CN101104878A - 饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，包括蒸汽过热装置、蒸汽混合装置、供外部管网蒸汽系统三个部分。其特点是将饱和蒸汽与过热蒸汽混合换热，达到精炼抽真空对蒸汽过热度的要求后，供炼钢精炼炉真空泵抽真空使用，创造了一种向真空泵供过热蒸汽的新工艺技术，本技术覆盖面广，特别适用于转炉炼钢厂采用真空精炼技术的项目，可为建设单位节约大量基建投资，减少工程量，并且工艺简单、安全可靠、运行成本低。

Description

饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置

技术领域

本发明涉及经再热处理的加热炉自产饱和蒸汽与转炉汽化冷却自产饱和蒸汽混合换热达到蒸汽过热度要求后供真空精炼炉真空泵使用的技术领域。

背景技术

在炼钢真空精炼炉装置中，制造真空的真空泵是精炼炉的关键设备。真空泵是靠蒸汽来抽真空的，真空泵用汽制度严格，要求蒸汽为过热蒸汽，同时真空泵耗汽量变化时要求压力稳定，否则真空炉无法达到真空度要求。

目前，国内外转炉炼钢厂家建设真空精炼炉时，实现蒸汽过热的做法主要有：

1、单独建设供汽锅炉，—消耗大量燃气、电能；

2、引中压过热蒸汽管道至真空精炼炉附近后，经过专用蓄热站储存、减压后获得微过热度，—消耗大量高品质中压过热蒸汽；

3、使用中压过热蒸汽经减温减压处理后使用，—消耗大量高品质中压、过热蒸汽；

4、使用电加热器对转炉自产饱和蒸汽加热，达到蒸汽过热度要求后，供精炼炉抽真空使用(ZL 00136276.3)—该方式减少中压过热蒸汽用量，但消耗大量电能，运行、维护费用高。

以上几种向真空泵供汽的方式被国内外炼钢厂普遍采用。但是这几种供汽方式也存在着共同的不足，那就是投资多、占地大、能耗及生产成本高。

热轧厂加热炉用于加热板坯，加热炉炉底水管采用汽化冷却。加热炉连续稳定的燃烧、加热钢坯，因此加热炉汽化冷却可连续地产生稳定压力、温度、流量的饱和蒸汽，通常情况下，产汽送入厂区综合管网用于采暖、吹扫等低端热用户。加热炉燃料燃烧产生的烟气由加热炉两侧烟道排出炉外，经过空气预热器、煤气预热器，再流入加热炉的总烟道内，然后经过烟道闸板进入厂房外烟囱排走。运行过程中为了防止空气换热器前烟气超温，经常开掺冷风机，掺入冷风，保护空、煤气热器；为保护加热炉空煤气换热器，当空、煤气换热器出口热空气、热煤气超温时，需要经常开热风放散阀进行热风放散，造成大量热能、电能浪费，并造成热污染。

炼钢车间转炉汽化冷却自产汽品质较差，不符合真空泵用汽要求；轧钢车间加热炉排烟温度高，须采用降温措施；加热炉烟气余热未得到有效利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种向炼钢精炼炉真空泵供过热蒸汽的装置，实现在不消耗其他能源的条件下，完全利用炼钢厂的余热锅炉产汽供炼钢真空精炼炉真空泵使用。

本发明的技术方案是：饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，包括烟道、蓄热器、调节阀、汽水管路、蒸汽混合装置和蒸汽过热装置，加热炉汽化冷却自产饱和蒸汽经饱和蒸汽管道、压力调节阀后进入蒸汽过热器，由此产生的过热蒸汽经管道送入蒸汽混合装置，经温度调节阀、蒸汽压力调节阀进入蒸汽混合器；转炉汽化冷却自产饱和蒸汽经压力主调节阀、压力辅助调节阀后进入蒸汽混合器，在混合器中饱和蒸汽与过热蒸汽进行混合换热达到设定的温度和压力要求，供真空精炼炉真空泵使用；加热炉汽化冷却产汽大于精炼用汽部分经流量调节阀调节后送入低压蓄热器，转炉汽化冷却产汽大于精炼用汽部分经饱和蒸汽压力调节阀后送入低压蓄热器，经蓄热器储存、稳压，通过减压调节阀后送入厂区管网，供饱和蒸汽设施使用。

