CN102628586A - 一种利用钢渣余热发电的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用钢渣余热发电的系统,包括气体回收支管、气体回收总管、发电装置和至少一个热闷渣罐,所述热闷渣罐盖设有渣罐盖,所述渣罐盖上装设有与所述热闷渣罐内部相通的喷水管,各热闷渣罐通过气体回收支管连接气体回收总管,所述气体回收总管与所述发电装置相连。该利用钢渣余热发电的系统具有余热利用率高、余热回收连续性强、可持续稳定发电、节省钢厂运营成本、适应性强的优点。

Description

一种利用钢渣余热发电的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及余热发电技术,尤其涉及一种利用钢渣余热发电的系统。

背景技术

[0002] 钢铁产业是资源密集、能耗密集、排放密集的产业。目前,我国钢铁产业能源消耗已占全国能源消耗的10%以上。而在钢铁生产的过程中,会伴随产生大量的余热能源,如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、烧结余热蒸汽、炼钢余热蒸汽、轧钢加热炉余热蒸汽以及钢渣余热等,我们把这些余能统称为“二次能源”。钢铁行业二次能源的回收利用,能进一步提高天然能源的利用效率,减少资源的浪费,降低对环境的影响程度,从而促进资源节约型和环境友好型社会的建设。

[0003] 炼钢过程中产生大量的液态钢渣,一般约为粗钢产量的15%,液态钢渣具有很高的温度(1600°C左右),其热焓约为1670MJ/t,属于高品质的余热资源,具有很高的回收价值。

[0004]目前,国内外钢铁企业均未能有效实现钢渣余热的回收利用,只有少数几家钢厂对钢渣余热进行了回收。宝钢采用滚筒法进行钢渣的显热回收开发。钢渣通过渣罐进入滚筒内,生成的蒸汽混合气体温度为90〜170°C,可直接用于生活设施或将其加热至600°C用于发电,经测试,热利用系数不超过40%。新日本制铁株式会社名古屋钢厂申请了风淬法处理液态渣工艺专利。该技术具有以下基本特点:高炉液态渣显热回收率高达70%以上;液态渣处理后为干渣;封闭式处理,没有环境污染。俄罗斯乌拉尔钢铁研究院研制了一套附有热能回收的风淬钢渣处理工艺。在液态钢渣倾倒过程中,渣与空气接触产生辐射热,通过专用设置收集转换为热水、蒸汽和热空气回收利用。日本钢管和三菱重工合作建设了风淬法处理钢渣的示范工厂,液态钢渣在罩式锅炉内与冷空气以及锅炉中的水进行热交换,实现余热回收。日本住友金属和川崎制铁利用“机械搅拌法熔渣造粒工艺”,钢渣通过与空气换热实现余热回收。

[0005] 以上钢渣余热回收方法的共同特征是:以蒸汽或热水的形式回收熔渣余热,再转化成另外一种形式的能量。这些工艺主要存在的问题是:1、能量转换次数多,回收效率低;

2、余热回收过程不连续。虽然风淬法的余热回收效率和粒化渣的质量都可满足要求,但是其存在余热回收过程不连续、动力消耗大、设备庞大复杂(占地面积大、投资费用高)等问题。上述工艺的缺陷是制约国内外钢渣余热无法回收或回收率很低的主要因素,因此开发一种全新的钢渣余热回收与利用工艺,提高余热回收效率,就成为亟待解决的任务。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种余热利用率高、余热回收连续性强、可持续稳定发电、节省钢厂运营成本、适应性强的利用钢渣余热发电的系统。

[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种利用钢渣余热发电的系统,包括发气体回收支管、气体回收总管、电装置和至少一个热闷渣罐,所述热闷渣罐盖设有渣罐盖,所述渣罐盖上装设有与所述热闷渣罐内部相通的喷水管,各热闷渣罐通过气体回收支管连接气体回收总管,所述气体回收总管与所述发电装置相连。

[0008] 所述发电装置包括除尘器、气体储存罐、螺杆膨胀机和发电机,所述螺杆膨胀机一端与气体储存罐连通,另一端与所述发电机相连,所述气体回收总管经除尘器与气体储存罐连接。

[0009] 所述除尘器与所述气体储存罐之间设有单向阀。

[0010] 所述气体回收支管上设有支管阀门。

[0011] 所述渣罐盖上设有搅拌驱动装置,所述热闷渣罐内设有搅拌叶,所述搅拌叶通过一联轴杆与搅拌驱动装置相连。

[0012] 所述搅拌驱动装置包括电机和变速箱,所述电机的输出端与所述变速箱的输入端相连,所述变速箱的输出端与所述联轴杆相连。

[0013] 所述搅拌驱动装置还包括用于驱动联轴杆升降的升降驱动装置。

[0014] 所述渣罐盖上垫设有隔热板。

[0015] 所述搅拌叶为片状搅拌叶或杆式搅拌叶或叶轮式搅拌叶。

[0016] 与现有技术相比,本发明的优点在于:

