CN101392992A - 硅冶炼电炉余热发电工艺流程及设备配置 - Google Patents

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Abstract

硅冶炼电炉余热发电设备配置由阀门1、余热锅炉2、汽轮发电机3、凝汽器4、冷却塔5、循环水泵6、凝结水泵7、汽封加热器8、低压加热器9、除氧器10、给水泵11、烟囱12、布袋除尘器13、引风机14、风冷器15、钢珠收集输送分配提升装置17、掺冷风阀门18、旁通阀门19构成，将硅冶炼电炉16排出的废烟气通过管道引入余热锅炉，废烟气在余热锅炉内放出部分热量，温度降至180℃左右后通过引风机进入布袋收尘器，最后通过烟囱排入大气。除盐水通过给水泵进入余热锅炉，余热锅炉产生的蒸汽进入汽轮发电机，蒸汽做功后进入凝汽器内凝结成水再经凝结水泵进入除氧器，除氧水经给水泵进入余热锅炉。节能效果好，投资小，成本低。

Description

硅冶炼电炉余热发电工艺流程及设备配置
技术领域
本发明属于余热发电技术领域，尤其适用于一种硅冶炼电炉余热发电工艺流程及设备配置。
背景技术
众所周知，在硅冶炼、硅铁冶炼等电炉冶炼过程中排放大量的余热烟气，它们携带了大量的余热，如果不加以利用，则大量的余热资源就要白白的浪费掉。
对于如上所述的烟气余热的处理方式目前主要有以下二种：
一是直接降温排放，电炉在生产过程中产生的大量烟气通过风冷器降温，余热排入大气，烟气温度降至180℃以下，通过布袋收尘器收尘后排放；
二是利用电炉生产过程中排放的烟气余热通过设置热交换器将余热转换成蒸汽或热水，供生产或生活使用。
由于烟气抽取技术不成熟、余热波动、热交换器积灰等技术上和热用户用热量不足等原因，热交换器故障率高、投入率低，绝大部分余热仍然白白浪费掉。
发明内容
为克服上述技术上存在的问题，本发明提供一种硅冶炼电炉余热发电工艺流程及设备配置，该余热发电工艺流程及设备配置使硅冶炼、硅铁冶炼等电炉冶炼过程中排放大量的烟气余热能得以充分利用，利用烟气余热发电可满足电炉冶炼40％以上的用电负荷，成本降低三分之一，节能效果明显，更具有余热发电系统投资小、运行成本低、日常管理简单的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，从硅冶炼电炉顶部排出的废气经半封闭烟罩收集并经管路引入余热锅炉，通过余热锅炉换热并部分除尘后，废气降至180℃以下后进入布袋除尘器，然后通过烟囱排入大气；余热锅炉产生的过热蒸汽通过主汽阀进入汽轮发电机组发电，其尾部乏汽在冷凝器内经冷却塔、循环水泵等组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵、汽封加热器、数台低压加热器加热后的给水进入热力除氧器，除氧器采用大气式热力除氧器，加热汽源来自汽轮发电机组中的抽汽，它将凝结水和除盐水补水加热到104℃左右，在除去水中氧气后经给水泵加压后进入余热锅炉，该给水先后经过余热锅炉受热面与烟气进行逆向对流换热，其中经省煤器的给水被加热成为饱和热水后进入余热锅炉汽包，该汽包的饱和水经过自然循环或强制循环在蒸发器内加热后变为饱和汽，饱和汽再经过低温过热器、减温器、高温过热器变成过热蒸汽，过热蒸汽经管路进入汽轮发电机组主汽门，这样就形成一个闭式回???路；余热锅炉排污水通过排污管道分别进入定排扩容器及连排扩容器。
所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其余热锅炉呈立式布置且设置了易调整的多通道蛇形管受热面并带有一个汽包，还设置了带风冷器的旁路装置。
所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其余热锅炉设置了钢珠收集输送分配提升装置，钢珠经过输送分配装置进入余热锅炉，然后通过其顶部钢珠分配装置播撒到余热锅炉内，钢珠在受热面之间经过碰撞，将受热面上的积灰清除，钢珠最终落入余热锅炉底部的收集装置，然后再通过输送、提升、分配回到余热锅炉顶部。
