CN101655319B - 烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统 - Google Patents

烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统 Download PDF

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宋宜清
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Abstract

本发明公开了一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,主要包括:环冷机、环冷机风箱、环冷机风室、切换挡板门、双压无补燃余热锅炉、双压补汽凝汽式汽轮机,环冷机风室分为高温风室和低温风室,高温风室和低温风室通过进气烟道分别连接双压无补燃余热锅炉,双压无补燃余热锅炉的蒸汽输出口连接到双压补汽凝汽式汽轮机,双压无补燃余热锅炉的沉降室出口通过烟道和补风门连接循环风机。本发明具有最高的余热回收效率,能够最大限度地利用烧结矿料的余热,维持余热发电的稳定、高效和连续运行,对钢铁企业生产意义重大。

Description

烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高效烧结双压余热锅炉配置补汽式汽轮机余热发电循环烟气优化调节系统,特别是一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统。
背景技术
[0002] 在钢铁生产过程中,烧结工序的能耗约占总能耗的10 %,仅次于炼铁工序,位居第二。在烧结工序总能耗中,有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。由于烧结环冷机废气的温度不高,仅150°C至450°C,加上以前余热回收技术的局限,余 热回收项目往往给人以“造价高,发电少,回收年限长”的印象,长期以来被人们忽略遗忘。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种具有最高的余热回收效率,在不影响原烧结环冷工艺流程的前提下,能够最大限度地利用烧结矿料的余热,维持余热发电的稳定、高效、连续运行的烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统。
[0004] 为了达到上述目的,本发明所设计的一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,主要包括:环冷机、环冷机风箱、环冷机风室、切换挡板门、烟®、双压无补燃余热锅炉、双压补汽凝汽式汽轮机、发电机、补风门、循环风机、旁路烟®、旁路烟®风门、循环风机出口阀门、循环烟气调节风门、控制系统,其特征是环冷机风室分为高温风室和低温风室,高温风室和低温风室通过进气烟道分别连接双压无补燃余热锅炉,双压无补燃余热锅炉的蒸汽输出口连接到双压补汽凝汽式汽轮机,双压补汽凝汽式汽轮机连接发电机;双压无补燃余热锅炉的沉降室出口通过烟道和补风门连接循环风机,循环风机通过出气烟道和旁路烟囱、旁路烟囱风门、循环风机出口风门、循环烟气调节风门连接到环冷机风箱的进风口。所述的高温风室和低温风室通过切换挡板门、烟®、进气烟道分别连接双压无补燃余热锅炉,双压无补燃余热锅炉入口或进气烟道上设置有锅炉烟气进口传感器,锅炉烟气进口传感器连接到控制系统,控制系统连接循环风机。所述的环冷机风箱分为环冷机高温风箱和环冷机低温风箱,环冷机高温风箱和环冷机低温风箱进口设置有循环烟气调节风门,循环烟气调节风门、循环风机出口风门、旁路烟®风门、旁路烟®连接成环冷机风箱的风道。在环冷机高温风箱和环冷机低温风箱上设置有风箱传感器,风箱传感器连接到控制系统,控制系统连接循环烟气调节风门。在所述的高温风室和低温风室中设置有风室传感器,风室传感器连接到控制系统,控制系统连接循环烟气调节风门。
