CN102787874B - 高炉渣余热发电装置及发电方法 - Google Patents

高炉渣余热发电装置及发电方法 Download PDF

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Abstract

一种高炉渣余热发电装置及发电方法,属于炼铁高炉渣的余热利用技术领域。该包括水泵、热水池、换热器、热水贮槽、给水泵、高压氮气源、高炉渣、热力除氧器、高温水贮罐、闪蒸罐、汽轮机、发电机、凝汽器、凝液泵。在不影响高炉渣自由流动、不影响原来的水冲渣工艺条件的情况下,回收高炉渣过热度的部分余热,用来产生蒸汽并发电,经济适用、技术可靠。

Description

高炉渣余热发电装置及发电方法
技术领域
[0001] 本发明属于炼铁高炉渣的余热利用技术领域,特别是提供了一种高炉渣余热发电装置及发电方法,适用于高温铁水的余热回收。
背景技术
[0002] 钢铁工业是耗能大户。回收生产中的余热是降低能耗的主要措施。高炉生产中每一吨铁大约产生0.3〜0.4吨渣。高炉渣具有很高的温度约〜1500°c,高炉渣的热焓约为1700MJ/T渣,具有很高的回收价值,按我国每年生铁产量4亿吨计算,每年约产生1.4亿吨高炉渣,每年高炉渣带走的热量相当于1130万吨标煤。虽然各国都在研发高炉渣的余热回收装置,但由于高炉排渣不连续,余热回收难度大,工艺装置复杂,至今尚未研发成功高炉渣的余热回收装置。
[0003] 我国目前多采用水冲渣等方法,回收高炉渣的余热,产生80°C左右的热水,用于冬季采暖,热能利用率很低。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种高炉渣余热发电装置,克服了上述热能利用率低的缺点,并且经济适用、技术可靠。
[0005] 高炉渣能自由流动的温度为熔化性温度,其温度约为1360°C,在生产中高炉渣的温度约〜1500°C,具有一定的过热度。本发明是在不影响高炉渣自由流动、不影响原来的水冲渣工艺条件的情况下,回收高炉渣过热度的部分余热,用来产生蒸汽并发电。
[0006] 本发明的高炉渣余热发电装置包括第一水泵1、热水池2、第一换热器3、热水贮槽4、第二水泵5、给水泵6、高压氮气源7、第二换热器8、高炉渣9、热力除氧器10、高温水贮罐11、第一闪蒸罐12、第二闪蒸罐13、汽轮机14、发电机15、凝汽器16、凝液泵17、冷却塔18等。第一换热器3浸没在热水池2中,第一水泵I将除盐水送入第一换热器3中进行换热,常温的除盐水温度升高,流入热水贮槽4中,第二水泵5的入口与位于热水贮槽4下部的出口管用法兰连接,第二水泵5的出口管与热力除氧器10的入口管用法兰相连,第二水泵5将热水贮槽4中的热水送入热力除氧器10中进行除氧,它们之间依靠法兰连接。给水泵6与热力除氧器10的出口管用法兰连接,给水泵6将除氧水送入第二换热器8中,在此除氧水吸收高炉渣9的辐射热后成为高温水,第二换热器8放在高炉出铁场的渣沟19上,由第二换热器8排出的高温水进入高温水贮罐11中,高温水贮罐11置于渣沟19的上方。高压氮气源7中的高压氮气用管道与高温水贮罐11的气空间相连接。从高温水贮罐11的出水管排出的高温水进入位于下方的第一闪蒸罐12中,在此高温水进行第一次闪蒸,其产生的第一次闪蒸汽经管道进入汽轮机14的主蒸汽入口,第一闪蒸汽罐12中的饱和水则由位于其下方的排水口流出,经管道流入第二闪蒸罐13的进口管中,并在第二次闪蒸罐13中进行第二次闪蒸,第二次闪蒸产生的闪蒸汽作为补汽进入汽轮机14,由第二次闪蒸罐13下方排出的饱和水则作为热源进入除氧器的入口。第二次闪蒸罐13位于第一次闪蒸罐12的下方,凝汽器16位于汽轮机14的下方,用于冷凝从汽轮机排出的乏汽,由凝汽器16产生的冷凝水则由位于凝汽器16下方的凝液泵17送至第一换热器3的入口与除盐水17送至第一换热器3的入口与除盐水混合后进入换热器3中进行换热。冷却塔18的冷却水用于冷凝从汽轮机14排出的乏汽。发电机15将汽轮机14输出的机械能转化为电能。图1中涉及的设备与管道之间以及图6中第二换热器,各个单元之间均采用法兰连接。
[0007] 本发明所述的第二换热器8是由5〜10个换热器组合而成。
[0008] 本发明所述的第二换热器8有两种结构形式,见图2〜图5:图4为平板型,具有加工方便的特点;图2为圆弧形,在单位长度上可以布置较多的换热面积。
[0009] 本发明的工艺流程如下:
[0010] 第一水泵I将常温除盐水经过第一换热器3与热水池2中约80°C的冲渣水进行热交换,除盐水被加热到大约70°C后进入热水贮槽4中,再由第二水泵5送入除氧器10进行除氧,经过除氧的除盐水由给水泵6加压送入第二换热器8中,除盐水在第二换热器8中吸收高炉渣9的辐射热后成为高温水进入高温水贮罐11中,高压氮气源7向高温水贮罐11提供高压氮气。除盐水在第二换热器8和高温水贮罐11中均保持5°C〜10°C的欠热度,始终为液态。
