CN101550461A - 高炉冲渣水余热回收方法及其系统 - Google Patents

高炉冲渣水余热回收方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉冲渣水余热回收方法及其系统。余热回收系统包括高炉冲渣系统、沉淀池、旋液分离器、水泵、换热器、汽轮机、发电机、工质冷凝器、工质泵。回收方法为采用双循环低温热水发电系统回收高炉冲渣水的余热发电。具体流程为：将高炉冲渣水经沉淀除杂预处理后进入换热器，在此将热量传递给低沸点工质；低沸点工质在换热器内吸收热量后进入汽轮机膨胀做功；做功后的工质变成低压过热蒸汽，低压过热蒸汽进入冷凝器放出热量，变成低温低压的液体工质，然后由工质泵送到热交换器中吸热，再次变成过热蒸汽去推动汽轮机做功。本发明可回收高炉冲渣水的余热发电，降低钢铁生产的能源消耗；降低高炉冲渣水的温度，有利于提高高炉水渣质量，减少冲渣过程中的硫化物排放。

Description

高炉冲渣水余热回收方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种余热回收利用技术，尤其涉及钢铁冶金节能、二次能源回收利用。
背景技术
随着我国钢铁产业的发展，钢铁产量高速增长，资源、能源和环境污染已成为制约我国钢铁产业持续发展的限制性因素。目前我国的生铁年产量已超过4亿吨。每生产1吨生铁产生0.3～0.6吨高炉渣，年产高炉渣超过1.2亿吨。炼铁过程中产生的液态高炉渣温度在1400℃以上，普遍采用水淬的方式粒化并冷却高温液态高炉渣，生成适于大量用于水泥生产的高炉水渣。在水淬过程中，每冲制1吨高炉渣产生8～12吨温度约85℃的冲渣水，除北方部分钢铁企业在冬季利用少量冲渣水采暖外，其中所含的大量热量白白散失，造成工厂及周边环境热污染；高炉冲渣水循环使用，温度越高，冲渣过程中排放的硫化物越多，高炉水渣质量越差。对高炉冲渣水所含的热量进行回收利用，对于钢铁企业节约能耗、提高水渣质量和降低污染物排放具有重大意义。
由于高炉冲渣水流量大而且温度不高，其中含有大量冲渣过程夹带的颗粒，对于管道的磨损很严重，对其余热回收难度很大。
发明内容
本发明旨在提供一种高炉冲渣水余热回收的方法及其系统，以达到有效回收高炉冲渣水所含热量的目的。
为达到上述目的，本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种高炉冲渣水余热回收系统，其特征在于，由高炉冲渣系统、沉淀池、旋液分离器、水泵、换热器、汽轮机、发电机、工质冷凝器、工质泵按顺序连接组合而成；冲渣水的沉淀除杂处理通过沉淀池初步沉淀和旋液分离器离心分离完成；选用在80～40℃范围内具有较大焓降且工作压力适中的低沸点工质作为发电循环工质，采用双循环低温热水发电系统，回收高炉冲渣水的余热。
一种高炉冲渣水余热回收的新方法，其特征在于，采用双循环低温热水发电系统回收高炉冲渣水的余热，产生低沸点工质的过热蒸汽，驱动汽轮机发电；
余热回收及冲渣水和低沸点工质的双循环过程如下：
(1)高炉冲渣系统水淬高温液态高炉渣后产生温度约85℃的高炉冲渣水，流入沉淀池初步沉淀，去除水中所含的较大颗粒；
(2)经沉淀池初步沉淀的冲渣水流入旋液分离器，利用离心力分离除去冲渣水中的微小颗粒；
(3)从旋液分离器出来的冲渣水进入间壁式换热器，与低沸点工质换热冷却至50℃左右排出换热器，再送到高炉出渣口供冲渣用；
(4)低沸点工质在换热器内吸收热量后变成80℃的过热蒸汽，然后进入汽轮机膨胀做功，带动发电机转动，对外输出电能；
(5)做功后的工质变成低压过热蒸汽，低压过热蒸汽进入冷凝器放出热量，变成低温低压的液体工质；
(6)变成低温低压的液体工质由工质泵送到换热器中再次吸热。
本发明具有如下优点：
本发明解决了回收高炉冲渣水余热的两个关键问题：一是对温度较低的高炉冲渣水所含热量的回收；二是减少冲渣水中的大量颗粒物，保证管道的安全和寿命。
可回收部分高炉冲渣水的余热发电，降低钢铁生产的能源消耗，300kW的发电机组每小时可回收约100吨高炉冲渣水的余热，净发电量超过120kWh；
通过回收余热将高炉冲渣水由85℃冷却至50℃后再循环至高炉冲渣，可提高高炉水渣的质量，同时减少冲渣过程中的硫化物排放，并减少冲渣水热污染。
附图说明
图1是本发明的系统构成示意图。
图中所示：1、高炉冲渣系统；2、沉淀池；3、旋液分离器；4、水泵；5、换热器；6、汽轮机；7、发电机；8、工质冷凝器；9、工质泵。
具体实施方式
如图1所示，高炉冲渣水余热回收系统由高炉冲渣系统1、沉淀池2、旋液分离器3、水泵4、换热器5、汽轮机6、发电机7、工质冷凝器8、工质泵9按顺序组合而成。为减少冲渣水中夹带的颗粒对管道的冲刷，保证管道的安全和寿命，采用沉淀池2初步沉淀、旋液分离器3离心分离的方法去除冲渣水中的颗粒。为达到利用温度约85℃的高炉冲渣水余热发电量最大化的目的，选用在80～40℃范围内具有较大焓降且工作压力适中的低沸点工质的双循环低温热水发电系统作为发电循环工质，回收高炉冲渣水的余热。
高炉冲渣水的循环过程为：高炉炼铁过程中排出高温液态高炉渣，经高炉冲渣系统1水淬后产生温度约85℃的高炉冲渣水，流入沉淀池2初步沉淀，去除冲渣水中所含的较大颗粒；经沉淀池初步沉淀的冲渣水流入旋液分离器3，利用离心力分离除去冲渣水中的微小颗粒；从旋液分离器出来的冲渣水进入间壁式换热器5，与低沸点工质换热冷却至50℃左右排出换热器，再送到高炉出渣口供冲渣用。
低沸点工质的循环过程为：低沸点工质在换热器内吸收高炉冲渣水放出的热量后变成80℃的过热蒸汽，然后进入汽轮机膨胀做功；做功后的工质变成低压过热蒸汽，低压过热蒸汽进入冷凝器放出热量，变成低温低压的液体工质；低温低压的液体工质由工质泵送到热交换器中再次吸收高炉冲渣水放出的热量。
高炉冲渣水余热转变成电力的途径为：低沸点工质在换热器内吸收高炉冲渣水放出的热量后变成过热蒸汽，进入汽轮机膨胀做功，带动发电机转动，对外输出电能。
本发明提供了一种可行的高炉冲渣水余热回收方法及其系统，通过采用高炉冲渣水及低沸点工质的双循环低温热水发电系统回收高炉冲渣水的余热，产生低沸点工质的过热蒸汽，驱动汽轮机发电。
本发明中的系统通过沉淀池初步沉淀和旋液分离器离心分离，可大大减少冲渣水中的颗粒，延长管道及换热器的使用寿命；低沸点工质将部分低温冲渣水的余热转变为高品位的电能，同时降低冲渣水温度，提高高炉水渣质量，减少高炉冲渣过程中的硫化物排放。在没有更先进的高炉渣余热回收方法出现之前，本发明可以为钢铁企业回收一部分冲渣水余热，创造一定的经济和环境效益。

