汽包8内进行水汽分离，饱和蒸汽从汽包8顶部出口进入饱和蒸汽主管6 ；
(3)饱和蒸汽主管6内的饱和蒸汽进入正在出铁的二号出铁场余热收集器2，蛇形管表面温度为1200°C，吸收热能变成过热蒸汽，通过过热蒸汽主管7进入蒸汽汽轮机发电系统14 ；
(4)过热蒸汽进入蒸汽汽轮机系统14驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统14内的凝汽、除氧、加热等装置形成纯净的热水，提供给汽包8循环使用。
【权利要求】
1.高炉出铁场余热发电系统，包括余热锅炉系统与汽轮机发电系统，过热蒸汽驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统的凝汽、除氧、加热等装置形成纯净的热水，提供给汽包，其特征在于:所述的余热锅炉系统包括汽包、循环泵、多个高炉出铁场余热收集器、管路及其控制阀门；高炉出铁场余热收集器为出铁场隔热防尘罩内的蛇形管，蛇形管沿隔热防尘罩内壁平铺多层，蛇形管上设有翅片；余热收集器入口、出口各有两个支管，每个支管上依次设有球阀、流量调节阀及逆止阀；入口两个支管分别连接热水主管、饱和蒸汽主管，出口两个支管分别连接水汽混合主管、过热蒸汽主管；各个余热收集器并联于热水主管与水汽混合主管之间；热水主管上设有循环泵，一端连接汽包底部的热水出口，另一端连接各个余热收集器入口 ；饱和蒸汽主管一端连接汽包顶部的蒸汽出口，另一端连接各个余热收集器入口 ；水汽混合主管一端连接汽包的分配器入口，另一端连接各个余热收集器出口 ；过热蒸汽主管一端连接蒸汽汽轮机入口，另一端连接各个余热收集器出口 ；各个余热收集器、热水主管、水汽混合主管、饱和蒸汽主管、过热蒸汽主管均设有压力表。
2.高炉出铁场余热发电方法，其特征在于包括以下步骤: (1)汽包里的热水经过循环泵送至热水主管，流经等待出铁的出铁场隔热除尘罩里的余热收集器，蛇形管表面温度为600?7001:，吸收热量变成水汽混合物，通过水汽混合主管进入汽包的分配器； (2)水汽混合物进入汽包的分配器后，在汽包里进行汽水分离，蒸汽从汽包顶部出口进入饱和蒸汽主管； (3)饱和蒸汽主管内的饱和蒸汽进入正在出铁的出铁场隔热除尘罩里的余热收集器，蛇形管表面温度为1100?12001，吸收热能变成过热蒸汽，通过过热蒸汽主管进入蒸汽汽轮机发电系统； (4)过热蒸汽进入汽轮机驱动汽轮机发电之后，经过汽轮机发电系统的凝汽、除氧、加热装置形成纯净的热水，提供给汽包循环使用。
【文档编号】F01K11/00GK104481609SQ201410535986
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】肖俊材, 刘芝新, 匡知群, 刘连福, 应旗勇, 李云铁 申请人:湖南华菱湘潭钢铁有限公司