CN101776399A - 烧结环冷机用余热锅炉及其热电联供系统 - Google Patents

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徐忠
刘昌齐
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Abstract

一种烧结环冷机用余热锅炉及其热电联供系统，包括炉体，所述炉体上开设有通过管路与烧结环冷机上高温段相连的高温废气入口、与中温段相连的中温废气入口、与低温段相连的低温废气入口以及循环风出口，所述高温废气入口和中温废气入口位于炉体的顶端，低温废气入口位于炉体的中部或中下部，所述炉体上开设有高压蒸汽介质出口、低压蒸汽介质出口以及热水介质出口，所述高温废气入口处设有中压过热器，所述高温废气入口和中温废气入口的下方设有高中温段处理总成，所述低温废气入口的下方设有低温段处理总成。该热电联供系统包括上述炉体和汽轮机。本发明具有结构简单紧凑、适用范围广、能量利用率高、发电量大，安全性能好，环保性好等优点。

Description

烧结环冷机用余热锅炉及其热电联供系统
技术领域
本发明属于烧结环冷机领域，特指一种余热锅炉及与烧结环冷机相配合的热电联供系统。
背景技术
钢铁工业是能源消耗最大的产业部门之一，而烧结生产能耗约占钢铁企业吨钢能耗的10％左右，仅次于炼铁工序。因此，烧结工序节能在钢铁企业的节能工作中占有十分重要的地位。一般来讲，在烧结工序中，热烧结矿显热和烧结主烟道废气显热占烧结总热耗的50％以上，为此，尽可能地利用这部分余热资源是烧结节能降耗的重要途径。自七十年代中期以来，在提高烧结矿质量的同时，世界各国普遍重视烧结节能技术的开发与应用，并已取得了显著成效，使烧结工序的固体燃料单位消耗不断降低。
在利用烧结余热资源中，低温余热发电技术被越来越多地采用，其优点在于不仅能够回收余热，同时也解决了余热蒸气的升值利用问题，并带来了明显的经济效益和社会效益。
目前，已普遍利用环冷机一段和二段采用双压双通道余热锅炉+补汽式汽轮机+锅炉废气再循环系统，第三段热风往往并没有回收利用，是考虑温度较低的介质利用起来引起循环风机功耗导致并不经济，但是现实中常常带来的几个问题：
1、高效烧结双压余热锅炉配置补汽式汽轮机余热发电系统是一个纯发电系统，并没有供热，而实际在烧结过程中，由于烧结需要热水，而原系统并无热水供应，导致余热锅炉的低压蒸汽往往用于加热热水(尤其是冬季)，热水再用于烧结物料的加热，高品位(温度)的低压蒸汽在没有对外做功的情况下与水混合转化为低品位(温度)的热水，这属于用能质量上的浪费。
2、原热风循环烟风系统中环冷机只取了2段风，而使环冷机第三段约有200～250℃热风不仅白白的浪费而且直接对空排放，造成热污染。
3、由于环冷机漏风率约占总风量的20％～30％，通常只有采取补入环境中冷风，致使环冷机一段与二段出口风温偏低，带入锅炉热量偏少，系统发电量不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、适用范围广、能量利用率高、环保性好的烧结环冷机用余热锅炉及其热电联供系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种烧结环冷机用余热锅炉，包括炉体，其特征在于：所述炉体上开设有通过管路与烧结环冷机上高温段相连的高温废气入口、与中温段相连的中温废气入口、与低温段相连的低温废气入口以及循环风出口，所述高温废气入口和中温废气入口位于炉体的顶端，低温废气入口位于炉体的中部或中下部，所述炉体上开设有高压蒸汽介质出口、低压蒸汽介质出口以及热水介质出口，所述高温废气入口处设有中压过热器，所述高温废气入口和中温废气入口的下方设有高中温段处理总成，所述低温废气入口的下方设有低温段处理总成。
作为本发明的进一步改进：
所述高中温段处理总成包括由上至下依次排列的中压蒸发器、低压过热器和中压省煤器。
所述低温段处理总成包括由上至下依次排列的低压蒸发器、凝结水加热器和软化水热交换器。
本发明进一步公开了一种烧结环冷机用热电联供系统，包括炉体和汽轮机，其特征在于：所述炉体上开设有通过管路与烧结环冷机上高温段相连的高温废气入口、与中温段相连的中温废气入口、与低温段相连的低温废气入口以及循环风出口，所述高温废气入口和中温废气入口位于炉体的顶端，低温废气入口位于炉体的中部或中下部，所述炉体上开设有高压蒸汽介质出口、低压蒸汽介质出口、循环风介质出口以及热水介质出口，所述高压蒸汽介质出口、低压蒸汽介质出口通过管路与汽轮机相连，所述循环风介质出口、热水介质出口通过管路与烧结环冷机相连，所述高温废气入口处设有中压过热器，所述高温废气入口和中温废气入口的下方设有高中温段处理总成，所述低温废气入口的下方设有低温段处理总成。
所述高中温段处理总成包括由上至下依次排列的中压蒸发器、低压过热器和中压省煤器。
所述低温段处理总成包括由上至下依次排列的低压蒸发器、凝结水加热器和软化水热交换器，所述凝结水加热器通过凝结水输送管路、凝结水泵与汽轮机的凝汽器相连，所述软化水热交换器通过管路和软水泵与软化水站相连。
