CN101344359A - 烧结环冷余热梯级回收发电系统及工艺 - Google Patents

Abstract

一种烧结环冷余热梯级回收发电系统及工艺，属于烧结余热利用技术领域。该系统包括烧结环冷机、上风室、下风室、换热器、风机、余热锅炉、汽包、过热器、蒸发器、除氧器、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、给水泵。采用全封闭系统，对烧结矿进行分段冷却、梯级回收余热，最大限度的回收烧结矿显热；冷却风温度的逐级升高使其与烧结矿的换热温差减小，为不影响烧结矿的冷却效果，本发明采用冷却风的子循环与大循环相组合方式吸收烧结矿显热，提高了余热回收效率。同现有技术相比本发明能极限回收烧结矿余热，在不增加总循环风量前提下提高了用于发电的蒸汽温度，增加了余热发电量，有很好的经济效果。

Description

烧结环冷余热梯级回收发电系统及工艺

技术领域

本发明属于烧结余热利用技术领域，特别涉及一种烧结环冷余热梯级回收发电系统及工艺，适用于钢铁厂烧结环冷机废气余热回收发电。

背景技术

烧结余热回收是钢铁企业实现“节能减排”指标的一项重要内容。烧结工序中环冷机废气显热约占总能耗的20～28％，对环冷机废气余热的回收有重要意义，既节约能源又有环境效益。

目前，国内对烧结环冷机废气余热回收发电的应用才刚刚起步，余热回收工艺在不断完善中。现有的烧结环冷余热发电系统多为纯中低温参数，直接利用此废气余热只能产生饱和蒸汽或低参数过热蒸汽，发电利用效率很低。传统的环冷机生产工艺中，环冷风机进口是约20℃的环境空气，入口空气温度较低，造成环冷机高温段的排气温度只有300～400℃，低温段排气温度一般为200～250℃。

上述情况导致现有的烧结环冷余热发电系统有以下主要问题：①换热效率不高，能量得不到充分回收；②发电蒸汽参数太低，余热发电能力有限；③系统漏风情况严重，热风散热损失较大。鉴于上述问题，应不断改进烧结环冷余热发电技术，其核心问题是提高用于发电的蒸汽参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结环冷余热梯级回收发电系统及工艺，实现了在不影响烧结工序正常生产、保证烧结矿品质的情况下，完善烧结环冷废气余热发电工艺及系统，通过全封闭梯级回收余热的原则，提出了冷却风的子循环和大循环方式，在总循环风量不变情况下提高了风温，使发电量增加20％以上。

本发明的系统包括烧结环冷机1、上风室2、下风室3、换热器4、风机5、余热锅炉6、汽包7、过热器8、蒸发器9、除氧器10、汽轮机11、发电机12、凝汽器13、凝结水泵14、给水泵15。其中，烧结环冷机1、换热器4、余热锅炉6、风机5依次由带保温层的风管道连接而成冷却风循环，凝汽器13、凝结水泵14、除氧器10、给水泵15、换热器4、汽包7、余热锅炉6、汽轮机11、发电机12依次由水路管道或蒸汽管道连接而成蒸汽循环系统，而蒸发器9和过热器8包含于余热锅炉中。

在烧结环冷机中沿矿层移动的降温方向上，分五段冷却烧结矿，对矿温为350～850℃的前三段烧结矿显热采用全封闭的梯级方式回收，后两段不封闭而且直接用空气冷却，起调节作用保证烧结矿的冷却效果。在第二、第三段烧结矿上方分别布置换热器，梯级回收热量；第一段循环风温较高，出于保护环冷风机的考虑，该段烧结矿上方不设换热面，直接用余热锅炉的过热器和蒸发器来换热、吸收热量，从余热锅炉低温段抽取300～350℃热风送回第一段烧结矿层形成循环，抽风量以保证经过矿层后与大循环风混合的结果达到500～600℃风温为准。

本发明的另一重要特征是使用冷却风子循环和大循环相结合的方式对前三段烧结矿显热进行回收。每段子循环的风量由各自的环冷风机控制，确保在温差降低的情况下换热效果不变，实现梯级回收的目的；大循环起到逐步提高风温，带走各段子循环的热量，最终提高蒸汽参数的目的，进入余热锅炉过热器段风温为500～600℃，产生410～450℃过热蒸汽，选用中压参数(435℃、3.6MPa)的汽轮机组。所述的大循环是余热锅炉出口冷却风循环回第三段烧结矿上风室，再依次进入第二、第一段烧结矿上风室，最后送入余热锅炉过热器段入口；所述的子循环是每段烧结矿冷却风的自循环，由环冷风机进入该段下风室，穿过烧结矿层后，经由上风室进入换热器，最后再循环回环冷风机。

总循环风量不增加的情况下提高了蒸汽参数及余热发电能力，通过增加子循环，在换热温差减小的情况下，采取增大风量来加强换热，实现了此结果。

烧结矿各冷却段之间设置可调挡板，保证第一、二、三段大循环风量的正常循环；第四、第五段之前的挡板封闭，防止前三段热风的泄漏。

第一段子循环风在余热锅炉的抽取位置为风温300～350℃处，抽风量要保证经过烧结矿层后与大循环风混合的结果达到500～600℃风温。

本发明有两点创新的技术改进：一是提高了蒸汽参数及发电能力，采用增加子循环增强换热来实现此效果；二是冷却段间设置可调挡板，调控风量的分配，保证大循环风量的正常循环。

