CN102230747A - 钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置，所述方法利用钢铁冶炼剩余的废渣所储存的热能，将废渣作为产热物质送入锅炉，给水/气加热产生适宜压力的蒸汽，再将锅炉产生的蒸汽送入汽轮机进行发电。所述装置包括蒸汽锅炉和汽轮机，所述锅炉配套设有冶炼炉废渣输入装置，所述蒸汽锅炉的蒸汽输出管道连接汽轮机，所述汽轮机连接发电机，所述蒸汽锅炉和汽轮机之间设有蒸汽稳压调节装置，所述蒸汽稳压调节装置包括罐体，所述罐体内设有可上下浮动的横向挡板装置。采用本发明有效地回收了高温废渣中所储存的热能，避免了能量的浪费，所发电量可以直接用于本企业或其他多种工业或民用场所使用，有效地实现了能源的再利用。

Description

钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置，主要用于钢铁冶炼过程中产生的高温废渣所储存的热能的回收利用。
背景技术
现有技术下，钢铁冶炼所产生的废渣多采用通过废渣传送装置运送到废渣回收池内，并且在运送过程中向废渣喷水以降低废渣的温度，废渣进入废渣回收池内采用自然冷却或向其表面喷水的方法，使其温度降低至常温，再运输至他处用于制作建筑材料或用于他用。
据测量，从冶炼炉排出的钢铁冶炼废渣的温度大约在1600℃左右，储存有很高的热能，采用自然冷却或喷水的方式对其降温，使其热能全部散失到了大气中，造成了能量的严重浪费。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置，可有效地回收废渣中的热能用于发电。
本发明采用的技术方案：一种钢铁冶炼废渣高温余热发电方法，其利用钢铁冶炼剩余的废渣所储存的热能，将废渣作为产热物质送入锅炉，给水/汽加热产生适宜压力的蒸汽，再将锅炉产生的蒸汽送入汽轮机进行发电。
通常，应在将所述锅炉产生的蒸汽送入汽轮机之前，进行送入稳压储汽罐中进行调节，使其成为压力稳定并可实现持续输出的蒸汽。
一种钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其包括蒸汽锅炉和汽轮机，所述锅炉配套设有冶炼炉废渣输入装置，所述蒸汽锅炉的蒸汽输出管道连接汽轮机，所述汽轮机连接发电机。
所述蒸汽锅炉和汽轮机之间通常应设有蒸汽稳压调节装置，所述蒸汽稳压调节装置包括罐体，所述罐体内可以设有可上下浮动的横向挡板装置，所述挡板装置优选同所述罐体活动连接，所述罐体上可以设有进汽管和排汽管，所述进汽管和排汽管位于所述挡板装置的下方，所述进汽管连接所述蒸汽锅炉的蒸汽出口，所述排汽管连接所述汽轮机，所述罐体的顶部优选设有排气管、通孔或罐体顶部是敞开的。
所述挡板装置可以采用单层结构，也可以采用多层结构，所述单层结构的挡板装置设有一层挡板，所述多层结构的挡板装置设有2层、3层或4层挡板，所述各层挡板可以采用连杆或连接支架固定连接，所述挡板同所述罐体的内壁之间活动密封。
所述挡板的外缘上可以设置有与所述罐体的内壁之间形成密封的密封件。
所述蒸汽稳压调节装置可以设有挡板提升机构，所述挡板提升机构可以包括钢丝绳卷扬机、连接所述卷扬机和所述挡板装置的钢丝绳以及用于支撑和引导钢丝绳的若干滚轮，所述卷扬机设有电机，所述滚轮安装在滚轮支架上。
所述进汽管上优选设有压力传感器，用于采集所述进气管内的蒸汽压力，通过该压力控制所述挡板提升机构动作，以保持管内压力平衡。
所述进汽管和排汽管上可以分别设有逆止阀。