所述凝结水输送管路与一除盐水站相连。
所述循环风出口经循环风管和循环风机与烧结环冷机上高温段、中温段相连，所述循环风管上设有冷风阀。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明烧结环冷机用热电联供系统，在余热锅炉的尾部增加一个软水热交换器，余热锅炉出口的介质分别为高压蒸汽、低压蒸汽以及热水，高压蒸汽、低压蒸汽能够输送给汽轮机用于发电，热水除作为加热烧结原料及供暖等工艺所必须的用水外，还可以做为商业用水，如：桑拿、足浴等用水，功能十分齐全，能够充分利用烧结环冷机产生的废热资源。
2、本发明烧结环冷机用热电联供系统，能量利用率高、环保性好：不仅利用了环冷机高温段和中温段热风，同时将环冷机低温段约有200～250℃热废气引入余热锅炉作为环冷机漏风损失的补风，这样不仅不会引起风机功耗的增大，而且还减少了该段热废气因直接排放对环境造成的热污染。
3、本发明烧结环冷机用热电联供系统，由于第三段——低温段的热废气的加入，使本发明的热电联供系统比单纯利用两段环冷机的热废气能产生更多低压蒸汽，从而使系统发电量增大，增加了经济效益，同时也增加了软化水热交换器的热水产量。
4、本发明烧结环冷机用热电联供系统，具有调节性能好，系统安全可靠的优点。通过调节软化水换热器流量和补冷风的两种手段，调节余热锅炉的出口烟气温度，在保证系统发电量的同时，使环冷机能够持续安全地运行(即环冷机台车轨道不变形，同时台车车轮的润滑油可以正常工作)。
附图说明
图1是本发明余热锅炉的结构示意图；
图2是本发明热电联供系统的结构示意图。
图例说明
1、烧结环冷机                    101、高温段
102、中温段                      103、低温段
104、烟气罩                      105、电动调节阀门
2、炉体                          201、高温废气入口
202、中温废气入口                203、低温废气入口
204、循环风出口                  2041、循环风管
2042、循环风机                   2043、冷风阀
205、高压蒸汽介质出口            206、低压蒸汽介质出口
207、热水介质出口                3、高中温段处理总成
301、中压蒸发器                  302、低压过热器
303、中压省煤器                  4、低温段处理总成
401、低压蒸发器                  402、凝结水加热器
403、软化水热交换器              5、中压过热器
6、汽轮机                        601、凝汽器
602、凝结水泵                    7、软化水站
701、软水泵                      8、除盐水站
9、鼓风机                        10、除尘器
具体实施方式
以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的烧结环冷机用余热锅炉，主要应用于如图2所示的烧结环冷机的热电联供系统中，余热锅炉包括炉体2，炉体2上开设有通过管路与烧结环冷机1上高温段101相连的高温废气入口201、与中温段102相连的中温废气入口202、与低温段103相连的低温废气入口203以及循环风出口204，炉体2上开设有高压蒸汽介质出口205、低压蒸汽介质出口206以及热水介质出口207。烧结环冷机1的各个温度段上均设有方便与管路相连的烟气罩104，各个温度段的底部均设有鼓风机9，各个导气管路上均设有电动调节阀门105。烧结环冷机1的高温段101上的烟气罩104与余热锅炉的高温废气入口201之间的管路上设有除尘器10。高温废气入口201和中温废气入口202位于炉体2的顶端，低温废气入口203位于炉体2的中部或中下部，循环风出口204位于炉体2的底部。高温废气入口201处设有中压过热器5，经中压过热器5处理后的高压蒸汽经管路输送至汽轮机6。炉体2内装设有高中温段处理总成3和低温段处理总成4，高中温段处理总成3位于高温废气入口201和中温废气入口202的下方，高中温段处理总成3包括由上至下依次排列的中压蒸发器301、低压过热器302、中压省煤器303，经低压过热器302处理后的低压蒸汽经管路输送至汽轮机6。低温段处理总成4位于低温废气入口203的下方，低温段处理总成4包括由上至下依次排列的低压蒸发器401、凝结水加热器402、软化水热交换器403，烧结环冷机1上低温段103的废气流经低压蒸发器401后产生更多的低压蒸汽，流经软化水热交换器403时会产生更多热水；汽轮机6上凝汽器601的出口经过凝结水输送管路和凝结水泵602与余热锅炉的凝结水加热器402相连，同时凝结水输送管路还与一除盐水站8相连；软化水热交换器403经过管路和软水泵701与软化水站7相连。循环风出口204经循环风管2041和循环风机2042与烧结环冷机1上高温段101、中温段102的冷却风入口处相连，在本实施例中，循环风管2041上设有冷风阀2043，用于调节系统风量平衡和防止环冷机超温。这样，本发明余热锅炉出口的介质分别为高压蒸汽、低压蒸汽以及热水。