所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其废气管道在电炉出口设置了控制阀门，在余热锅炉入口废气管道上设置了掺冷风阀门。
所述的硅冶炼电炉余热发电设备配置主要由阀门、余热锅炉、汽轮发电机、凝汽器、冷却塔、循环水泵、凝结水泵、汽封加热器、低压加热器、除氧器、给水泵、烟囱、布袋除尘器、引风机、风冷器、钢珠收集输送分配提升装置、掺冷风阀门、旁通阀门构成，其中硅冶炼电炉烟气管道经过阀门与余热锅炉连接，余热锅炉出口管道与引风机连接，引风机通过管道与布袋除尘器连接，布袋除尘器和烟囱连接；硅冶炼电炉烟气管道经过旁通阀门连接到风冷器，风冷器出口通过管道与引风机连接组成废气的旁路系统；余热锅炉出口产生的蒸汽经过管道与汽轮发电机连接，汽轮发电机经过管道与凝汽器连接，凝汽器内的冷却水经管道与冷却塔和循环水泵连接，凝汽器凝结水出口与凝结水泵相连接，凝结水泵再经过管道和汽封加热器连接，汽封加热器出口经管道和数台低压加热器连接，低压加热器经过管道与除氧器连接，除氧器再通过管道与给水泵连接，给水泵出口经过管道与余热锅炉给水入口连接；余热锅炉设置有钢珠收集输送分配提升装置，在阀门与旁通阀门前连接有掺冷风阀门。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下优越性：
1、由于采用了半封闭烟罩和可调整的烟罩门，可有效地抽取烟气余热，减小了冷风漏入量，能够减小烟气温度和烟气流量的波动，保证了收集的余热烟气温度、流量及其与电炉产生的废气余热的最佳匹配，并有效提高了进入余热锅炉的烟气温度，从而提高了余热利用率。
2、由于采用了多通道受热面余热锅炉，可保证电炉冶炼波动而引起的余热烟气温度、流量变化时及时地调整余热锅炉受热面，使产生的过热蒸汽温度、压力保持稳定，减小余热锅炉出口蒸汽参数的波动，提高了余热发电系统的安全稳定性。
3、由于余热锅炉设置有钢珠收集输送分配提升装置，能够清除粘结在传热管子表面的密度小、体积小、易粘结的粉尘颗粒，保证传热效率，提高余热锅炉余热回收率。
4、由于采用了高效余热锅炉，降低了电炉的排气温度，从而将风冷器从生产工艺系统中切换出来，减少余热损失，可大大改善布袋除尘效果，延长了后部布袋收尘器的寿命。
5、由于设置了烟气旁路系统，在余热锅炉或余热电站设备发生故障时，整个余热发电装置可从冶炼系统中退出，从而保证不干扰原来的工艺生产线的稳定生产。余热锅炉退出后，电炉排出的高温烟气，经过风冷器进行冷却，温度降到180℃后，进入布袋收尘器收尘后直接排放，从而避免了余热电站系统故障对硅冶炼工艺系统的影响。
6、由于废气管道上设置了阀门，在烟气温度超过安全运行温度时，可以通过冷却水对管道进行冷却，保证废气管道安全运行。
7、由于废气管道上设置了掺冷风阀门，在废气温度影响余热锅炉安全运行时，可打开此阀门，掺入冷风，降低废气温度，保证余热锅炉安全运行。
8、采用凝汽式汽轮发电机，可根据烟气温度进行参数优化，合理确定余热锅炉蒸汽参数及汽轮机主蒸汽，从而选择了参数匹配的汽轮发电机组，自动化程度高。
9、除氧采用热力除氧器，除氧后约104℃的水直接供给余热锅炉，既保证余热锅炉的排烟温度在180℃左右，使废气不结露，避免余热锅炉尾部管束酸腐蚀，又保证了锅炉给水的氧指标，避免管束氧腐蚀。
10、控制系统采用了DCS集散控制系统：硅熔炼电炉在运行过程中，其捣料、刺火、加料、出料等情况均会造成电炉的废气参数发生较大波动，为保证电站的安全、稳定运行，采用了专门开发的大型冶炼电炉余热发电DCS控制系统，能够适应电炉的参数波动。
11、由于采取上述多项技术，利用硅冶炼、硅铁冶炼等电炉冶炼过程中排放大量的烟气余热发电，可满足电炉冶炼40％以上的用电负荷，节能效果明显，更具有投资小、运行成本低、日常管理简单的特点。