所述蒸汽锅炉内的炉排的下方优选设有鼓风机，所述鼓风机的出风口朝向所述炉排上输送的钢铁冶炼废渣的位置，所述蒸汽锅炉的废渣出口连接废渣回收池。
本发明的有益效果：通过本发明的方法和装置可以有效地回收钢铁冶炼过程中产生的高温废渣中所储存的热能用于发电，避免了能量的浪费，转化的电能可输送到多种工业或民用场所使用，特别是由于钢铁企业是用电大户，电能的消耗量很大，通过这种又热转换成汽、再由汽转换为电的方式，可以将生产出来的电直接用在本企业中，实现了废热的就地利用，解决了钢铁企业存在大量废热、废汽而无法有效利用的问题，实现了能源再利用的同时还具有一定的经济效益。
由于所述蒸汽稳压调节装置的设置，使蒸汽从所述进汽管进入其内部时，挡板装置在蒸汽压力的作用下向上移动，使其下方容纳蒸汽的空间增大，上方容纳空气的空间减小，当从排汽管排放蒸汽时，挡板装置在自身的作用下向下移动，使其下方容纳蒸汽的空间减小，上方容纳空气的空间增大，通过这种方式，可以根据罐体内的蒸汽量自动调整容纳蒸汽的空间，并且在挡板装置自身重力的作用下，使罐体内的蒸汽压力始终维持在一个合理范围内，以便形成稳定的蒸汽源，由此将由于冶炼炉间歇式排放废渣致使蒸汽锅炉随之间歇式产生的压力不稳定的蒸汽变为具有稳定压力的可持续排放的蒸汽，为后续的发电提供了稳定的动力。
由于挡板提升机构的设置可以在突然间有大量蒸汽从进汽管进入蒸汽稳压调节装置的罐体时，根据蒸汽流量主动将挡板装置提起，使挡板装置下方在保持罐内压力稳定的条件下有足以容纳进入的蒸汽的空间，由此避免由于挡板装置的惯性作用导致挡板装置提升速度不够，挡板装置下方空间不足，进而使罐体内压力增大的现象发生；
由于蒸汽锅炉内炉排下方的鼓风机的设置，使废渣的能量传递趋势朝向蒸汽锅炉内输水管道的方向，有效地缩短了能量传递的时间，提高了工作效率，同时还可使热传递后的废渣呈蜂窝状，便于日后粉碎用作他用，因此这种锅炉同现有锅炉热传递方式以及蒸汽加热方式上基本相同，有利于推广利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的不设有挡板提升机构的蒸汽稳压调节装置的结构示意图；
图3为本发明的设有挡板提升机构的蒸汽稳压调节装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种钢铁冶炼废渣高温余热发电方法，具体方法是利用钢铁冶炼剩余的废渣所储存的热能给水加热产生蒸汽，再利用产生的蒸汽进行发电，为使发电过程可以获得稳定的动力源，所述蒸汽在进行发电前需进行压力调节，使其成为压力稳定并可实现持续排放输出的蒸汽。
通过本发明方法可以有效地回收钢铁冶炼过程中产生的高温废渣中所储存的热能用于发电，避免能量的浪费，转化的电能可输送到多种工业或民用场所使用，实现了能源再利用的同时还具有一定的经济效益。
参见图1和图2，运用本方法所采用的装置包括冶炼炉1和蒸汽锅炉2，所述冶炼炉的废渣出口通过废渣传送装置3连接所述蒸汽锅炉的燃料进口，所述废渣传送装置将所述冶炼炉产生的废渣传送至所述蒸汽锅炉内的炉排上，用于给所述蒸汽锅炉内的输水管道内的水加热，产生蒸汽用以发电，所述废渣传送装置可以采用现有技术下适宜高温废渣传送的传送装置。所述蒸汽锅炉的蒸汽出口通过管道连接汽轮机4，所述汽轮机连接发电机5，所述蒸汽锅炉的燃料出口可以连接废渣回收池7，用以回收所述蒸汽锅炉内热传递后的废渣。