本发明利用钢渣余热发电的系统,通过热闷渣罐处理钢渣时产生的蒸汽驱动发电装置发电,解决了其他钢渣余热回收工艺往往要经过多次转化,能量才能利用的问题,减少了能量转换过程中的损失,余热利用率大大提高;可采用多个热闷渣罐同时作业,保证有充足的蒸汽持续从渣罐内排出,使余热回收的连续性得到有效保证,使发电装置能够持续稳定的进行发电工作;最终以电能的形式回收钢渣余热,产生的电能可直接并入电网,不仅降低了能耗,还为钢厂节约了运营成本;本发明具有连续化、封闭化、高效化的特点,适用于各钢厂对产生的液态钢渣或其他有色金属冶炼渣进行余热回收利用。发电装置包括除尘器、气体储存罐、螺杆膨胀机和发电机,回收的余热气体先通过除尘器除尘,再进入到气体储存罐内蓄集一定压力,再通过压力气体驱动螺杆膨胀机带动发电机发电,能量转化次数少,提高了钢渣余热的转化效率,经测试,转化效率达到60%;除尘器与气体储存罐之间设有单向阀,在除尘器对气体进行净化除尘后,可保证单向阀能够稳定的正常工作,单向阀则可保证气体储存罐内的气体压力趋于稳定。本发明的热闷渣罐通过搅拌驱动装置、搅拌叶和喷水管的配合,在热闷的过程中能够实现一边喷水一边搅拌钢渣,破碎渣壳和渣块,保证水与热态钢渣充分反应,促使钢渣裂解、粉化完全;同时也能维持渣罐内高温蒸汽压力的相对稳定,实现蒸汽压力可控,避免热量损失,确保热闷效果,减少热闷持续时间,提高效率。

附图说明

[0017] 图I是本发明的系统结构示意图。

[0018] 图2是本发明中热闷渣罐的结构示意图。

[0019] 图3是本发明中 杆式搅拌叶的主视结构示意图。

[0020] 图4是本发明中叶轮式搅拌叶的主视结构示意图。

[0021] 图5是本发明中叶轮式搅拌叶的俯视结构示意图。

[0022] 图中各标号表示:I、热闷渣罐;2、喷水管;3、气体回收支管;4、气体回收总管;5、除尘器;6、单向阀;7、气体储存罐;8、螺杆膨胀机;9、发电机;10、渣罐盖;11、支管阀门;12、搅拌叶;13、联轴杆;14、变速箱;15、电机;16、升降驱动装置;17、隔热板。

具体实施方式

[0023] 图I和图2示出了本发明的一种利用钢渣余热发电的系统实施例,该系统包括发电装置和至少一 个热闷渣罐1,热闷渣罐I盖设有渣罐盖10,渣罐盖10上装设有与热闷渣罐I内部相通的喷水管2,各热闷渣罐I通过气体回收支管3连接气体回收总管4,气体回收总管4与发电装置相连,通过热闷渣罐I处理钢渣时产生的蒸汽驱动发电装置发电,解决了其他钢渣余热回收工艺往往要经过多次转化,能量才能利用的问题,减少了能量转换过程中的损失,余热利用率大大提高;可采用多个热闷渣罐I同时作业,保证有充足的蒸汽持续从多个热闷渣罐I内排出,使余热回收的连续性得到有效保证,使发电装置能够持续稳定的进行发电工作,最终以电能的形式回收钢渣余热,产生的电能可直接并入电网,不仅降低了能耗,还为钢厂节约了运营成本;本发明具有连续化、封闭化、高效化的特点,适用于各钢厂对产生的液态钢渣或其他有色金属冶炼渣进行余热回收利用。

[0024] 本实施例中,发电装置包括除尘器5、气体储存罐7、螺杆膨胀机8和发电机9,螺杆膨胀机8 —端与气体储存罐7连通,另一端与发电机9相连,气体回收总管4经除尘器5与气体储存罐7连接,回收的余热气体先通过除尘器5除尘,再进入到气体储存罐7内蓄集一定压力,再通过压力气体驱动螺杆膨胀机8带动发电机9发电,能量转化次数少,提高了钢渣余热的转化效率,经测试,转化效率达到60% ;除尘器5与气体储存罐7之间设有单向阀6,在除尘器5对气体进行净化除尘后,可保证单向阀6能够稳定的正常工作,单向阀6则可保证气体储存罐7内的气体压力趋于稳定;气体回收支管3上设有支管阀门11,支管阀门11可单独对各热闷渣罐I的气体排出情况进行控制。