12、利用废烟气发电，降低了热污染和生产企业的生产成本，以39MW硅冶炼炉配套建设余热发电项目为例，相当于每年少烧3万余吨标准煤，少向大气中排放9万余吨二氧化碳等气体，利于环境保护，同时提高了能源利用效率，从而提高了企业的竞争力；
13、充分利用了其生产过程中产生的大量废气余热进行发电回收，余热回收过程中对硅冶炼过程基本没有影响。
14、该余热发电装置全部采用国产设备，设备投资低，具有很好的推广价值，随着我国实施循环经济政策，大型冶炼电炉余热发电技术具有很好的前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程及设备配置示意图。
图1中：1—阀门；2—余热锅炉；3—汽轮发电机组；4—凝汽器；5—冷却塔；6-循环水泵；7-凝结水泵；8-汽封加热器；9-低压加热器；10-除氧器；11-给水泵；12-烟囱；13-布袋除尘器；14-引风机；15-风冷器；16-硅冶炼电炉。17-钢珠收集输送分配提升装置；18-掺冷风阀门；19-旁通阀门。
具体实施方式
本发明的硅冶炼电炉余热发电工艺流程是从硅冶炼电炉顶部排出的废气经半封闭烟罩收集并经管路引入余热锅炉，通过余热锅炉换热并部分除尘后，废气降至180℃以下后进入布袋除尘器，然后通过烟囱排入大气；余热锅炉产生的过热蒸汽通过主汽阀进入汽轮发电机组发电，其尾部乏汽在冷凝器内经冷却塔、循环水泵等组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵、汽封加热器、数台低压加热器加热后的给水进入热力除氧器，除氧器采用大气式热力除氧器，加热汽源来自汽轮发电机组中的抽汽，它将凝结水和除盐水补水加热到104℃左右，在除去水中氧气后经给水泵加压后进入余热锅炉，该给水先后经过余热锅炉受热面与烟气进行逆向对流换热，其中经省煤器的给水被加热成为饱和热水后进入余热锅炉汽包，该汽包的饱和水经过自然循环或强制循环在蒸发器内加热后变为饱和汽，饱和汽再经过低温过热器、减温器、高温过热器变成过热蒸汽，过热蒸汽经管路进入汽轮发电机组主汽门，这样就形成一个闭式回路；余热锅炉排污水通过排污管道分别进入定排扩容器及连排扩容器。
此外，余热锅炉呈立式布置且设置了易调整的多通道蛇形管受热面并带有一个汽包，还设置了带风冷器的旁路装置。
余热锅炉设置了钢珠收集输送分配提升装置，钢珠经过输送分配装置进入余热锅炉，然后通过其顶部钢珠分配装置播撒到余热锅炉内，钢珠在受热面之间经过碰撞，将受热面上的积灰清除，钢珠最终落入余热锅炉底部的收集装置，然后再通过输送、提升、分配回到余热锅炉顶部。
废气管道在电炉出口设置了控制阀门，在余热锅炉入口废气管道上设置了掺冷风阀门。
结合图1，本发明的硅冶炼电炉余热发电设备配置主要由阀门1、余热锅炉2、汽轮发电机3、凝汽器4、冷却塔5、循环水泵6、凝结水泵7、汽封加热器8、低压加热器9、除氧器10、给水泵11、烟囱12、布袋除尘器13、引风机14、风冷器15、钢珠收集输送分配提升装置17、掺冷风阀门18、旁通阀门19构成，其中硅冶炼电炉16烟气管道经过阀门1与余热锅炉2连接，余热锅炉2出口管道与引风机14连接，引风机14通过管道与布袋除尘器13连接，布袋除尘器13和烟囱12连接；硅冶炼电炉16烟气管道经过旁通阀门19连接到风冷器15，风冷器15出口通过管道与引风机14连接组成废气的旁路系统；余热锅炉2出口产生的蒸汽经过管道与汽轮发电机3连接，汽轮发电机3经过管道与凝汽器4连接，凝汽器4内的冷却水经管道与冷却塔5和循环水泵6连接，凝汽器凝结水出口与凝结水泵7相连接，凝结水泵7再经过管道和汽封加热器8连接，汽封加热器8出口经管道和数台低压加热器9连接，低压加热器9经过管道与除氧器10连接，除氧器10再通过管道与给水泵11连接，给水泵11出口经过管道与余热锅炉2给水入口连接；余热锅炉2设置有钢珠收集输送分配提升装置17，在阀门1与旁通阀门19前连接有掺冷风阀门18。
将硅冶炼电炉16排出的废烟气通过管道引入余热锅炉2，废烟气在余热锅炉2内放出部分热量，温度降至180℃左右，然后通过引风机14进入布袋收尘器13，最后通过烟囱12排入大气。