为了能给所述汽轮机提供稳定的动力源，所述蒸汽锅炉和汽轮机之间优选设有蒸汽稳压调节装置6，所述蒸汽稳压调节装置包括罐体8，所述罐体内可以设有可上下浮动的横向挡板装置，所述挡板装置优选同所述罐体活动连接，通常，所述罐体的横截面呈圆形，所述挡板装置也是圆形，根据实际需要，也可以采用其它形状的罐体和挡板，所述罐体上可以设有进汽管9和排汽管10，所述进汽管和排汽管位于所述挡板装置的下方，所述进汽管连接所述蒸汽锅炉的蒸汽出口，所述排汽管连接所述汽轮机，所述罐体还可以设有连接其它用汽设备的排汽管，以便稳压蒸汽它用。所述罐体的顶部优选设有排气管、通孔或罐体顶部是敞开的，必要时可以在所述罐体的底部设置凝结水排放管，以便排放所述罐体内可能产生的凝结水。
所述进汽管和排汽管上可以分别设有逆止阀11，以保证蒸汽单向流动，避免回流。
所述罐体可以包括罐体的主体部分和罐体的上盖，所述罐体的主体部分同所述罐体的上盖通过可拆卸的连接方式连接，例如在两者的连接端分别设置对应的法兰，并通过螺栓将两个对接的法兰紧固在一起，拆下罐体的上盖后，可以方便地进行内部装置的拆卸和维修。
所述挡板装置可以采用单层结构，也可以采用多层结构，其中所述单层结构的挡板装置设有一层挡板12，所述多层结构的挡板装置可以设有2层、3层、4层或更多层数的挡板，所述各层挡板可以采用连杆13或连接支架固定连接。其中一种优选的实施方式是采用上下两层挡板，两层挡板之间设有连接用的连杆或支架，由此形成一个固定的整体，这种两层结构既具有多层挡板结构的稳定性，又相对简单。
所述挡板同所述罐体的内壁之间一般应进行密封，该密封为活动密封，在所述挡板上下移动过程中保持密封状态，以避免或尽可能减小蒸汽的溢出。可以在所述挡板的外缘上设置与所述罐体的内壁之间形成密封的密封件14，也可以采用挡板外缘同所述罐体的内壁之间直接硬密封，可以依据现有技术选用各种适宜于高温蒸汽的密封结构和密封材料。
必要时，可以在所述挡板和罐体的内壁之间设置用于控制所述挡板的移动方式和移动轨迹的导向结构和/或稳定控制结构，所述稳定控制结构用于防止所述挡板在上下移动过程中倾斜和晃动。
所述蒸汽稳压装置的设置，使当蒸汽从所述进汽管进入其内部时，蒸汽进入所述罐体的下部空间，所述挡板装置在蒸汽压力的作用下向上移动，使其下方容纳蒸汽的空间增大，上方容纳空气的空间减小，以容纳不断增多的蒸汽，当从排汽管排放蒸汽时，挡板装置在自身的作用下向下移动，使其下方容纳蒸汽的空间减小，上方容纳空气的空间增大，通过这种方式，可以根据罐体内的蒸汽量自动调整容纳蒸汽的空间，并且在挡板装置自身重力的作用下，使罐体内的蒸汽压力始终维持在一个合理范围内（由于罐体上部空间同大气相连通，故其中的空气压力与外部空间的空气压力相同，而罐体下部空间内的蒸汽压力受挡板装置的影响，呈一定的正压状态，并且其中的压力保持基本稳定），以便形成稳定的蒸汽源，由此将由于冶炼炉间歇式排放废渣致使蒸汽锅炉随之间歇式产生的压力不稳定的蒸汽变为具有稳定压力的可持续排放的蒸汽，为后续的发电提供了稳定的动力。
参见图3，所述蒸汽稳压调节装置可以设有挡板提升机构，所述挡板提升机构可以包括一个钢丝绳卷扬机15，连接所述卷扬机和所述挡板装置的钢丝绳16以及用于支撑和引导钢丝绳的若干滚轮17，所述卷扬机设有电机，所述滚轮安装在滚轮支架18上。通过启动卷扬机的电机，就可以将钢丝绳缠绕在所述卷扬机的卷扬辊上，由此将所述挡板装置提起。
所述挡板提升机构的设置可以在突然间有大量蒸汽从进汽管进入所述蒸汽稳压调节装置的罐体时，根据蒸汽流量主动将所述挡板装置提起，使所述挡板装置下方在保持罐内压力稳定的条件下有足以容纳进入的蒸汽的空间，由此避免由于所述挡板装置的惯性作用导致其提升速度不够，下方空间不足，进而使所述罐体内压力增大的现象发生。