[0005] 本发明提供的烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,它包括采用环冷机、环冷机风箱、环冷机风室、切换挡板门、双压无补燃余热锅炉、双压补汽凝汽式汽轮机、补风门、循环风机、循环烟气调节风门、控制系统,双压无补燃余热锅炉的沉降室出口通过补风门连接循环风机,循环风机通过旁路烟園、旁路烟®风门、循环风机出口阀门、循环烟气调节风门连接到环冷机风箱的进风口 ;环冷机分为高温段环冷机和低温段环冷机,环冷机风箱分为环冷机高温风箱和环冷机低温风箱,环冷机风室分为高温风室和低温风室,环冷机高温风箱和环冷机低温风箱分别设置获取温度、压力的风箱传感器,高温风室和低温风室设置获取温度、压力的风室传感器,风箱传感器和风室传感器连接到控制系统,控制系统连接循环烟气调节风门和补风门,控制各循环烟气调节风门和补风门的开度,以保持进入环冷机的各风箱的循环烟气流量合理。
[0006] 其特征是在双压无补燃余热锅炉的高低温烟气进口处或入口烟道设置锅炉烟气进口传感器检测压力,将数据返回到控制系统,控制系统根据不同的情况,控制补风门的开度,以确保双压无补燃余热锅炉高低温进口烟道的安全;控制系统连接循环风机,控制循环风机的转速,动态保持确定的总的烟气循环流量;控制循环风机的转速可通过调整液力偶合器转速或变频电机的转速来实现。根据高温风室和低温风室的温度和压力,或根据双压无补燃余热锅炉入口的温度和压力,通过调节多个循环烟气调节风门,用于摸索烧结机的烧结工艺对烧结环冷机废气余热收集的影响程度,以得出最佳的烧结机运行工况,即保 证烧结矿料的质量,又能把更多的废气余热输送给烧结环冷机,实现高温风室和低温风室内的废气温度最大化,最优化满足双压补汽凝汽式汽轮机的进口蒸汽参数的要求,以实现烧结工艺过程产生的废气余热最大程度地用于发电,让汽轮发电机组的发电量处于最高水平,实现余热效率最大化。其特征是通过手动远操和就地操作循环烟气调节风门的开度,控制进入高温段各个高温风箱的流量保持合理,控制进入低温段各个低温风箱的流量保持合理,最终实现满足不同工况下,最优化的运行方式,实现烧结矿料的废气余热得以最大化的充分利用。
[0007] 其环冷机可分为高温段环冷机和低温段环冷机,环冷机风箱可分为高温段风箱和低温段风箱,环冷机风室分为高温风室和低温风室,循环风机出口的烟道分成若干支管分别和高温段风箱和低温段风箱相连接,进入高温段风箱和低温段风箱的烟道支管上均设置电动或气动调节风门,高低温风室通过三通阀门、环冷机烟園、进气烟道分别连接双压无补燃余热锅炉;双压无补燃余热锅炉的高低压蒸汽输出口分别连接到双压补汽凝汽式汽轮机的主蒸汽口和低压补汽口,双压补汽凝汽式汽轮机连接发电机。
[0008] 进入双压无补燃余热锅炉的高温进风烟道上设置有烟道除尘器,除尘后进入锅炉。
[0009] 本发明所设计的烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,采用高效烧结双压无补燃余热锅炉配置补汽式汽轮机余热发电循环烟气系统,通过循环风机出口若干烟气支管和电动或气动调节风门分别和高温段风箱和低温段风箱相连接,并且高温段风箱和低温段风箱采取隔离措施,可以合理地调节进入各个环冷机风箱的风压和风量,可以满足不同工况下,最优化的运行方式,实现烧结矿料的废气余热得以最大化的充分利用。
[0010] 通过控制系统动态调节各调节风门和循环风机的转速,使余热回收系统的出力维持最大,在不影响原烧结环冷工艺流程的前提下,维持余热发电的稳定、高效、连续运行。
