一种电熔镁熔坨余热利用方法及系统与流程

本发明涉及电熔镁熔坨余热回收技术领域，尤其涉及一种电熔镁熔坨余热利用方法及系统。

背景技术：

在电熔镁镁砂生产过程中，菱镁矿熔炼后会形成镁熔坨。生产工艺要求镁熔坨只能进行自然冷却，不能进行强制冷却，以免影响镁砂的结晶效果。

目前国内用于电熔镁熔坨余热回收的装置普遍采用的是隧道式余热回收锅炉，炽热的镁熔坨在隧道内纵向前进，隧道外壁即为吸热管束，随着时间的推移，镁熔坨被逐渐冷却，散发的热量由余热回收装置回收。镁熔坨根据生产工艺的要求被逐个送入余热回收装置，冷却一定时间后再逐一排出。由于电熔镁镁熔坨自然冷却时间长(4h以上)，冷初始却温度(约1200℃)与排出温度(约200℃)相差较大，因此余热回收装置的吸热量波动很大。余热回收装置的吸热量随镁熔坨自然冷却时间逐渐递减，当新的镁熔坨送入余热回收装置后，余热回收装置的吸热量又会突然升高，然后再逐渐减少，如此循环往复。因此其上述方法存在的主要问题是输出的热源不稳定；另一方面，目前尚未有利用电熔镁熔坨余热发电并实现工业化应用的报道。

技术实现要素：

本发明提供了一种电熔镁熔坨余热利用方法及系统，电熔镁熔坨依次进入三种余热回收装置分阶段回收余热，最终生成的饱和蒸汽用于拖动汽轮机发电；系统热源输出稳定，热转换率高，余热回收效率高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种电熔镁熔坨余热利用方法，包括如下步骤：

1)熔融的电熔镁熔坨依次送入熔融镁熔坨余热回收室、破壳镁熔坨余热回收室、自除氧镁熔坨余热回收室分别回收余热，回收余热并冷却后的电熔镁熔坨送至下一工序；

2)40℃以下的汽轮机凝结水送入破壳镁熔坨余热回收室，与脱壳中的电熔镁熔坨换热后加热到80℃以上，然后送入自除氧镁熔坨余热回收室与脱壳后的电熔镁熔坨换热，升温为104℃以上的饱和水；

3)饱和水通过给水泵送入熔融镁熔坨余热回收室与刚熔融的电熔镁熔坨换热，成为压力2mpa以上、温度150～200℃的热水，然后进闪蒸罐生成压力为0.5～1.8mpa的饱和蒸汽；闪蒸水从闪蒸罐底部回流至自除氧镁熔坨余热回收室循环利用；

4)饱和蒸汽进入汽水分离器，经汽水分离并再次加热后进入汽轮机用于发电，汽水分离器分离出的凝结水回流至自除氧镁熔坨余热回收室循环利用；从汽轮机排出的蒸汽进入凝汽器冷凝，然后由凝结水泵送入破壳镁熔坨余热回收室循环利用。

所述闪蒸罐的进口设进口调节阀用于控制闪蒸罐内的压力，闪蒸罐的底部设出口调节阀用于控制闪蒸罐内的水位高度为运行水位高度。

所述凝汽器的热井处设补水口。

所述熔融镁熔坨余热回收室的主体为环形余热回收室，由水冷壁组成封闭的环形空间，该环形空间是电熔镁熔坨的移动冷却通道；环形余热回收室的顶部设蓄热容器15，蓄热容器通过上升管和下降管连接水冷壁。

所述自除氧镁熔坨余热回收室的主体为环形余热回收室，由水冷壁组成封闭的环形空间，该环形空间是电熔镁熔坨的移动冷却通道；环形余热回收室的顶部设汽包，汽包的顶部设除氧头，汽包通过上升管和下降管连接水冷壁。

