CN101706215B - 一种烧结余热双源联合发电的方法及装置 - Google Patents

一种烧结余热双源联合发电的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种烧结余热双源联合发电的方法及装置，属烧结加热设备技术领域，用于解决全面利用烧结余热发电的问题。技术方案是：它把烧结生产过程中环冷机390-450℃废气通入单压余热锅炉，产生温度370-410℃、压力为1-2.05MPa的过热蒸汽以主蒸汽的形式进入凝汽补汽式汽轮机；以烧结机主烟道330-380℃的烟气余热通入热管余热锅炉，产生温度310-330℃、压力为0.5-1MPa的过热蒸汽以补汽的形式进入补汽式蒸汽轮机，然后共同驱动汽轮机组发电。本发明集成回收烧结机主烟道烟气余热和冷却机废气余热以产生蒸汽，形成双热源“两炉一机”余热发电系统，提高烧结工序自产电量。采用该技术，能有效提高企业自供电率，实现企业节能减排，降耗增效，及良好的经济效益和环境效益。

Description

一种烧结余热双源联合发电的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种利用余热发电技术，特别是同时回收烧结机主烟道烟气余热和冷却机废气余热用于发电的一种方法及装置，属烧结加热设备技术领域。
背景技术
据统计，炼铁系统能耗占钢铁企业总能耗高达60％以上，其中烧结工序能耗约占整个企业能耗的10％，是仅次于炼铁的第二大耗能工序，烧结工序中有50％左右的热能被烧结烟气和冷却机废气带走，其中，烧结机主烟道烟气余热占烧结工序能耗的13％-23％左右，冷却机废气余热占烧结工序能耗的19％-35％。目前我国烧结工序余热利用率还不足30％，整个烧结工序基本上还是停留在不回收余热或只是低效率生产蒸汽的水平上，有大量高温废气或低压蒸汽被排放，这不仅是对大量可用能源的浪费，而且还会对环境造成热污染。武钢的1#、4#、5#烧结机(435m2)环冷机废气余热发电装置于2009年2月18日并网发电，采用的是日本川崎技术，热废气分三段取气再混合进入余热锅炉回收，三台余热锅炉产生的两种压力蒸汽共同进入一台33MW汽轮机发电。但此种装置只回收了冷却机废气余热，而对烧结机主烟道烟气余热没有利用，余热资源仍没能得到全面回收利用。国家专利“烧结过程中余热资源的分级回收与梯级利用方法”(专利号200810011946.2)中公开了一种烧结余热回收利用技术，该技术考虑了冷却废气和烧结烟气两种中温余热回收与利用的有机结合，提出梯级利用分级回收的途径与方法，但其烧结烟气热量的利用是返回到烧结机进行热风烧结和进行原料的干燥预热，属于直接热回收利用方式。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种充分利用烧结机尾的高温烟气和烧结环冷机热废气的烧结余热双源联合发电的方法及装置。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种烧结余热双源联合发电方法，其特别之处是：它把烧结生产过程中环冷机390-450℃废气通入单压余热锅炉，产生温度370-410℃、压力为1-2.05MPa的过热蒸汽以主蒸汽的形式进入凝汽补汽式汽轮机；以烧结机主烟道330-380℃的烟气余热通入热管余热锅炉，产生温度310-330℃、压力为0.5-1MPa的过热蒸汽以补汽的形式进入补汽式蒸汽轮机，然后共同驱动汽 轮机组发电。
上述烧结余热双源联合发电的方法，所述单压余热锅炉排出的热废气，首先按照环冷机进口风温范围从补风口补充冷风，经风机增压后，再根据环冷机规定的空气流量从放散口放散部分空气后，进入环冷机用以冷却烧结矿。
上述烧结余热双源联合发电的方法，从凝汽补汽式汽轮机中排出乏汽进入冷凝器，产生的冷凝水经凝结水泵进入除氧器，再通过给水泵分别给热管余热锅炉和单压余热锅炉供水。
上述烧结余热双源联合发电装置，其特别之处是：构成包括环冷机、环冷机单压余热锅炉、烧结机、烧结机热管余热锅炉、凝汽补汽式汽轮机、发电机和相应的连接管路，所述环冷机高温废气经管路通入环冷机单压余热锅炉，环冷机单压余热锅炉产生的过热蒸汽经管路通入凝汽补汽式汽轮机主汽口；所述烧结机高温烟气经管路通入烧结机热管余热锅炉，烧结机热管余热锅炉产生的低压过热蒸汽经管路通入凝汽补汽式汽轮机补汽口，所述凝汽补汽式汽轮机驱动发电机。
一种烧结余热双源联合发电装置，所述环冷机单压余热锅炉的废气管路与环冷机连通，所述废气管路上依次设有补风口、循环风机和放散口。