[0011] 这种发电系统不但不需要消耗任何化石燃料,而且大幅度减少环冷机对空排放的热量,减少热污染效果显著。有利于企业可持续发展目标的实现,相应减少了当地由常规火电厂发电带来的S02、NOx、粉尘之类的大气污染物。
[0012] 本发明提供的烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,烧结环冷余热发电采用最佳循环烟气量运行和进行合理配风调节的循环烟气系统尤为重要,其特点为:根据锅炉入口烟气参数动态调整循环风机的转速,即通过调整液力偶合器转速或变频电机的转速,以确保循环烟气量处于最佳状态,循环烟气量过高可能导致锅炉入口烟温过低、循环烟气量过低导致锅炉出力不够。根据锅炉入口烟气参数的变化应该动态调整补风门的开度,以确保锅炉进口烟道的安全;根据高低温段风箱温度,控制补风门的开度,以确保环冷机的正常运行。
[0013] 工作时,循环风机出口、进入各个烧结环冷机风箱的循环烟气需要合理配置:高低温段的烧结矿料温度高时,来自环冷机风箱下的冷却风要适当加大,否则不能及时把这段的烧结矿料的热量引导出来,高低温段的烧结矿料温度低时,来自环冷机风箱下的冷却风要适当减少,以维持最大的烧结环冷机烧结矿料的余热利用效率,维持最大的余热发电量,并确保热负荷比较稳定、确保余热发电工况的稳定。它对全国钢铁企业推广本技术具有重大意义,仅每吨烧结矿能耗就45kg标煤,2006年全国炼铁为4亿吨,能耗约2000万吨标煤,烧结过程中约34%的热能以烟气形式从主抽排入大气,约62%热能由烧结物料带走,若对烧结物料中的40%热量进行余热回收,则可节约标准煤至少500万吨/年,减排C0210 50万吨/年,SO2约26万吨/年。 附图说明
[0014] 图I是本发明实施例I结构示意图。
[0015] 其中:环冷机I、高温段环冷机1-1、低温段环冷机1-2、环冷机风箱2、环冷机高温风箱2-1、环冷机低温风箱2-2、环冷机风室3、高温风室3-1、低温风室3-2、切换挡板门4、烟囱5、双压无补燃余热锅炉6、双压补汽凝汽式汽轮机7、发电机8、补风门9、循环风机10、旁路烟囱11、旁路烟囱风门12、循环风机出口风门13、循环烟气调节风门14、控制系统15、烟道除尘器16、进气烟道17、风箱传感器18、风室传感器19、锅炉烟气进口传感器20。
具体实施方式
[0016] 下面通过实施例结合附图对本发明专利作进一步的描述。
[0017] 实施例I
[0018] 如图I所示,本实施例所提供的一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,主要包括:环冷机I、环冷机风箱2、环冷机风室3、切换挡板门4、烟® 5、双压无补燃余热锅炉6、双压补汽凝汽式汽轮机7、发电机8、补风门9、循环风机10、旁路烟囱11、旁路烟囱风门12、循环风机出口阀门13、循环烟气调节风门14、控制系统15,环冷机风室3分为高温风室3-1和低温风室3-2,高温风室3-1和低温风室3-2通过进气烟道17分别连接双压无补燃余热锅炉6,双压无补燃余热锅炉6的蒸汽输出口连接到双压补汽凝汽式汽轮机7,双压补汽凝汽式汽轮机7连接发电机8 ;双压无补燃余热锅炉6的沉降室出口通过烟道和补风门9连接循环风机10,循环风机10通过出气烟道和旁路烟囱11、旁路烟囱风门12、循环风机出口风门13、循环烟气调节风门14连接到环冷机风箱2的进风口。
[0019] 所述的高温风室3-1和低温风室3-2通过切换挡板门4、烟囱5、进气烟道17分别连接双压无补燃余热锅炉6,双压无补燃余热锅炉6入口或进气烟道17上设置有锅炉烟气进口传感器20,锅炉烟气进口传感器20连接到控制系统15,控制系统15连接循环风机10。
