CN101021197A - 高炉冷却水回水余压发电 - Google Patents

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Abstract

一种利用炼铁高炉冷却水回水余压(水头)发电的方法。它是将小型径流式水力发电的原理引用到高炉冷却回水系统中来，利用高炉冷却水回水自流到冷却水泵或者自由排放时，形成9米左右的高差，产生了一股水头稳定、流量稳定、遵循有压恒定规律的持续而稳定的水利资源发电。技术方案是：在回水管道上加一路旁通管道，上面安装一台水轮发电机。为了保证高炉冷却水的正常回流、水轮发电机的正常发电、故障检修三种情况下冷却水系统的正常工作，在回水管道上安装了水位信号自动检测装置和主控阀门，在水轮发电机进、出水管道上安装了进水阀门、出水阀门、自动排气阀和水位调节阀。电气系统由输配电系统、励磁系统、继电保护系统和控制系统组成。

Description

高炉冷却水回水余压发电
所属技术领域
本发明涉及利用冶金工业主要冶炼设备炼铁高炉冷却水回水余压(水头)发电的方法。
背景技术
目前，公知的高炉冶炼工艺特点是连续生产，因此，要求高炉冷却水也必须是连续不间断的供给。冷却水工艺流程有两种，分别是：
1.水泵站(加压)→高炉系统→回水管道(自流)→冷却水泵(加压)→冷却水塔→水泵站，密闭循环使用。
2.水泵站(加压)→高炉系统→回水管道(自流)→自由排放。
其中，冷却水从高炉经回水管道自流到冷却水泵或者自由排放时，两者之间有9米左右的高差，形成了一股持续稳定的水利资源。这股水利资源在上述工艺流程中并没有很好的利用，白白流失。
发明内容
高炉冷却回水具有水头稳定、流量稳定，管道直径一定，而且遵守有压恒定的规律流动，是一股典型的恒流量、恒水头持续而稳定的水利资源。为了将这股优良的水利资源回收利用，本发明将小型径流式水力发电原理引用到高炉冷却回水系统中来，通过水轮机发电的方式回收利用。
本发明采用的技术方案是：在回水管道适当的位置加一路旁通管道。在旁通管道上安装一台水轮发电机将高炉冷却回水中蕴藏的能量回收利用。为了保证高炉冷却水的正常回流、水轮发电机的正常发电、故障检修三种情况下冷却水系统的正常工作，在回水管道上安装了水位信号自动检测装置和主控阀门，在水轮发电机进、出水管道上安装了进水阀门、出水阀门和自动排气阀。为了保证水轮发电机在启动和故障时冷却水能正常回流，在旁通管道阀门后面安装安装了一套水位调节阀，做回水水位超高时紧急排水用。电气系统由输配电系统、励磁系统、继电保护系统和控制系统组成。
工作原理是：
1.当水轮发电机不工作时；主控阀门打开，进水阀门和出水阀门关闭，自动排气阀在开位，水位调节紧急排水装置和水位信号自动检测装置关闭，高炉冷却回水经回水管道自流到冷却水泵或者自由排放。
2.当水轮发电机工作时；主控阀门关闭，进水阀门和出水阀门打开，自动排气阀在关位，水位信号自动检测装置和水位调节阀工作。(1)当水轮发电机起机时；由水位信号自动检测装置测量水位情况并反馈到控制系统，由控制系统指令主控阀门、水位调节阀和水轮机导叶装置参与调节。当水位调节阀和水轮机导叶装置开度足够大能够自主调节水位和水量时，主控阀门退出调节关闭。(2)当水轮发电机正常发电时；高炉冷却回水经进水阀门、水轮发电机、出水阀门、回水管道自流到冷却水泵或者自由排放。所发电力经电气系统送至用户。
3.当水轮发电机故障时；主控阀门开启，进水阀门和出水阀门关闭，自动排气阀开启，水位调节阀和水位信号自动检测装置关闭，水轮发电机分解检修。