上述烧结余热双源联合发电装置，所述凝汽补汽式汽轮机的冷凝水管路经除氧器分别连通环冷机单压余热锅炉和烧结机热管余热锅炉的补水管路，环冷机单压余热锅炉和烧结机热管余热锅炉的补水管路上分别设置给水泵。
本发明根据利用余热发电是最为有效和经济的能源利用方式这一理念，提出了一种以最大热功转换为目标的烧结双热源联合发电技术，该技术集成回收烧结机主烟道烟气余热和冷却机废气余热以产生蒸汽，形成双热源发电系统，其中，以烧结矿显热为热源的环冷机余热锅炉产生的温度370-410℃、压力为1-2.05MPa的过热蒸汽以主蒸汽的形式进入蒸汽轮机，同时以烧结机主烟道烟气余热为热源的热管余热锅炉产生的温度310-330℃、压力为0.5-1MPa的过热蒸汽以补汽的形式进入蒸汽轮机，然后共同驱动一台汽轮机组发电，形成双热源“两炉一机”余热发电系统，充分提高烧结工序自产电量。采用该技术，既能有效提高企业自供电率，实现企业节能减排，降耗增效，又能取得良好的社会效益、经济效益和环境效益。
附图说明
图1是本发明装置示意图。
附图中标号表示如下：1.烧结机；2.烧结机热管余热锅炉；3.引风机；4.烟囱；5.凝汽补汽式汽轮机；6.发电机；7.冷凝器；8.环冷机；9.环冷机单压余热锅炉；10.循 环风机；11.补风口；12.放散口；13.给水泵；14.除氧器；15.凝结水泵；16.冷凝水管路；17.环冷机单压余热锅炉的废气管路；18.除尘器。
具体实施方式
本发明提出了一种以最大热功转换为目标的低温余热发电工艺-烧结双热源联合发电技术。该技术集成回收烧结机主烟道烟气余热和冷却机废气余热以产生蒸汽，形成双热源发电装置。其中，烧结过程中产生的390-450℃的环冷机废气通入环冷机单压余热锅炉，产生温度370-410℃、压力为1-2.05MPa的过热蒸汽以主蒸汽的形式进入蒸汽轮机，作为汽轮机主蒸汽；同时烧结机主烟道330-380℃烟气余热通入烧结机热管余热锅炉，产生温度310-330℃、压力为0.5-1MPa的过热蒸汽以补汽的形式进入蒸汽轮机，然后共同驱动一台汽轮机组发电，形成双热源“两炉一机”余热发电系统，提高烧结工序自产电量。考虑到热管余热锅炉具有热端温差(15-20℃)小、传热效率高的特点，本发明采用热管余热锅炉作为烧结机主烟道烟气余热回收设备，可产生较高温度的蒸汽，提高发电系统循环效率。考虑到单压余热锅炉具有结构简单、主机设备成熟可靠、电站运行维护简单、投资少、发电成本低及操作运行人员少等优点，本发明环冷机余热锅炉采用单压余热锅炉，生产特定参数的主蒸汽，克服热源不稳定特性对烧结余热发电的影响，提高余热锅炉的可用率及蒸汽产量。本发明选用技术成熟、机组运行可靠、适用于参数波动较大的凝汽补汽式汽轮机，以可保证较高的设计效率。此外，考虑到烧结过程的波动会导致冷却过程中烟气温度的大幅度波动，进而引起蒸汽温度的波动，影响机组的安全运行，甚至导致停运，本发明采用热废气部分循环技术，提高热废气温度和稳定热源温度，即把单压余热锅炉排出的热废气，首先从补风口补充冷风(控制环冷机进口风温在90～110℃范围)，经风机增压后，再根据环冷机规定的空气流量从放散口放散部分空气后进入环冷机，代替原来常温空气来冷却烧结矿，以稳定因烧结工序工况波动引起的热源温度大幅度变化，确保发电系统蒸汽参数的正常，减少非计划停机率。
参看图1，本发明装置构成包括环冷机8、环冷机单压余热锅炉9、烧结机1、烧结机热管余热锅炉2、凝汽补汽式汽轮机5、发电机6和相应的连接管路。环冷机8高温废气经除尘器18由管路通入环冷机单压余热锅炉9，环冷机单压余热锅炉产生的过热蒸汽经管路通入凝汽补汽式汽轮机5的主汽口；烧结机1的高温烟气经除尘器18由管路通入烧结机热管余热锅炉，烧结机热管余热锅炉产生的低压过热蒸汽经管路通入凝汽补汽式汽轮机5的补汽口，由凝汽补汽式汽轮机5驱动发电机6发电。
仍参看图1，环冷机单压余热锅炉的废气管路17与环冷机连通，废气管路上依次设有补风口11、循环风机10和放散口12。由环冷机单压余热锅炉9排出的热废气，经补风口11补充定量冷风，经循环风机10增压后，再根据环冷机规定的空气流量从放散口12放散部分空气后进入环冷机8，用以冷却烧结矿。由烧结机热管余热锅炉2排出的热废气经引风机3、烟囱4排出。
仍参看图1，凝汽补汽式汽轮机5的冷凝水管路16经除氧器14分别连通环冷机单压余热锅炉和烧结机热管余热锅炉的补水管路，环冷机单压余热锅炉和烧结机热管余热锅炉的补水管路上分别设有给水泵13。该设置将从凝汽补汽式汽轮机5中排出的乏汽通入冷凝器7，产生的冷凝水和外部补充水经凝结水泵15进入除氧器14，再通过给水泵13分别给烧结机热管余热锅炉2和环冷机单压余热锅炉9供水。