[0020] 所述的环冷机风箱2分为环冷机高温风箱2-1和环冷机低温风箱2-2,环冷机高温风箱2-1和环冷机低温风箱2-2进口设置有循环烟气调节风门14,循环烟气调节风门14、循环风机出口风门13、旁路烟囱风门12、旁路烟囱11连接成环冷机风箱2的风道。
[0021 ] 在环冷机高温风箱2-1和环冷机低温风箱2-2上设置有风箱传感器18,风箱传感器18连接到控制系统15,控制系统15连接循环烟气调节风门14。
[0022] 在所述的高温风室3-1和低温风室3-2中设置有风室传感器19,风室传感器19连接到控制系统15,控制系统15连接循环烟气调节风门14。
[0023] 本实施例中,环冷机I分为高温段环冷机1-1和低温段环冷机1-2,环冷机风箱分为高温段风箱2-1和低温段风箱2-2,环冷机风室分为高温风室3-1和低温风室3-2,循环风机出口的烟道分成若干支管分别和高温段风箱2-1和低温段风箱2-2相连接,进入高温 段风箱2-1和低温段风箱2-2的烟道支管上均设置电动或气动循环烟气调节风门14,高温风室3-1和低温风室3-2通过切换挡板门4、烟囱5、进气烟道17分别连接双压无补燃余热锅炉6 ;双压无补燃余热锅炉6的高低压蒸汽输出口分别连接到双压补汽凝汽式汽轮机7的主蒸汽口和低压补汽口,双压补汽凝汽式汽轮机7连接发电机8。在此,切换挡板门4也可以是通过在三通的两个管道上分别设置两个阀门切换来实现,也可用两个挡板们代替,这种等效的替换都属于本切换挡板门4的描述范围。
[0024] 进入双压无补燃余热锅炉6的高温进风烟道上设置有烟道除尘器16,除尘后进入锅炉6。
[0025] 本实施例提供的一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,它包括采用环冷机I、环冷机风箱2、环冷机风室3、切换挡板门4、双压无补燃余热锅炉6、双压补汽凝汽式汽轮机7、补风门9、循环风机10、循环烟气调节风门14、控制系统15,双压无补燃余热锅炉6的沉降室出口通过补风门9连接循环风机10,循环风机10通过旁路烟囱11、旁路烟囱风门12、循环风机出口阀门13、循环烟气调节风门14连接到环冷机风箱2的进风口 ;环冷机I分为高温段环冷机1-1和低温段环冷机1-2,环冷机风箱2分为环冷机高温风箱2-1和环冷机低温风箱2-2,环冷机风室3分为高温风室3-1和低温风室3-2,环冷机高温风箱2-1和环冷机低温风箱2-2分别设置获取温度、压力的风箱传感器18,高温风室3-1和低温风室3-2设置获取温度、压力的风室传感器19,风箱传感器18和风室传感器19连接到控制系统15,控制系统15连接循环烟气调节风门14和补风门9,控制各循环烟气调节风门14和补风门9的开度,以保持进入环冷机I的各风箱的循环烟气流量合理。
[0026] 在双压无补燃余热锅炉6的高低温烟气进口处或入口烟道设置锅炉烟气进口传感器20检测压力,将数据返回到控制系统15,控制系统15根据不同的情况,控制补风门9的开度,以确保双压无补燃余热锅炉6高低温进口烟道的安全;控制系统15连接循环风机10,控制循环风机10的转速,动态保持确定的总的烟气循环流量;控制循环风机的转速可通过调整液力偶合器转速或变频电机的转速来实现。根据高温风室3-1和低温风室3-2的温度和压力,或根据双压无补燃余热锅炉6入口的温度和压力,通过调节多个循环烟气调节风门14,用于摸索烧结机的烧结工艺对烧结环冷机废气余热收集的影响程度,以得出最佳的烧结机运行工况,即保证烧结矿料的质量,又能把更多的废气余热输送给烧结环冷机,实现高温风室和低温风室内的废气温度最大化,最优化满足双压补汽凝汽式汽轮机的进口蒸汽参数的要求,以实现烧结工艺过程产生的废气余热最大程度地用于发电,让汽轮发电机组的发电量处于最高水平,实现余热效率最大化。其特征是通过手动远操和就地操作循环烟气调节风门的开度,控制进入高温段各个高温风箱的流量保持合理,控制进入低温段各个低温风箱的流量保持合理,最终实现满足不同工况下,最优化的运行方式,实现烧结矿料的废气余热得以最大化的充分利用。