分以下四个部分进行说明：

第一：蒸汽混合装置

在一般情况下，转炉汽化冷却自产汽为低压饱和蒸汽，真空泵使用这种蒸汽抽真空时，真空泵可能发生水击现象，引起设备击穿，缩短设备使用寿命，同时也难以实现要达到的真空度，因此需使用过热蒸汽。本发明利用加热炉燃烧排烟余热将加热炉汽化冷却产生的低压饱和蒸汽加热成为过热蒸汽，与炼钢车间转炉烟道汽化冷却产生的饱和蒸汽混合，利用高品质过热蒸汽加热、混合转炉自产饱和蒸汽，达到精炼抽真空用蒸汽压力和过热度后，供精炼炉抽真空使用。

蒸汽混合装置流程如下：

(1)加热炉汽化冷却供饱和蒸汽——蒸汽过热装置(形成过热蒸汽)——蒸汽混合装置——精炼系统分汽缸——过热蒸汽，剩余蒸汽经调节阀送至厂区管网。

(2)转炉汽化冷却产蒸汽(饱和蒸汽)——蓄热器——汽水分离器——蒸汽混合装置——精炼系统分汽缸——过热蒸汽，剩余蒸汽经调节阀送至厂区管网。

蒸汽混合装置由静态蒸汽混合器、温度、压力调节系统组成。经过蒸汽混合装置调节后的蒸汽温度误差＜±5％，压力误差＜±2％，满足抽真空用汽要求。

第二：降低加热炉排烟温度，提高加热炉汽化冷却产汽利用效率。

蒸汽过热器设置在烟道内，通过烟气的余热，将加热炉自产饱和蒸汽加热为过热蒸汽，在不消耗其它能源的条件下实现蒸汽过热。

本发明使用蒸汽过热装置可以在不影响加热炉正常生产的条件下，利用加热炉燃烧产生烟气与饱和蒸汽换热，将加热炉自产饱和蒸汽加热至过热，满足精炼真空泵使用，同时与蒸汽换热后烟气温度降低，回收烟气热量，因此利用加热炉自产饱和蒸汽过热装置使饱和蒸汽达到过热温度后供精炼真空泵使用可以提高加热炉能源利用率，提高炼钢→连铸→轧钢一体化水平，具有明显的经济效益和社会效益。

第三：炼钢与轧钢汽化冷却余热锅炉供蒸汽系统

转炉汽化冷却系统与炼钢转炉同步生产，为周期性间断工作制度。汽化系统尽管产汽量大，但如果系统储存蓄热能力小，就没有足够蒸汽连续稳定供真空泵使用。在转炉汽化冷却系统建立向真空泵供汽专用管路之后，急需解决的重要问题是要使转炉汽化冷却系统有足够的蓄热能力，保证转炉汽化冷却供出蒸汽量大于真空泵用汽量。而提高蓄热器单位蓄热能力，是增加汽化冷却系统蓄热量的首要措施。在蓄热器容积已经固定及不超过汽化系统允许工作压力前提下提高蓄热器的充热压力，扩大充热压力与放热压力之间的压差，这样就使蓄热器单位蓄热能力增大，从而使得汽化冷却蓄热器的整体蓄热能力提高。转炉汽化冷却产汽能力大于精炼抽真空用汽，因此将炼钢车间蓄热器分为高、低压运行，高压蓄热器用于保证精炼抽真空供汽，转炉汽化冷却供汽富余部分供入低压蓄热器，经低压蓄热器稳压、储存、压力调节后供入厂区蒸汽管网。

加热炉汽化冷却为连续工作制度，加热炉产汽经再热处理后全部送入炼钢车间，一部分供蒸汽混合装置使用，余下部分送至低压蓄热器，经低压蓄热器稳压、储存、压力调节后供入厂区蒸汽管网，使加热炉汽化冷却系统始终运行在较高压力水平下，利于加热炉炉底水管保护，同时提高加热炉汽化冷却产汽利用效率及储备压力，保障炼钢厂饱和蒸汽发电等余热利用项目的实施。