[0025] 本实施例中,热闷渣罐I共设十个(部分热闷渣罐I未在图中示出),十个热闷渣罐I同时作业,能够产生连续的蒸汽,保证了余热回收发电的连续性,各热闷渣罐I采用耐高温材料制作,渣罐盖10采用耐火铸铁制作;各渣罐盖10上装有十个喷水管2,喷水管2均匀地分布在渣罐盖10上(部分喷水管2未在图中示出);渣罐盖10还装有气体回收支管3,气体回收支管3上安装了支管阀门11 ;气体回收支管3与气体回收总管4用三通连接;气体回收支管3、气体回收总管4和气体储存罐7外表面均包覆一层保温材料;气体储存罐7的排气口通过管通连接螺杆膨胀机8的进气口 ;螺杆膨胀机8与发电机9通过连杆相连,在回收钢渣余热的过程中,由蒸汽推动螺杆膨胀机8,由螺杆膨胀机8驱动发电机9发电。

[0026] 本实施例中,在渣罐盖10上设有搅拌驱动装置,热闷渣罐I内设有搅拌叶12,搅拌叶12通过一联轴杆13与搅拌驱动装置相连,搅拌驱动装置包括电机15和变速箱14,电机15的输出端与变速箱14的输入端相连,变速箱14的输出端与联轴杆13相连。本发明的热闷渣罐I在热闷的过程中能够实现一边喷水一边搅拌钢渣,破碎渣壳和渣块,保证水与热态钢渣充分反应,促使钢渣裂解、粉化完全;同时也能维持热闷渣罐I内高温蒸汽压力的相对稳定,实现蒸汽压力可控,避免热量损失,确保热闷效果,减少热闷持续时间,提高效率。本实施例中,搅拌驱动装置还包括用于驱动联轴杆13升降的升降驱动装置16,升降驱动装置16用于驱动联轴杆13带动搅拌叶12升降,使搅拌更加充分。渣罐盖10上垫设有隔热板17,用于隔热保温,搅拌叶12采用常见的片状搅拌叶,并设有三件片状搅拌叶,此外还可以采用如图3所示的杆式搅拌叶,或如图4和图5所示的叶轮式搅拌叶。[0027] 以实际钢渣热闷处理过程为例来说明本发明的工作原理:将炼钢产生的温度为1550°C的钢渣倒入热闷渣罐I内,盖上渣罐盖10 ;打开喷水管2,不断向钢渣表面喷水,同时打开气体回收支管3上的支管阀门11(未进行闷渣处理的热闷渣罐1,其支管阀门11关闭);待热闷渣罐I内蒸汽的温度达到400°C,蒸汽压力达到O. 6MPa时,开启单向阀6 ;在开单向阀6的同时启动除尘器5,对蒸汽进行除尘作业,使其粉尘的含量降低至10mg/m3 ;除尘后的蒸汽进入气体储存罐7 ;待气体储存罐7内的蒸汽压力维持在O. 4MPa,温度在270°C时,将蒸汽通入螺杆膨胀机8,使蒸汽带动螺杆膨胀机8运转;运转的螺杆膨胀机8驱动发电机9进行发电作业。

[0028] 上述只是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1. 一种利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:包括气体回收支管(3)、气体回收总管(4)、发电装置和至少一个热闷渣罐(1),所述热闷渣罐(I)盖设有渣罐盖(10),所述渣罐盖(10)上装设有与所述热闷渣罐(I)内部相通的喷水管(2),各热闷渣罐(I)通过气体回收支管(3)连接气体回收总管(4),所述气体回收总管(4)与所述发电装置相连。
2.根据权利要求I所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述发电装置包括除尘器(5)、气体储存罐(7)、螺杆膨胀机(8)和发电机(9),所述螺杆膨胀机(8)—端与气体储存罐(7)连通,另一端与所述发电机(9)相连,所述气体回收总管(4)经除尘器(5)与气体储存罐(7)连接。
3.根据权利要求2所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述除尘器(5)与所述气体储存罐(7 )之间设有单向阀(6 )。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述气体回收支管(3)上设有支管阀门(11)。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述渣罐盖(10)上设有搅拌驱动装置,所述热闷渣罐(I)内设有搅拌叶(12),所述搅拌叶(12)通过一联轴杆(13)与搅拌驱动装置相连。
6.根据权利要求5所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述搅拌驱动装置包括电机(15)和变速箱(14),所述电机(15)的输出端与所述变速箱(14)的输入端相连,所述变速箱(14)的输出端与所述联轴杆(13)相连。
7.根据权利要求6所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述搅拌驱动装置还包括用于驱动联轴杆(13)升降的升降驱动装置(16)。
8.根据权利要求7所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述渣罐盖(10)上垫设有隔热板(17)。
9.根据权利要求8所述的利用钢渣余热发电的系统,其特征在于:所述搅拌叶(12)为片状搅拌叶或杆式搅拌叶或叶轮式搅拌叶。
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