[0027] 根据双压无补燃余热锅炉6高低温烟气进口处传感器20或进口烟道17上的传感器20检测的温度,将数据返回到控制系统15,控制系统15根据不同的情况,控制切换挡板门4的开度,控制双压无补燃余热锅炉6高低温烟气进口处的温度不超过规定值,以确保双压无补燃余热锅炉6高低温进口烟道的安全。
[0028] 根据烧结环冷机的运行工况,可以实施以下三种调节手段,以达到烧结矿料的废气余热利用最大化: [0029] 第一、通过高温段风箱2-1和低温段风箱2-2分别设置风箱传感器18检测压力,并将数据返回到控制系统15,控制系统15根据不同的情况,控制各个循环烟气调节风门14的开度,控制高温段风箱2-1的压力和低温段风箱2-2的压力保持一致。
[0030] 第二、通过高温段风箱2-1和低温段风箱2-2分别设置风箱传感器18检测压力,并将数据返回到控制系统15,控制系统15根据不同的情况,控制各个循环烟气调节风门14的开度,控制高温段风箱2-1的压力适当高于低温段风箱2-2的压力。
[0031] 第三、通过高温段风箱2-1和低温段风箱2-2分别设置风箱传感器18检测压力,并将数据返回到控制系统15,控制系统15根据不同的情况,控制各个循环烟气调节风门14的开度,控制高温段风箱2-1的压力适当低于低温段风箱2-2的压力。
[0032] 当高温段环冷机1-1开启时,高温段的冷却风比较充足,对应的高温段的循环烟气调节风门将随之适当关小,低温段的循环烟气调节风门将随之适当开大,以便适当增加低温段的冷却风量。
[0033] 当低温段环冷机1-2开启时,低温段的冷却风比较充足,对应的低温段的循环烟气调节风门将随之适当关小,高温段的循环烟气调节风门将随之适当开大,以便适当增加高温段的冷却风量。

Claims (6)

1. 一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,主要包括:环冷机(I)、环冷机风箱(2)、环冷机风室(3)、切换挡板门(4)、烟囱(5)、双压无补燃余热锅炉(6)、双压补汽凝汽式汽轮机(7)、发电机(8)、补风门(9)、循环风机(10)、旁路烟囱(11)、旁路烟囱风门(12)、循环风机出口风门(13)、循环烟气调节风门(14)、控制系统(15),其特征是环冷机风室(3)分为高温风室(3-1)和低温风室(3-2),高温风室(3-1)和低温风室(3-2)通过进气烟道(17)分别连接双压无补燃余热锅炉¢),双压无补燃余热锅炉¢)的蒸汽输出口连接到双压补汽凝汽式汽轮机(7),双压补汽凝汽式汽轮机(7)连接发电机(8);双压无补燃余热锅炉(6)的沉降室出口通过烟道和补风门(9)连接循环风机(10),循环风机(10)通过出气烟道和旁路烟囱(11)、旁路烟囱风门(12)、循环风机出口风门(13)、循环烟气调节风门(14)连接到环冷机风箱(2)的进风口 ; 环冷机(I)分为高温段环冷机(1-1)和低温段环冷机(1-2),环冷机风箱(2)分为环冷机高温风箱(2-1)和环冷机低温风箱(2-2),环冷机高温风箱(2-1)和环冷机低温风箱(2-2)分别设置获取温度、压力的风箱传感器(18),高温风室(3-1)和低温风室(3-2)设置获取温度、压力的风室传感器(19),风箱传感器(18)和风室传感器(19)连接到控制系统(15),控制系统(15)连接循环烟气调节风门(14)和补风门(9),控制各循环烟气调节风门(14)和补风门(9)的开度,以保持进入环冷机(I)的各风箱的循环烟气流量合理。
