CN101245400B - 炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，包括汽化冷却烟道、除尘器及煤气回收装置，除尘器与煤气回收装置之间还设有对流换热器，系统还包括蒸汽储热稳流装置、机内除湿再热汽轮机、发电机，系统还设有冷凝器，机内除湿再热汽轮机通过乏汽管与冷凝器相连接，冷凝器还连接有除氧器，系统还设有与除氧器连接的补充水管，除氧器的出口通过管路分别与换热器冷却水进口和汽化冷却烟道的冷却水进口连接，汽化冷却烟道的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连。本发明通过取代喷水或喷雾冷却煤气的传统做法，可以大大提高能源回收率、减少水的消耗、降低污水排放量。

Description

炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统
技术领域
本发明为一种炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，涉及炼钢转炉煤气及其显热安全回收发电技术领域，特别涉及转炉煤气的高温除尘器、对流换热器、煤气防爆装置、换热器清灰装置、蒸汽储热稳流装置以及机内除湿再热汽轮机。
背景技术
在钢铁冶炼行业，针对转炉煤气的回收，基本采用煤气湿法回收系统(OG法)或煤气干法回收技术(LT法)。OG法应用最多，其工艺流程为：转炉冶炼产生的大量高温(1450℃)、含尘烟气被活动烟罩捕集，经汽化烟道冷却到1000℃左右。初步冷却的烟气通过一次除尘器(简称“一文”)喷水冷却并除去大颗粒灰尘，再经过二次除尘器(简称“二文”)除去细小粉尘。净化的烟气经过煤气引风机，合格的煤气(CO含量大于35％，O2含量小于2％)通过三通阀切换，经水封逆止阀、V型阀被输送到气柜，不合格的烟气通过烟囱，经点火燃烧后放散。OG法的缺点是需要消耗大量的水资源，而且产生污泥。
与湿法除尘技术(OG法)相比较，干法除尘技术(LT法)采用精确定量喷雾来冷却1000℃左右的煤气，利用水的蒸发潜热来降温，从而不致产生污泥和污水，具有系统能耗低、除尘效率高、干粉尘可回收利用等特点。但是无论是OG法或是LT法，它们的一个共同缺点是：为了防止转炉煤气发生爆炸，直接喷水或喷雾冷却煤气，煤气余热只回收了一部分(1000℃以下的煤气的余热一般都不能回收)，50％左右的热量白白损失。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，通过对流换热器使煤气迅速降温，利用对流换热器回收煤气的显热产生蒸汽用于发电。
为实现上述目的，本发明提供一种炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，该系统包括汽化冷却烟道、与汽化冷却烟道相连的除尘器及与除尘器相连的煤气回收装置，所述除尘器与煤气回收装置之间还设有对流换热器，所述系统还包括蒸汽储热稳流装置、机内除湿再热汽轮机、发电机，蒸汽储热稳流装置与机内除湿再热汽轮机通过蒸汽管道相连，机内除湿再热汽轮机与发电机相连，对流换热器具有换热器冷却水进口、换热器冷却水出口、换热器煤气进口，换热器煤气出口，对流换热器的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连通，所述系统还设有冷凝器，机内除湿再热汽轮机通过乏汽管与冷凝器相连接，冷凝器还连接有除氧器，所述系统还设有与除氧器连接的补充水管，除氧器的出口通过管路分别与换热器冷却水进口和汽化冷却烟道的冷却水进口连接，汽化冷却烟道的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连。
进一步，所述系统还包括煤气防爆装置、换热器壁面清灰装置，所述煤气防爆装置布置在对流换热器中。
进一步，所述煤气防爆装置包括能够喷射抑爆剂的抑爆器。
进一步，所述除尘器具体为高温除尘器。
进一步，所述高温除尘器为旋风除尘器。
进一步，所述系统还包括低温除尘器，低温除尘器位于对流换热器与煤气回收装置之间。
进一步，所述低温除尘器为布袋除尘器。
进一步，所述低温除尘器为电除尘器。
进一步，对流换热器为翅片管。
本发明具有如下有益效果：
1、取代喷水或喷雾冷却煤气的传统做法，可以大大提高能源回收率、减少水的消耗、降低污水排放量。
2、采用煤气防爆装置，确保煤气及其显热的安全回收。
3、采用换热器清灰装置，使换热面处于清洁状态，保证换热器的换热效率。
4、采用蒸汽储热稳流装置，确保饱和蒸汽流的稳定连续供应。
5、采用机内除湿再热汽轮机，实现饱和蒸汽发电。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为图1中换热器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，用于钢厂炼钢转炉的煤气干法回收以及煤气显热的回收发电。
该系统包括汽化冷却烟道1、与汽化冷却烟道1相连的高温除尘器3及与高温除尘器3相连的煤气回收装置，煤气回收装置包括煤气风机8、三通切换阀9、煤气柜10、烟囱21，所述高温除尘器3与煤气回收装置之间还设有对流换热器4，所述系统还包括蒸汽储热稳流装置11、机内除湿再热汽轮机13、发电机14，蒸汽储热稳流装置11与机内除湿再热汽轮机13通过蒸汽管道12相连，机内除湿再热汽轮机13与发电机14相连，对流换热器4具有换热器冷却水进口、换热器冷却水出口、换热器煤气进口，换热器煤气出口，对流换热器的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连通，所述系统还设有冷凝器，机内除湿再热汽轮机通过乏汽管与冷凝器相连接，冷凝器还连接有除氧器，所述系统还设有与除氧器连接的补充水管，除氧器的出口通过管路分别与换热器冷却水进口和汽化冷却烟道的冷却水进口连接，汽化冷却烟道的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连。
炼钢转炉20产生1450℃左右的高温煤气，首先进入汽化冷却烟道1，将煤气温度降至850～1000℃，通过煤气管道进入高温除尘器3和对流换热器4后温度降至约150℃，通过低温除尘器7除尘，再经过煤气风机8、煤气三通切换阀9，合格的煤气(CO含量大于35％，O2含量小于2％)进入煤气柜10，不合格的烟气通过烟囱21，经点火燃烧后放散。
高温除尘器3为旋风除尘器，可以将煤气中的大粒径烟尘颗粒分离出来，减少烟尘含量尤其是大粒径烟尘颗粒，进而减少后部对流换热器的积灰。高温除尘器3也可以是其它惯性除尘器。
对流换热器4为内部设有翅片管的箱形结构，翅片管可以强化换热，经过高温除尘器3的煤气由对流换热器4的煤气入口41进入，与翅片管交换热量后由对流换热器4的煤气出口42流出，冷却水由对流换热器4的冷却水入口43进入，流经翅片管后，由对流换热器4的冷却水出口44流出，将与煤气交换吸收的热量带出对流换热器4。对流换热器4将1000℃以下转炉煤气降低到150℃左右，同时将水加热成为热水或饱和蒸汽。
煤气防爆装置5设置在对流换热器4上。在冶炼间歇期，空气会进入煤气管道，煤气有爆炸危险。当煤气管道中一氧化碳浓度达到爆燃极限时，启动煤气防爆装置5，通过煤气防爆装置5中的4个抑爆器51及时向对流换热器4内喷入抑爆剂，从而抑制爆炸的发生，确保设备安全。
壁面清灰装置6(中国专利：ZL01207797.6公开了该相关内容)设置在对流换热器4内，通过多个吹灰点61定期清灰，可以保持换热器壁面清洁，保证换热效率。
低温除尘器7可以是布袋除尘器，也可以是电除尘器，用于收集煤气中的灰尘。
汽化冷却烟道1和对流换热器4产生的蒸汽为间断蒸汽，进入蒸汽储热稳流装置11后，通过降压闪蒸产生较低压力的连续稳定饱和蒸汽，通过蒸汽管道12进入机内除湿再热汽轮机13(中国专利：ZL200510034193.3公开了该相关内容)，设置级间再热装置，对湿饱和蒸汽进行除湿再热处理，保证汽轮机末级叶片处的蒸汽干度在安全范围内，机内除湿再热汽轮机13带动发电机14进行发电。
机内除湿再热汽轮机13出来的乏汽经过乏汽管15进入冷凝器16，冷却后与补充水(通过补充水管19送入)一起进入除氧器18，除去补充水中溶解的氧气，防止氧气对管壁的腐蚀，然后分成两路，分别进入汽化冷却烟道1和对流换热器4，两路产生的蒸汽和热水再汇合在一起进入蒸汽储热稳流装置11，完成水循环利用。
下面以一台120t转炉的煤气余热回收发电装置为例，说明本发明的效果：
冶炼周期：40min
煤气含尘量：100-150g/m3
转炉出口煤气温度：1450-1650℃
汽化冷却烟道出口煤气温度：850-1000℃
急冷换热器出口煤气温度：150-180℃
布袋除尘器(或电除尘器)出口煤气含尘量：10mg/m3
蒸汽储热稳流装置额定工作压力：1.4-2.5MPa
蒸汽储热稳流装置额定工作温度：197-225℃(饱和)
瞬时最大蒸发量：140t/h
冶炼周期平均产汽量：35t/h
余热电站装机容量：5MW
下表为本发明炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统的节能减排效果与现有方法的对比。
  本发明方法   现有方法
  吨钢发电量(kWh/t)   28   14
  吨钢能耗降低量(kg标准煤)   30   15
  吨钢CO<sub>2</sub>排放减少量(kg)   66   33