所述进汽管上优选设有压力传感器，用于采集所述进汽管内的蒸汽压力，通过该压力控制所述挡板提升机构动作，以保持罐内压力平衡。
所述蒸汽锅炉内的炉排的下方优选设有鼓风机，所述鼓风机的出风口优选朝向所述炉排上放置燃料的位置，使装置在工作过程中，废渣的能量传递趋势始终朝向所述蒸汽锅炉内输水管道的方向，以此缩短能量传递的时间，提高工作效率。

Claims (10)

1.一种钢铁冶炼废渣高温余热发电方法，其特征在于利用钢铁冶炼剩余的废渣所储存的热能，将废渣作为产热物质送入锅炉，给水/汽加热产生适宜压力的蒸汽，再将锅炉产生的蒸汽送入汽轮机进行发电。
2.如权利要求1所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电方法，其特征在于在将所述锅炉产生的蒸汽送入汽轮机之前，进行送入稳压储汽罐中进行调节，使其成为压力稳定并可实现持续输出的蒸汽。
3.一种钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于包括蒸汽锅炉和汽轮机，所述锅炉配套设有冶炼炉废渣输入装置，所述蒸汽锅炉的蒸汽输出管道连接汽轮机，所述汽轮机连接发电机。
4.如权利要求3所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述蒸汽锅炉和汽轮机之间设有蒸汽稳压调节装置，所述蒸汽稳压调节装置包括罐体，所述罐体内设有可上下浮动的横向挡板装置，所述挡板装置同所述罐体活动连接，所述罐体上设有进汽管和排汽管，所述进汽管和排汽管位于所述挡板装置的下方，所述进汽管连接所述蒸汽锅炉的蒸汽出口，所述排汽管连接所述汽轮机，所述罐体的顶部设有排气管、通孔或罐体顶部是敞开的。
5.如权利要求4所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述挡板装置采用单层结构或多层结构，所述单层结构的挡板装置设有一层挡板，所述多层结构的挡板装置设有2层、3层或4层挡板，所述各层挡板采用连杆或连接支架固定连接，所述挡板同所述罐体的内壁之间活动密封。
6.如权利要求5所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述挡板的外缘上设置有与所述罐体的内壁之间形成密封的密封件。
7.如权利要求6所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述蒸汽稳压调节装置设有挡板提升机构，所述挡板提升机构包括钢丝绳卷扬机、连接所述卷扬机和所述挡板装置的钢丝绳以及用于支撑和引导钢丝绳的若干滚轮，所述卷扬机设有电机，所述滚轮安装在滚轮支架上。
8.如权利要求7所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述进汽管上设有压力传感器，用于采集所述进气管内的蒸汽压力，通过该压力控制所述挡板提升机构动作，以保持管内压力平衡。
9.如权利要求8所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述进汽管和排汽管上分别设有逆止阀。
10.如权利要求3、4、5、6、7、8或9所述的钢铁冶炼废渣高温余热发电装置，其特征在于所述蒸汽锅炉内的炉排的下方设有鼓风机，所述鼓风机的出风口朝向所述炉排上输送的钢铁冶炼废渣的位置，所述蒸汽锅炉的废渣出口连接废渣回收池。
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