所述破壳镁熔坨余热回收室为热交换器式的余热回收室。

一种用于实现所述方法的电熔镁熔坨余热利用系统，包括熔融镁熔坨余热回收室、破壳镁熔坨余热回收室、自除氧镁熔坨余热回收室、闪蒸罐、汽水分离器、汽轮机及凝汽器；所述熔融镁熔坨余热回收室、自除氧镁熔坨余热回收室的主体均为环形余热回收室，由水冷壁组成封闭的环形空间，该环形空间是电熔镁熔坨的移动冷却通道；熔融镁熔坨余热回收室对应的环形余热回收室的顶部设蓄热容器，蓄热容器通过上升管和下降管连接对应的水冷壁；自除氧镁熔坨余热回收室对应的环形余热回收室顶部设汽包，汽包的顶部设除氧头，汽包通过上升管和下降管连接对应的水冷壁；所述破壳镁熔坨余热回收室为热交换器式的余热回收室；汽轮机的蒸汽出口通过凝汽器、凝结水泵连接破壳镁熔坨余热回收室的换热水入口，破壳镁熔坨余热回收室的换热水出口连接除氧头上的入水口；汽包的饱和水出口通过给水泵连接蓄热容器的饱和水入口，蓄热容器的热水出口连接闪蒸罐的热水入口；闪蒸罐的饱和蒸汽出口连接汽水分离器的饱和蒸汽入口，汽水分离器的加热饱和蒸汽出口连接汽轮机的蒸汽入口。

所述汽水分离器的分离水出口连接除氧头的回用水入口。

所述闪蒸罐的闪蒸水出口连接除氧头的回用水入口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)针对电熔镁熔坨的三种状态(熔融、脱壳中及脱壳后)分别用三种余热回收装置进行余热回收，其中熔融镁熔坨余热回收室、自除氧镁熔坨余热回收室的主体采用环形余热回收室，与现有的隧道式余热回收装置相比，余热回收效率大大提高，不仅受热面受热更加均匀，而且汽水流动性改善，使汽水系统循环倍率提高，从而大幅增加了传热系数，提高了余热回收效率；

2)熔融镁熔坨余热回收室、自除氧镁熔坨余热回收室通过蓄热容器和汽包实现稳定外供蒸汽，大大减小因电熔镁熔坨加入—冷却—排出—加入的循环过程中所造成的热量回收的大幅波动；

3)系统产生的饱和蒸汽用于直接拖动汽轮机发电。

附图说明

图1是本发明所述电熔镁熔坨余热利用方法的工艺流程图。

图2是本发明所述熔融镁熔坨余热回收室的结构示意图。

图3是本发明所述自除氧镁熔坨余热回收室的结构示意图。

图中：1熔融镁熔坨余热回收室2.破壳镁熔坨余热回收室3.自除氧镁熔坨余热回收室4.进口调节阀5.闪蒸罐6.汽水分离器7.汽轮机8.凝汽器9.凝结水泵10.给水泵11.出口调节阀12.进汽门13.旁路门14.环形余热回收室15.蓄热容器16.水冷壁17.除氧头18.下降管19.上升管20.熔融的电熔镁熔坨21.脱壳中的电熔镁熔坨22.脱壳后的电熔镁熔坨23.汽包

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本利用所述一种电熔镁熔坨余热利用方法，包括如下步骤：

1)熔融的电熔镁熔坨20依次送入熔融镁熔坨余热回收室1、破壳镁熔坨余热回收室2、自除氧镁熔坨余热回收室3分别回收余热，回收余热并冷却后的电熔镁熔坨送至下一工序；

2)40℃以下的汽轮机7凝结水送入破壳镁熔坨余热回收室2，与脱壳中的电熔镁熔坨21换热后加热到80℃以上，然后送入自除氧镁熔坨余热回收室3与脱壳后的电熔镁熔坨22换热，升温为104℃以上的饱和水；

3)饱和水通过给水泵10送入熔融镁熔坨余热回收室1与刚熔融的电熔镁熔坨1换热，成为压力2mpa以上、温度150～200℃的热水，然后进闪蒸罐5生成压力为0.5～1.8mpa的饱和蒸汽；闪蒸水从闪蒸罐5底部回流至自除氧镁熔坨余热回收室3循环利用；