除盐水通过给水泵11进入余热锅炉2，余热锅炉2产生的蒸汽进入汽轮发电机3，蒸汽做功后进入凝汽器4内凝结成水，凝结水通过凝结水泵7进入除氧器10，除过氧的水经给水泵11进入余热。

Claims (5)

1、一种硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其特征在于：从硅冶炼电炉顶部排出的废气经半封闭烟罩收集并经管路引入余热锅炉，通过余热锅炉换热并部分除尘后，废气降至180℃以下后进入布袋除尘器，然后通过烟囱排入大气；余热锅炉产生的过热蒸汽通过主汽阀进入汽轮发电机组发电，其尾部乏汽在冷凝器内经冷却塔、循环水泵等组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵、汽封加热器、数台低压加热器加热后的给水进入热力除氧器，除氧器采用大气式热力除氧器，加热汽源来自汽轮发电机组中的抽汽，它将凝结水和除盐水补水加热到104℃左右，在除去水中氧气后经给水泵加压后进入余热锅炉，该给水先后经过余热锅炉受热面与烟气进行逆向对流换热，其中经省煤器的给水被加热成为饱和热水后进入余热锅炉汽包，该汽包的饱和水经过自然循环或强制循环在蒸发器内加热后变为饱和汽，饱和汽再经过低温过热器、减温器、高温过热器变成过热蒸汽，过热蒸汽经管路进入汽轮发电机组主汽门，这样就形成一个闭式回路；余热锅炉排污水通过排污管道分别进入定排扩容器及连排扩容器。
2、根据权利要求1所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其特征在于：其余热锅炉呈立式布置且设置了易调整的多通道蛇形管受热面并带有一个汽包，还设置了带风冷器的旁路装置。
3、根据权利要求1所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其特征在于：其余热锅炉设置了钢珠收集输送分配提升装置，钢珠经过输送分配装置进入余热锅炉，然后通过其顶部钢珠分配装置播撒到余热锅炉内，钢珠在受热面之间经过碰撞，将受热面上的积灰清除，钢珠最终落入余热锅炉底部的收集装置，然后再通过输送、提升、分配回到余热锅炉顶部。
4、根据权利要求1所述的硅冶炼电炉余热发电工艺流程，其特征在于：其废气管道在电炉出口设置了控制阀门，在余热锅炉入口废气管道上设置了掺冷风阀门。
5、一种硅冶炼电炉余热发电设备配置，其特征在于：该配置主要由阀门(1)、余热锅炉(2)、汽轮发电机(3)、凝汽器(4)、冷却塔(5)、循环水泵(6)、凝结水泵(7)、汽封加热器(8)、低压加热器(9)、除氧器(10)、给水泵(11)、烟囱(12)、布袋除尘器(13)、引风机(14)、风冷器(15)、钢珠收集输送分配提升装置(17)、掺冷风阀门(18)、旁通阀门(19)构成，其中硅冶炼电炉(16)烟气管道经过阀门(1)与余热锅炉(2)连接，余热锅炉(2)出口管道与引风机(14)连接，引风机(14)通过管道与布袋除尘器(13)连接，布袋除尘器(13)和烟囱(12)连接；硅冶炼电炉(16)烟气管道经过旁通阀门(19)连接到风冷器(15)，风冷器(15)出口通过管道与引风机(14)连接组成废气的旁路系统；余热锅炉(2)出口产生的蒸汽经过管道与汽轮发电机(3)连接，汽轮发电机(3)经过管道与凝汽器(4)连接，凝汽器(4)内的冷却水经管道与冷却塔5和循环水泵6连接，凝汽器凝结水出口与凝结水泵7相连接，凝结水泵(7)再经过管道和汽封加热器(8)连接，汽封加热器(8)出口经管道和数台低压加热器(9)连接，低压加热器(9)经过管道与除氧器(10)连接，除氧器(10)再通过管道与给水泵(11)连接，给水泵(11)出口经过管道与余热锅炉(2)给水入口连接；余热锅炉(2)设置有钢珠收集输送分配提升装置(17)，在阀门(1)与旁通阀门(19)前连接有掺冷风阀门(18)。
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