参见图2所示，本发明的热电联供系统包括上述余热锅炉以及与之相连的汽轮机6，余热锅炉出口介质中的高压蒸汽、低压蒸汽输送给汽轮机6用于发电，而出口介质中的热水则用于加热烧结物料及供暖，行成一完整的热电联供系统。
工作时，烧结环冷机1上高温段101、中温段102、低温段103内不同温度的烟气分别经管路输入到炉体2内，即高温段101的废气输入到余热锅炉的中压过热器5前，中温段102的废气输入到余热锅炉的中压蒸发器301前，低温段103的废气输入到余热锅炉的低压蒸发器401前。高温蒸汽和低温蒸汽经管路通入补汽凝气式的汽轮机6做功后凝结成水，然后通过凝汽器601、凝结水泵602返回余热锅炉，还可以进一步通过除盐水站8补充除盐软化水。同时，通过软化水热交换器403后，所出口的低压热水用于加热物料，水质为软化水。由于利用了低温段103的废气，一方面增加了低压蒸汽的产量，从而增大了发电量，同时也增加了软化水热交换器403的热水产量。
在正常情况下，烧结环冷机1上高温段101和中温段102处鼓风机9停止运行，低温段103处的鼓风机9冷却烧结物料后作为低压蒸发器401的一部分热源，同时也作为补风补入系统。当排烟温度较高时，可以适当调小与烧结环冷机1上低温段103相连的电动调节阀门105，同时打开冷风阀2043；或者调节软水泵701的流量，增加软水热交换器403的热交换量，调节排烟温度，防止产生环冷机台车轨道变形等不利因素。
以上所述仅是本发明的一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种烧结环冷机用余热锅炉，包括炉体(2)，其特征在于：所述炉体(2)上开设有通过管路与烧结环冷机(1)上高温段(101)相连的高温废气入口(201)、与中温段(102)相连的中温废气入口(202)、与低温段(103)相连的低温废气入口(203)以及循环风出口(204)，所述高温废气入口(201)和中温废气入口(202)位于炉体(2)的顶端，低温废气入口(203)位于炉体(2)的中部或中下部，所述炉体(2)上开设有高压蒸汽介质出口(205)、低压蒸汽介质出口(206)以及热水介质出口(207)，所述高温废气入口(201)处设有中压过热器(5)，所述高温废气入口(201)和中温废气入口(202)的下方设有高中温段处理总成(3)，所述低温废气入口(203)的下方设有低温段处理总成(4)。
2.根据权利要求1所述的烧结环冷机用余热锅炉，其特征在于：所述高中温段处理总成(3)包括由上至下依次排列的中压蒸发器(301)、低压过热器(302)和中压省煤器(303)。
3.根据权利要求1所述的烧结环冷机用余热锅炉，其特征在于：所述低温段处理总成(4)包括由上至下依次排列的低压蒸发器(401)、凝结水加热器(402)和软化水热交换器(403)。
4.一种烧结环冷机用热电联供系统，包括炉体(2)和汽轮机(6)，其特征在于：所述炉体(2)上开设有通过管路与烧结环冷机(1)上高温段(101)相连的高温废气入口(201)、与中温段(102)相连的中温废气入口(202)、与低温段(103)相连的低温废气入口(203)以及循环风出口(204)，所述高温废气入口(201)和中温废气入口(202)位于炉体(2)的顶端，低温废气入口(203)位于炉体(2)的中部或中下部，所述炉体(2)上开设有高压蒸汽介质出口、低压蒸汽介质出口、循环风介质出口以及热水介质出口，所述高压蒸汽介质出口、低压蒸汽介质出口通过管路与汽轮机(6)相连，所述循环风介质出口、热水介质出口通过管路与烧结环冷机(1)相连，所述高温废气入口(201)处设有中压过热器(5)，所述高温废气入口(201)和中温废气入口(202)的下方设有高中温段处理总成(3)，所述低温废气入口(203)的下方设有低温段处理总成(4)。
5.根据权利要求4所述的烧结环冷机用热电联供系统，其特征在于：所述高中温段处理总成(3)包括由上至下依次排列的中压蒸发器(301)、低压过热器(302)和中压省煤器(303)。
6.根据权利要求4所述的烧结环冷机用热电联供系统，其特征在于：所述低温段处理总成(4)包括由上至下依次排列的低压蒸发器(401)、凝结水加热器(402)和软化水热交换器(403)，所述凝结水加热器(402)通过凝结水输送管路、凝结水泵(602)与汽轮机(6)的凝汽器(601)相连，所述软化水热交换器(403)通过管路和软水泵(701)与软化水站(7)相连。
7.根据权利要求6所述的烧结环冷机用热电联供系统，其特征在于：所述凝结水输送管路与一除盐水站(8)相连。
8.根据权利要求4所述的烧结环冷机用热电联供系统，其特征在于：所述循环风出口(204)经循环风管(2041)和循环风机(2042)与烧结环冷机(1)上高温段(101)、中温段(102)相连，所述循环风管(2041)上设有冷风阀(2043)。
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