本发明的有益效果是，利用了高炉冷却回水的余压(水头)发电，它不额外消耗能源，由于具有水头稳定、流量稳定，管道直径一定，而且遵守有压恒定规律流动的特点，再选用成熟的发电技术和定型的发电设备(轴流式或者贯流式水轮发电机)，因此是一个投资少、发电效率高、优质、清洁和可持续的节能方法。按照能源回报率概念测算(发电系统在其正常的使用年限内能源产出与投入的比率)，高炉冷却回水的余压(水头)发电的能源回报率为174～267，是目前所有发电方法中回报率最高的。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是高炉冷却水工艺流程框图(循环使用)。
图2是高炉冷却水工艺流程框图(自由排放)。
图3是高炉冷却水回水发电工艺流程图。
图4是高炉冷却水回水发电工况工艺流程图。
图5是炉冷却高水回水不发电工况工艺流程图。
图中1.水泵站，2.高炉，3.回水管道，4.冷却水泵，5.冷却水塔，6.主控阀门，7.进水阀门，8.水轮发电机，9.水位调节阀，10.出水阀门，11.自动排气阀，12.水位信号自动检测装置，13.控制系统，14.电气系统，15.用户。各图箭头所示为水流路径。
具体实施方式
在图1中，冷却水经水泵站(1)加压通过管道送到高炉系统(2)，回水经回水管道(3)自流到冷却水泵(4)，加压后送到冷却水塔(5)降温，然后自流到水泵站(1)，密闭循环使用。
在图2中，冷却水经水泵站(1)加压通过管道送到高炉系统(2)，回水经回水管道(3)自由排放。
在图3中冷却水经水泵站(1)加压通过管道送到高炉系统(2)，冷却回水经回水管道(3)自流到旁通管水轮发电机系统，经过进水阀门(7)、水轮发电机(8)、水位调节阀(9)、出水阀门(10)然后流到冷却水泵(4)，加压后送到冷却水塔(5)降温，然后自流到水泵站(1)，密闭循环使用或者自由排放。
在图4所示是高炉冷却水回水发电工况工艺流程。冷却水经水泵站(1)加压通过管道送到高炉系统(2)，冷却回水经回水管道(3)自流到旁通管水轮发电机系统，主控阀门(6)关闭，进水阀门(7)和出水阀门(10)打开，自动排气阀(11)关闭，水位信号自动检测装置(12)和水位调节阀(9)工作。高炉冷却回水经进水阀门(7)、水轮发电机(8)、出水阀门(10)、回水管道(3)自流到冷却水泵(4)或者自由排放。所发电力经电气系统(14)送至用户(15)。
在图5所示是炉冷却高水回水不发电工况工艺流程。冷却水经水泵站(1)加压通过管道送到高炉系统(2)，冷却回水经回水管道(3)自流。主控阀门(6)打开，进水阀门(7)和出水阀门(10)关闭，自动排气阀(11)在打开，水位调节阀(9)和水位信号自动检测装置(12)关闭。高炉冷却回水经回水管道(3)自流到冷却水泵(4)或者自由排放。

Claims (3)

1.一种高炉冷却水回水余压发电的方法，利用冷却水从高炉经回水管道回流到冷却水泵或者自由排放时，两者之间有9米左右的高差，形成了一股稳定的水利资源，其特征是：在回水管道上加一路旁通管道，在旁通管道上安装一台水轮发电机将高炉冷却回水中蕴藏的能量回收利用。
2.根据权利要求1所述的高炉冷却水回水余压发电的方法，其特征是：为了保证高炉冷却水的正常回流、水轮发电机的正常发电、故障检修三种情况下冷却水系统的正常工作，在回水管道上安装了水位信号自动检测装置和主控阀门，在水轮发电机进、出水管道上安装了进水阀门、出水阀门和自动排气阀，在进水阀门后面安装安装了一套水位调节阀，做回水水位超高时紧急排水用。
3.根据权利要求1所述的高炉冷却水回水余压发电的方法，其特征是：当水轮发电机启机时，由水位信号自动检测装置测量水位情况并反馈到控制系统，由控制系统指令主控阀门、水位调节阀和水轮机导叶装置参与调节。当水位调节阀和水轮机导叶装置开度足够大能够自主调节水位和水量时，主控阀门退出调节关闭。
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