第四：长距离过热蒸汽管道输送

(1)在长距离过热蒸汽输送管线上设置蒸汽疏水装置，解决管道积水问题，提高蒸汽输送效率；

(2)加热炉供出蒸汽一部分供精炼混合装置，余下部分送至低压蓄热器，流量调节阀最小开度设定为5％，始终有过热蒸汽流通至低压蓄热器，这样即使真空精炼炉停止抽真空时，也可以保证过热蒸汽管道内有蒸汽连续流动，避免管道内蒸汽在静态下凝结成水，实现供精炼用过热蒸汽管道始终处于热备状态，随时满足精炼抽真空生产要求；

(3)在过热蒸汽管道上使用隔热管道托座，减少管道热损失，节能降耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的系统图；

图2为蒸汽混合装置图；

图3为加热炉汽化冷却蒸汽过热装置图；

图4为炼钢与轧钢汽化冷却供出蒸汽系统图；

图5为蒸汽疏水装置图；

图6为隔热管道托座图。

其中：1-蒸汽混合器，2-饱和蒸汽压力主调节阀，3-饱和蒸汽压力辅助调节阀，4-过热蒸汽温度调节阀，5-过热蒸汽压力调节阀，6-自立式压力调节阀，7-过热蒸汽启动放散调节阀，8-过热蒸汽管道，9-饱和蒸汽切断阀，10-饱和蒸汽管道，11-过热蒸汽流量计，12-过热蒸汽切断阀，13-混合后过热蒸汽管道，14-蒸汽过热器，15-蒸汽压力调节阀，16-加热炉汽化冷却产生的饱和蒸汽管道，17-加热炉燃烧产生的烟气，18-加热炉烟道，19-转炉烟道汽化冷却自产饱和蒸汽，20-转炉汽化冷却系统蒸汽压力调节阀，21-饱和蒸汽压力调节阀，22-流量调节阀，23-供管网用低压蓄热器，24-蒸汽疏水装置，25-隔热托座，26-高压蓄热器，27-炼钢与轧钢汽化冷却余热锅炉供出低压饱和蒸汽管道，28-减压调节阀。

由图1中可知，本发明分为三个系统：I-蒸汽混合装置，II-加热炉汽化冷却蒸汽过热装置，III-炼钢与轧钢汽化冷却供出蒸汽系统。

由图2可知：转炉汽化冷却系统供饱和蒸汽经管道10进入混合装置处设切断阀9，加热炉汽化冷却蒸汽过热装置供出的过热蒸汽8在进入混合装置处设切断阀12，饱和蒸汽与过热蒸汽在进入静态混合器1前，分别经过压力和温度调节。转炉汽化冷却系统供饱和蒸汽管道上设置的压力主调节阀2、压力辅助调节阀3，调节信号取自混合器后均压管段，尽量靠近精炼分汽缸，其中辅助调节阀3为小流量调节阀，即在抽真空用蒸汽量较小时使用，当蒸汽耗量加大时，蒸汽主调节阀2投入工作，保证供抽真空用汽压力稳定；加热炉汽化冷却蒸汽过热装置供出的过热蒸汽经过管道8进入混合装置处设切断阀12，经过温度调节阀4及压力调节阀5后进入混合装置，保证供抽真空用恒压供汽压力稳定，以及进入混合器的过热蒸汽量。在启动阶段，当混合后管道内蒸汽温度低于设定值时，过热蒸汽启动放散调节阀7开启，增大过热蒸汽流量，提高进入混合器内的过热蒸汽温度，当温度超过混合装置启动温度时，调节阀7关闭。蒸汽混合装置温度及压力取自混合器后均压管段，经过自立式稳压阀6稳压调节后供至精炼分汽缸，蒸汽混合装置设超压保护。

