CN102345982A - 加热炉余热回收发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于加热炉余热利用领域，特别涉及钢铁厂轧钢加热炉余热回收发电的设备。系统主要由：加热炉余热锅炉、加热炉空气预热器、加热炉煤气热管预热器、加热炉炉尾吸风机、蒸汽过热锅炉、补汽式汽轮发电机组、化学水系统等组成。其特点在于采用全封闭系统，对加热炉余热进行回收，同时本系统不受加热炉生产节奏的影响，不受发电蒸汽系统影响，亦不影响原有加热炉的运行工况，最大可能的提高余热回收的能源转换效率。同现有加热炉余热回收设备相比本发明能最大限度的回收加热炉烟气余热，在不影响加热炉原有运行工况的情况下提高了用于发电的蒸汽温度，增加了余热发电量，并能很好的保证机组运行参数和灵活的全厂低压蒸汽系统运行方式。有很好的经济效益。
Description
一、技术领域
本发明属于加热炉余热利用领域，特别涉及钢铁厂轧钢加热炉余热回收发电的设备。
二、背景技术
一般钢铁企业轧钢加热炉作为企业的能耗大户直接影响着企业的生产成本。加热炉作为一种加热设备的热效率普遍在30％左右，这种情况造成了大量的能源浪费。因此回收加热炉余热既有很好的经济效益又有一定的环境效益。
目前，钢铁企业多采用汽化冷却步进梁式加热炉，排烟方式为自然排烟，排烟温度在400℃以上。采取余热回收方式为空气预热、煤气预热以及部分采用余热锅炉。这些方式在实际运行过程中存在一些问题：(1)为保证空气预热器不被烧坏，采用的材质成本比较高，同时多数使用了掺冷风机来控制加热炉排烟温度。掺冷风机的运行增加了加热炉电耗及生产维护投资等成本同时降低了加热炉余热的品质。(2)煤气预热采用普通管壳式预热器存在一定的安全隐患及泄漏浪费的情况。(3)采用余热锅炉回收热量产生低参数蒸汽及汽化冷却步进梁产生的蒸汽很难平衡，经常进行大量的蒸汽放散。这样不仅没有达到余热回收的目的反而造成了新的生产成本的增加。(4)加热炉利用余热锅炉及汽化冷却步进梁产生的低参数蒸汽使得全厂的蒸汽使用调度变得更加复杂，调节更加不灵活。
上述情况导致目前加热余热回收系统存在以下几个缺陷：(1)余热回收不彻底运行方式不灵活。(2)采用低参数余热锅炉产生的低压饱和蒸汽无法完全消耗，造成大量放散反而增加了生产成本。(3)煤气直接用普通管壳式换热器预热存在一定的安全隐患。(4)掺冷风机的运行降低了余热品质同时增加了生产成本。鉴于上述缺陷，应改进余热回收方式。其核心问题就是如何使加热炉的余热回收与加热炉生产协调起来，灵活运行，减少系统的相关性。使得余热回收不制约于新的热用户又不影响加热炉的生产运行。
三、发明内容
本发明的目的是在既不影响加热炉生产节奏和加热炉性能又不干扰发电设备稳定运行的情况下，回收加热炉的烟气余热进行发电。达到提高加热炉余热回收效果，稳定回收余热发电过程，降低设备相关性，提高设备运转率的目的。
本发明主要由以下几部分组成：加热炉余热锅炉、加热炉空气预热器、加热炉煤气热管预热器、加热炉炉尾吸风机、蒸汽过热锅炉、补汽式汽轮发电机组、化学水系统等组成。本发明根据加热炉规模配套相应规模的补汽式汽轮发电机组。(1)加热炉的余热锅炉只产生饱和蒸汽，饱和蒸汽送到蒸汽过热锅炉中进行过热达到机组要求参数后进入补汽式汽轮发电机组发电。加热炉的余热锅炉蒸发量为汽轮发电机组的额定进汽量的一部分，蒸汽过热锅炉的
蒸发量为汽轮发电机组的额定进汽量的其余部分(以汽轮发电机组最低稳定运行进汽量为准)。这样任意的加热炉待轧或故障停产汽轮发电机组都能正常运行，并且随时加热炉恢复生产时蒸汽都会被用来过热后发电。(2)加热炉原有的空气预热器及煤气预热器需要重新布置，增设炉尾吸风机，停用原有的掺冷风机。(3)加热炉汽化冷却水梁所产生的饱和蒸汽直接引入补汽式汽轮发电机组进行发电。
本发明的主要特征是：(1)提高加热炉的余热锅炉的参数，达到汽轮发电机组所需蒸汽的饱和参数。(2)余热锅炉所产饱和蒸汽与蒸汽过热锅炉所产饱和蒸汽并列运行，并在蒸汽过热锅炉的饱和蒸汽联箱内混合后共同过热达到汽轮发电机组所需蒸汽参数。提高了余热回收的能源转换效率。(3)加热炉使用煤气采用热管换热器进行预热。(4)加热炉排烟温度降低至150℃左右。(5)加热炉汽化冷却水梁所产生的饱和蒸汽直接引入补汽式汽轮发电机组进行发电。同时平衡了厂区供汽与加热炉汽化冷却水梁产汽之间的矛盾。