本发明的优点和积极效果在于：

①可提高发电的蒸汽参数，增加余热发电能力，可应用于烧结余热发电工程，带来经济效益。

②不需对烧结环冷机进行大的改动，只要部分改造风道系统，采用分段梯级方式回收烧结矿显热，增加冷却风的子循环和封闭大循环，就能使发电蒸汽温度达到410～450℃，采用中压参数的汽轮机组，发电量提高20％以上。本发明对改进烧结环冷余热回收利用有重要实用价值。

附图说明

图1是本发明的烧结环冷余热梯级回收发电系统图。其中，烧结环冷机1、上风室2、下风室3、换热器4、风机5、余热锅炉6、汽包7、过热器8、蒸发器9、除氧器10、汽轮机11、发电机12、凝汽器13、凝结水泵14、给水泵15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见附图1，本发明的烧结环冷余热梯级回收发电系统，烧结环冷机1入口矿温为750～850℃，第三段烧结矿出口温度降到350℃。余热锅炉6出口的大循环风温约为150℃，然后进入第三段烧结矿上风室2，第三、第二段烧结矿上方都布置有换热器4，其中的热风子循环分别加热换热器，大循环风被加热后通过挡板依次进入第二段和第一段上风室，再和第一段子循环热风汇合进入余热锅炉6，进余热锅炉风温为500～600℃，在余热锅炉300～350℃温度点抽取第一段子循环的热风循环回烧结矿层，大循环风由余热锅炉出口再回到第三段上风室。其中，子循环风量由各自的环冷风机5控制，大循环风量由可调挡板调控，正常封闭循环时第四、第五段之前的挡板封闭防止热风泄漏。

蒸汽系统也采用梯级加热的方式，给水首先进入余热锅炉6的低温省煤器，然后依次通过第三、第二段烧结矿上方的换热器4，再进入汽包7，经过蒸发器9和过热器8后去汽轮机11做功。

Claims (6)

1、一种烧结环冷余热梯级回收发电系统，其特征在于，该系统包括烧结环冷机(1)、上风室(2)、下风室(3)、换热器(4)、风机(5)、余热锅炉(6)、汽包(7)、过热器(8)、蒸发器(9)、除氧器(10)、汽轮机(11)、发电机(12)、凝汽器(13)、凝结水泵(14)、给水泵(15)；其中，烧结环冷机、换热器、余热锅炉、风机依次由带保温层的风管道连接而成冷却风循环，凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵、换热器、汽包、余热锅炉、汽轮机、发电机依次由水路管道或蒸汽管道连接而成蒸汽循环系统，蒸发器和过热器包含于余热锅炉中。

2、一种烧结环冷余热梯级回收发电的工艺，其特征在于，在烧结环冷机中沿矿层移动的降温方向上，分五段冷却烧结矿，对矿温为350～850℃的前三段烧结矿显热采用全封闭的梯级方式回收，后两段不封闭而且直接用空气冷却，起调节作用保证烧结矿的冷却效果；在第二、第三段烧结矿上方分别布置换热器，梯级回收热量；第一段循环风温较高，出于保护环冷风机的考虑，该段烧结矿上方不设换热面，直接用余热锅炉的过热器和蒸发器来换热、吸收热量，从余热锅炉低温段抽取300～350℃热风送回第一段烧结矿层形成循环，抽风量以保证经过矿层后与大循环风混合的结果达到500～600℃风温为准。

3、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，第一、二、三段烧结矿显热的回收要使用冷却风子循环和大循环相结合的方式，每段子循环的风量由各自的环冷风机控制，确保在温差降低的情况下换热效果不变，实现梯级回收的目的；大循环起到逐步提高风温，带走各段子循环的热量，最终提高蒸汽参数的目的，进入余热锅炉过热器段风温为500～600℃，产生410～450℃过热蒸汽，选用中压参数为435℃、3.6MPa的汽轮机组；所述的大循环是余热锅炉出口冷却风循环回第三段烧结矿上风室，再依次进入第二、第一段烧结矿上风室，最后送入余热锅炉过热器段入口；所述的子循环是每段烧结矿冷却风的自循环，由环冷风机进入该段下风室，穿过烧结矿层后，经由上风室进入换热器，最后再循环回环冷风机。

4、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，总循环风量不增加的情况下提高了蒸汽参数及余热发电能力，通过增加子循环加强换热实现了此效果。

5、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，烧结矿各冷却段之间设置可调挡板，保证第一、二、三段大循环风量的正常循环；第四、第五段之前的挡板封闭，防止前三段热风的泄漏。

6、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，第一段子循环风在余热锅炉的抽取位置为风温300～350℃处，抽风量要保证经过烧结矿层后与大循环风混合的结果达到500～600℃风温。