Claims (6)

1.一种烧结余热双源联合发电方法，其特征在于：它把烧结生产过程中环冷机390-450℃废气通入单压余热锅炉，产生温度370-410℃、压力为1-2.05MPa的过热蒸汽以主蒸汽的形式进入凝汽补汽式汽轮机；以烧结机主烟道330-380℃的烟气余热通入热管余热锅炉，产生温度310-330℃、压力为0.5-1MPa的过热蒸汽以补汽的形式进入所述的凝汽补汽式汽轮机，然后共同驱动汽轮机组发电。
2.根据权利要求1所述的烧结余热双源联合发电的方法，其特征在于：所述单压余热锅炉排出的热废气，首先按照环冷机进口风温范围从补风口补充冷风，经风机增压后，再根据环冷机规定的空气流量从放散口放散部分空气后，进入环冷机用以冷却烧结矿。
3.根据权利要求1或2所述的烧结余热双源联合发电的方法，其特征在于：从凝汽补汽式汽轮机中排出乏汽进入冷凝器，产生的冷凝水经凝结水泵进入除氧器，再通过给水泵分别给热管余热锅炉和单压余热锅炉供水。
4.一种烧结余热双源联合发电装置，其特征在于：构成包括环冷机(8)、环冷机单压余热锅炉(9)、烧结机(1)、烧结机热管余热锅炉(2)、凝汽补汽式汽轮机(5)、发电机(6)和相应的连接管路，所述环冷机高温废气经管路通入环冷机单压余热锅炉，环冷机单压余热锅炉产生的过热蒸汽经管路通入凝汽补汽式汽轮机主汽口；所述烧结机高温烟气经管路通入烧结机热管余热锅炉，烧结机热管余热锅炉产生的低压过热蒸汽经管路通入凝汽补汽式汽轮机补汽口，所述凝汽补汽式汽轮机驱动发电机。
5.根据权利要求4所述的烧结余热双源联合发电装置，其特征在于：所述环冷机单压余热锅炉的废气管路(17)与环冷机连通，所述废气管路上依次设有补风口(11)、循环风机(10)和放散口(12)。
6.根据权利要求5所述的烧结余热双源联合发电装置，其特征在于：所述凝汽补汽式汽轮机的冷凝水管路(16)经除氧器(14)分别连通环冷机单压余热锅炉和烧结机热管余热锅炉的补水管路，环冷机单压余热锅炉和烧结机热管余热锅炉的补水管路上分别设置给水泵(13)。
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