由图3可知：加热炉汽化冷却产生饱和蒸汽经过压力调节阀15进入设置在加热炉烟道18内的蒸汽过热器14，通过烟气17的余热，将加热炉自产饱和蒸汽加热为过热蒸汽，在不消耗其它能源的条件下实现蒸汽过热。调节阀15调节信号取自经再热处理后的过热蒸汽管道8，温度测点靠近精炼用汽点(或通过炼钢厂自动化系统将分汽缸温度信号通信至加热炉操作室)。蒸汽混合装置设超温保护。

由附图4可知：炼钢车间转炉汽化冷却产汽经管道19送至蓄热器26，为保证对精炼抽真空供汽，蓄热器26在较高压力状态下运行；当供汽量大于精炼抽真空用蒸汽量时，富余部分蒸汽经V2阀后送至蓄热器23，进入蓄热器前设压力调节阀21，调节信号取自蓄热器本体，调节阀起减压调节作用，将蒸汽压力调节至厂区管网或炼钢厂饱和蒸汽设施用户压力，经过减压调节阀28调节后通过蒸汽管道27供用户使用，因此蓄热器23在较低压力状态下运行。加热炉供出过热蒸汽量大于精炼抽真空用蒸汽量时，富余部分蒸汽送至蓄热器23，经流量调节阀22后进入蓄热器，调节信号取自供蒸汽混合装置管道8上的流量计11，当过热蒸汽管道8流量小于设定值时，调节阀开始工作，流量调节阀22的最小开度设定在5％，调节阀始终处于开启状态，始终有过热蒸汽流通至蓄热器23，这样可以保证过热蒸汽管道8始终处于热备用状态。

在长距离过热蒸汽管道8上设置有蒸汽疏水装置24，解决管道积水问题，提高蒸汽输送效率。管道8上使用隔热管道托座25，减少蒸汽管道热损失，节能降耗。

本发明适用新老转炉炼钢厂采用真空精炼技术时建设真空泵汽源装置的工程，当炼钢厂无轧钢加热炉时，可抽取少量中压蒸汽与转炉汽化冷却产汽混合，供精炼抽真空使用。覆盖面比较广，尤其适合老厂增建真空精炼炉解决蒸汽问题

Claims (5)

1.一种饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，包括烟道、蓄热器、调节阀、汽水管路，其特征在于：还包括蒸汽混合装置和蒸汽过热装置，加热炉汽化冷却自产饱和蒸汽经饱和蒸汽管道(16)、压力调节阀(15)后进入蒸汽过热器(14)，由此产生的过热蒸汽经管道(8)送入蒸汽混合装置，经温度调节阀(4)、蒸汽压力调节阀(5)进入蒸汽混合器(1)；转炉汽化冷却自产饱和蒸汽经压力主调节阀(2)、压力辅助调节阀(3)后进入蒸汽混合器(1)，在混合器(1)中饱和蒸汽与过热蒸汽进行混合换热达到设定的温度和压力要求，供真空精炼炉真空泵使用；加热炉汽化冷却产汽大于精炼用汽部分经流量调节阀(22)调节后送入低压蓄热器(23)，转炉汽化冷却产汽大于精炼用汽部分经饱和蒸汽压力调节阀(21)后送入低压蓄热器(23)，经蓄热器(23)储存、稳压，通过减压调节阀(28)后送入厂区管网，供饱和蒸汽设施使用。

2.如权利要求1所述的饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，其特征在于：蒸汽过热器(14)设置在烟道(18)内，通过烟气(17)的余热，将加热炉自产饱和蒸汽加热为过热蒸汽，在不消耗其它能源的条件下实现蒸汽过热。

3.如权利要求1所述的饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，其特征在于：所述的流量调节阀(22)最小开度设定为5％，始终有过热蒸汽流通至低压蓄热器(23)，保证过热蒸汽管道(8)处于热备状态。

4.如权利要求1或3所述的饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，其特征在于：在长距离过热蒸汽管道(8)上设置有蒸汽疏水装置(24)和隔热托座(25)。

5.如权利要求1所述的饱和蒸汽与过热蒸汽混合用于真空精炼炉使用的装置，其特征在于：蓄热器按高、低压分级设置，高压蓄热器(26)供精炼用汽，低压蓄热器(23)供厂区管网用汽。

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