Claims (3)

1.一种高炉冲渣水余热回收系统，包含有电气控制系统，其特征在于，由高炉冲渣系统(1)、沉淀池(2)、旋液分离器(3)、水泵(4)、换热器(5)、汽轮机(6)、发电机(7)、工质冷凝器(8)、工质泵(9)按顺序连接而组成整体。
2.根据权利要求1所述的高炉冲渣水余热回收系统，其特征在于，汽轮发电系统采用双循环低温热水发电系统。
3.一种高炉冲渣水余热回收方法，其特征在于，采用双循环低温热水发电系统回收高炉冲渣水的余热，产生低沸点工质的过热蒸汽，驱动汽轮机发电；
余热回收及冲渣水和低沸点工质的双循环过程如下：
(1)高炉冲渣系统水淬高温液态高炉渣后产生温度约85℃的高炉冲渣水，流入沉淀池初步沉淀，去除水中所含的较大颗粒；
(2)经沉淀池初步沉淀的冲渣水流入旋液分离器，利用离心力分离除去冲渣水中的微小颗粒；
(3)从旋液分离器出来的冲渣水进入间壁式换热器，与低沸点工质换热冷却至50℃左右排出换热器，再送到高炉出渣口供冲渣用；
(4)低沸点工质在换热器内吸收热量后变成80℃的过热蒸汽，然后进入汽轮机膨胀做功，带动发电机转动，对外输出电能；
(5)做功后的工质变成低压过热蒸汽，低压过热蒸汽进入冷凝器放出热量，变成低温低压的液体工质；
(6)低温低压的液体工质由工质泵送到热交换器中再次吸热。
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