2.根据权利要求I所述的烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,其特征是所述的高温风室(3-1)和低温风室(3-2)通过切换挡板门(4)、烟囱(5)、进气烟道(17)分别连接双压无补燃余热锅炉¢),双压无补燃余热锅炉(6)入口或进气烟道(17)上设置有锅炉烟气进口传感器(20),锅炉烟气进口传感器(20)连接到控制系统(15),控制系统(15)连接循环风机(10)。
3.根据权利要求I或2所述的烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,其特征是环冷机高温风箱(2-1)和环冷机低温风箱(2-2)进口设置有循环烟气调节风门(14),循环烟气调节风门(14)、循环风机出口风门(13)、旁路烟囱风门(12)、旁路烟囱(11)连接成环冷机风箱(2)的风道。
4. 一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,它包括采用环冷机(I)、环冷机风箱(2)、环冷机风室(3)、切换挡板门(4)、双压无补燃余热锅炉¢)、双压补汽凝汽式汽轮机(7)、补风门(9)、循环风机(10)、循环烟气调节风门(14)、控制系统(15),其特征是双压无补燃余热锅炉(6)的沉降室出口通过补风门(9)连接循环风机(10),循环风机(10)通过旁路烟囱(11)、旁路烟囱风门(12)、循环风机出口风门(13)、循环烟气调节风门(14)连接到环冷机风箱(2)的进风口 ;环冷机(I)分为高温段环冷机(1-1)和低温段环冷机(1-2),环冷机风箱(2)分为环冷机高温风箱(2-1)和环冷机低温风箱(2-2),环冷机风室(3)分为高温风室(3-1)和低温风室(3-2),环冷机高温风箱(2-1)和环冷机低温风箱(2-2)分别设置获取温度、压力的风箱传感器(18),高温风室(3-1)和低温风室(3-2)设置获取温度、压力的风室传感器(19),风箱传感器(18)和风室传感器(19)连接到控制系统(15),控制系统(15)连接循环烟气调节风门(14)和补风门(9),控制各循环烟气调节风门(14)和补风门(9)的开度,以保持进入环冷机(I)的各风箱的循环烟气流量合理。
5.根据权利要求4所述的一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,其特征是在双压无补燃余热锅炉¢)的高低温烟气进口处或入口烟道设置锅炉烟气进口传感器(20)检测压力,将数据返回到控制系统(15),控制系统(15)根据不同的情况,控制补风门(9)的开度,以确保双压无补燃余热锅炉(6)高低温进口烟道的安全;控制系统(15)连接循环风机(10),控制循环风机(10)的转速,动态保持确定的总的烟气循环流量;根据高温风室(3-1)和低温风室(3-2)的温度和压力,或根据双压无补燃余热锅炉(6)入口的温度和压力,通过调节多个循环烟气调节风门(14),用于摸索烧结机的烧结工艺对烧结环冷机废气余热收集的影响程度,以得出最佳的烧结机运行工况,即保证烧结矿料的质量,又能把更多的废气余热输送给烧结环冷机,实现高温风室和低温风室内的废气温度最大化,最优化满足双压补汽凝汽式汽轮机的进口蒸汽参数的要求,以实现烧结工艺过程产生的废气余热最大程度地用于发电,让汽轮发电机组的发电量处于最高水平,实现余热效率最大化。
6.根据权利要求4或5所述的一种烧结环冷机余热发电循环烟气优化调节系统,其特征是通过手动远操和就地操作循环烟气调节风门的开度,控制进入高温段各个高温风箱的流量保持合理,控制进入低温段各个低温风箱的流量保持合理,最终实现满足不同工况下,最优化的运行方式,实现烧结矿料的废气余热得以最大化的充分利用。
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