Claims (8)

1.一种炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，该系统包括汽化冷却烟道、与汽化冷却烟道相连的除尘器及与除尘器相连的煤气回收装置，其特征在于：所述除尘器与煤气回收装置之间还设有对流换热器，对流换热器内设置有煤气防爆装置和换热器壁面清灰装置，所述系统还包括蒸汽储热稳流装置、机内除湿再热汽轮机、发电机，蒸汽储热稳流装置与机内除湿再热汽轮机通过蒸汽管道相连，机内除湿再热汽轮机与发电机相连，对流换热器具有换热器冷却水进口、换热器冷却水出口、换热器煤气进口，换热器煤气出口，对流换热器的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连通，所述系统还设有冷凝器，机内除湿再热汽轮机通过乏汽管与冷凝器相连接，冷凝器还连接有除氧器，所述系统还设有与除氧器连接的补充水管，除氧器的出口通过管路分别与换热器冷却水进口和汽化冷却烟道的冷却水进口连接，汽化冷却烟道的冷却水出口与蒸汽储热稳流装置的冷却水进口相连。
2.根据权利要求1所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：所述煤气防爆装置包括能够喷射抑爆剂的抑爆器。
3.根据权利要求1所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：所述除尘器具体为高温除尘器。
4.根据权利要求3所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：所述高温除尘器为旋风除尘器。
5.根据权利要求1所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：所述系统还包括低温除尘器，低温除尘器位于对流换热器与煤气回收装置之间。
6.根据权利要求5所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：所述低温除尘器为布袋除尘器。
7.根据权利要求5所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：所述低温除尘器为电除尘器。
8.根据权利要求1所述的炼钢转炉煤气干法回收及其显热发电系统，其特征在于：对流换热器为翅片管。
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