4)饱和蒸汽进入汽水分离器6，经汽水分离并再次加热后进入汽轮机7用于发电，汽水分离器6分离出的凝结水回流至自除氧镁熔坨余热回收室3循环利用；从汽轮机7排出的蒸汽进入凝汽器8冷凝，然后由凝结水泵9送入破壳镁熔坨余热回收室2循环利用。

所述闪蒸罐5的进口设进口调节阀4用于控制闪蒸罐5内的压力，闪蒸罐5的底部设出口调节阀11用于控制闪蒸罐5内的水位高度为运行水位高度。

所述凝汽器8的热井处设补水口。

如图2所示，所述熔融镁熔坨余热回收室1的主体为环形余热回收室14，由水冷壁16组成封闭的环形空间，该环形空间是电熔镁熔坨的移动冷却通道；环形余热回收室14的顶部设蓄热容器15，蓄热容器15通过上升管19和下降管18连接水冷壁16。

如图3所示，所述自除氧镁熔坨余热回收室3的主体为环形余热回收室14，由水冷壁16组成封闭的环形空间，该环形空间是电熔镁熔坨的移动冷却通道；环形余热回收室的顶部设汽包23，汽包23的顶部设除氧头17，汽包23通过上升管19和下降管18连接水冷壁16。

所述破壳镁熔坨余热回收室2为热交换器式的余热回收室。

一种用于实现所述方法的电熔镁熔坨余热利用系统，包括熔融镁熔坨余热回收室1、破壳镁熔坨余热回收室2、自除氧镁熔坨余热回收室3、闪蒸罐5、汽水分离器6、汽轮机7及凝汽器8；所述熔融镁熔坨余热回收室1、自除氧镁熔坨余热回收室2的主体均为环形余热回收室14，由水冷壁16组成封闭的环形空间，该环形空间是电熔镁熔坨的移动冷却通道；熔融镁熔坨余热回收室1对应的环形余热回收室14的顶部设蓄热容器15，蓄热容器15通过上升管19和下降管18连接对应的水冷壁16；自除氧镁熔坨余热回收室3对应的环形余热回收室14顶部设汽包23，汽包23的顶部设除氧头17，汽包23通过上升管19和下降管18连接对应的水冷壁16；所述破壳镁熔坨余热回收室2为热交换器式的余热回收室；汽轮机7的蒸汽出口通过凝汽器8、凝结水泵9连接破壳镁熔坨余热回收室2的换热水入口，破壳镁熔坨余热回收室2的换热水出口连接除氧头17上的入水口；汽包23的饱和水出口通过给水泵10连接蓄热容器15的饱和水入口，蓄热容器15的热水出口连接闪蒸罐5的热水入口；闪蒸罐5的饱和蒸汽出口连接汽水分离器6的饱和蒸汽入口，汽水分离器6的加热饱和蒸汽出口连接汽轮机7的蒸汽入口。

所述汽水分离器6的分离水出口连接除氧头17的回用水入口。

所述闪蒸罐5的闪蒸水出口连接除氧头17的回用水入口。

各余热回收装置1、2、3在冷态启动时需要人工操作；在初期电熔镁熔坨的冷却放热过程中逐步加热余热回收装置内的低温水，随着水温的升高，启动给水泵10及凝结水泵9，同时关闭汽轮机7的进汽门12，打开汽轮机7的旁路门13，从而形成初步的水循环。

随着水温的不断升高和水循环的进行，水中的氧气可以满足设备要求，当汽水分离器6内可以产生足够的饱和蒸汽时，逐渐打开汽轮机7的进汽门12进行暖机。当汽轮机7满足冲转条件后，逐渐关闭汽轮机7的旁路门13，机组进行冲转，当冲转成功并带负荷后即可切自动运行。

自动运行后根据电熔镁熔坨的生产流程进行电熔镁熔坨进入各余热回收装置的调配，通过冷却时间的调控，尽量提高各部分的余热回收量，同时通过控制闪蒸罐5内的压力对蒸汽的产生量进行自动控制。

为了稳定蒸汽流量、压力，一般需要配置多条余热回收线路，每条余热回收线路中刚熔融的电熔镁熔坨需要错时送入，分阶段地联合回收余热，产生蒸汽。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。