本发明的创新点主要有：(1)降低加热炉余热回收与加热炉运行之间的相关性。将加热炉余热锅炉所产饱和蒸汽与蒸汽过热锅炉所产饱和蒸汽混合后进入过热蒸汽入口联箱，加热炉余热锅的运行工况不影响汽轮发电机组的运行方式，达到降低汽轮发电机组与加热炉余热锅炉的相关性的目的。(2)平衡加热炉产汽与厂内用汽，汽轮发电机组采用补汽式机组。厂区内用汽由汽轮发电机组抽汽供应，加热炉汽化冷却步进梁产汽不再直接供汽，达到灵活平衡厂区内用汽的目的。(3)提高了加热炉余热锅炉参数，从而提高了余热回收过程中的能源转化效率。(4)加热炉余热锅炉与加热炉空气预热器分别采用两级交错布置，保证加热炉原有空气预热温度。
四、附图说明
图(1)为本发明加热炉余热回收发电系统示意图。
图中(1)加热炉、(2)加热炉余热锅炉、(3)加热炉空气预热器、(4)加热炉煤气预热器、(5)加热炉吸风机、(6)加热炉鼓风机、(7)汽轮发电机组、(8)凝结水泵、(9)低压加热器、(10)高压除氧器、(11)给水泵、(12)高压加热器、(13)蒸汽过热锅炉、(14)低位疏水箱、(15)疏水泵、(16)加热炉水梁给水泵、(17)汽化冷却汽包、(18)水梁冷却循环泵、(19)掺冷风机、(20)加热炉烟囱。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见附图1，本发明的加热炉余热回收发电设备系统示意图。加热炉烟气余热回收流程：加热炉(1)预热段排烟温度约1000℃-850℃(视进料温度情况有所差别)，经过加热炉余热锅炉(2)回收热量产生饱和蒸汽后，排烟温度约为650℃-550℃。烟气经过加热炉空气预热器(3)预热空气后，排烟温度约为300℃-250℃。烟气经过加热炉煤气预热器(4)预热煤气 后，排烟温度降为150℃左右。排烟最后经过加热炉吸风机(5)排入加热炉烟囱(20)，最终排入大气。在本发明中，原有的掺冷风机(19)不必运行。汽轮发电机组的汽水循环流程：加热炉余热锅炉(2)产生的饱和蒸汽送入蒸汽过热锅炉(13)的过热器入口联箱，饱和蒸汽经过过热达到汽轮发电机组额定参数后送入补汽式汽轮发电机组(7)进行发电。补汽式汽轮发电机组(7)产生的凝结水经凝结水泵(8)送入低压加热器(9)，被加热的凝结水进入高压除氧器(10)除氧后，由给水泵(11)送入高压加热器(12)。高压给水分别送入蒸汽过热锅炉(13)和加热炉余热锅炉(2)进行汽水循环。低压加热器(9)的疏水自流入低位水箱(14)后，由疏水泵(15)送至高压除氧器(10)。高压除氧器(10)的除氧水通过加热炉水梁给水泵(16)送入加热炉水梁汽化冷却循环系统。加热炉水梁汽化冷却汽包(17)所产饱和蒸汽进入补汽式汽轮发电机组(7)发电，厂区管网供汽改由补汽式汽轮发电机组(7)抽汽供应。
本发明可以灵活适应加热炉的各种运行工况，并且不影响加热炉的原有生产工况。提高了加热炉余热锅炉的运行参数，从而提高了余热回收过程中的能源转换效率。对厂区所需蒸汽供应的调节手段更加灵活可靠，有着很强的适应性。综上所述，本发明有着很好的经济效益。
Claims (4)
1.加热炉余热回收发电的设备主要有以下设备组成：加热炉余热锅炉、加热炉空气预热器、加热炉煤气热管预热器、加热炉炉尾吸风机、蒸汽过热锅炉、补汽式汽轮发电机组、化学水系统等组成。其特点是将加热炉余热锅炉产生的饱和蒸汽与蒸汽过热锅炉产生饱和蒸汽并列运行，从而达到即稳定汽轮发电机组运行又不影响加热炉运行的目的，提高了余热锅炉的运行参数从而提高了余热回收过程中的能源转换效率，同时为厂区供汽提供了灵活可靠的调整运行方式，最大限度的减少了加热炉水梁汽化冷却的蒸汽放散。
2.根据权利要求1加热炉余热回收发电的设备主要特征是，加热炉余热锅炉与蒸汽过热锅炉的饱和蒸汽采用并列运行方式。饱和蒸汽混合后共同过热，达到汽轮发电机组所需蒸汽参数。进而达到解决加热炉随时待轧时，汽轮发电机组的安全稳定运行的问题。
3.根据群里要求1加热炉余热回收发电的设备主要特征是，提高加热炉余热锅炉的运行参数，从而提高汽轮发电机组蒸汽参数，达到了提高能源转换效率的目的。
4.据权利要求1加热炉余热回收发电的设备主要特征是，加热炉煤气采用热管预热器，保证了煤气预热的安全性和余热回收极限。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120208 |