[0011] 高温除盐水从高温水贮罐11的下端进入第一闪蒸罐12中进行扩容闪蒸,产生压力约1.0MPa的饱和蒸汽由第一闪蒸罐12的上端经管道送至汽轮机14的主蒸汽入口,第一闪蒸罐12中闪蒸后产生的压力约1.0MPa的饱和水则由第一闪蒸罐12的下端进入第一闪蒸罐13进行第二次扩容闪蒸,产生低压约0.3MPa的饱和蒸汽由第二闪蒸罐13的上端经管道送至汽轮机14的补气入口,在高低压蒸汽的共同驱动下,汽轮机14带动发电机15发电。第一闪蒸罐13中闪蒸后产生的压力约0.3MPa的饱和水由第二闪蒸罐13的下端进入除氧器10中。汽轮机14出口的气液两相流入凝汽器16中被冷凝为水,并由凝液泵17送至第一换热器3进行换热,冷却塔18为凝汽器16提供冷却水进行冷凝。
[0012] 本发明的优点、积极效果如下:
[0013] 1、利用第二换热器8回收高炉渣9的辐射热,使第二换热器8出口处的高炉渣的温度高于高炉渣9的熔化性温度,从而不影响高炉渣的流动,不影响原来的水冲渣工艺。
[0014] 2、利用第一换热器3将常温除盐水加热,以回收热水池中冲渣水的余热。
[0015] 3、利用给水泵6给除盐水加压,使除盐水在第二换热器8中保持一定的欠热度,并以液态进入高温水贮罐11中。
[0016] 4、由于高炉排出的高炉渣9是不连续的,导致高炉渣9的余热回收也是不连续的。为了向汽轮机14提供连续的高低压蒸汽,高温水贮罐11为实现这一目的提供了保证。
[0017] 5、由于高炉渣9余热回收是不连续的,在高温水贮罐11中的高温水的液位也是不稳定的,为了保障高温水贮罐11的高温水保持一定的欠热度,高压氮气源7向高温水贮罐11提供高压氮气,使高温水贮罐11中保持稳定的压力。
[0018] 6、第二换热器8的两种结构形式,见图2〜图5。
[0019] 7、在实际生产中高炉渣9的温度是不稳定的,第二换热器8是由多个换热器组合而成。在余热回收过程中,应视高炉渣9的温度高低,通过调节第二换热器8的组合方式进行余热回收。见图6。
[0020] 8、对高炉渣9的余热进行梯级利用,提高了能源利用率。
[0021] 当高炉渣9的温度符合设计温度1450°C〜1550°C时,阀门组Nl_Nn、Pl开启,Ml-Mn, P2关闭,这时除盐水在给水泵6作用下,经过第二换热器8各个单元进行换热后进入高温水贮罐11中。
[0022] 当高炉渣9的温度低于设计温度时,阀门组则视高炉渣9的温度进行调节。例如:当第二换热器8中的H3-Hn工作时,阀门组Ml、M3、N3、Nn、Pl开启,其余关闭,这时除盐水在经过第二换热器8中的H3-Hn单元换热后进入高温水贮罐11中。余类推。
附图说明
[0023] 图1为本发明的高炉渣余热发电装置的工艺流程图。其中,第一水泵1、热水池2、第一换热器3、热水贮槽4、第二水泵5、给水泵6、高压氮气源7、第二换热器8、高炉渣9、热力除氧器10、高温水贮罐11、第一闪蒸罐12、第二闪蒸罐13、汽轮机14、发电机15、凝汽器16、凝液泵17、冷却塔18。
[0024] 图2为第二换热器8的一种结构的主视图。其中,第二换热器8、高炉渣9、渣沟19。
[0025] 图3为第二换热器8的一种结构的俯视图。其中,高炉渣9。
[0026] 图4为第二换热器8的另一种结构的主视图。其中,第二换热器8、高炉渣9、渣沟19。
[0027] 图5为第二换热器8的另一种结构的俯视图。其中,高炉渣9。
[0028] 图6为第二换热器的组合方式示意图。其中,热水贮槽4、给水泵6、高炉渣9、高温水贮罐11。
具体实施方式
[0029] 实施例1:
[0030] 如图1所示,高炉渣余热发电装置包括第一水泵1、热水池2、第一换热器3、热水贮槽4、第二水泵5、给水泵6、高压氮气源7、第二换热器8、高炉渣9、热力除氧器10、高温水贮罐11、第一闪蒸罐12、第二闪蒸罐13、汽轮机14、发电机15、凝汽器16、凝液泵17、冷却塔18等构成。具体工艺步骤及参数为:
[0031] 第一水泵I将常温除盐水经过第一换热器3与热水池2中约80°C的冲渣水进行热交换,除盐水被加热到大约70°C后进入热水贮槽4中,再由第二水泵5送入除氧器10进行除氧,经过除氧的除盐水由给水泵6加压送入第二换热器8中,除盐水在第二换热器8中吸收高炉渣9的辐射热后成为高温水进入高温水贮罐11中,高压氮气源7向高温水贮罐11提供高压氮气。除盐水在第二换热器8和高温水贮罐11中均保持5°C〜10°C的欠热度,始终为液态。
[0032] 高温除盐水从高温水贮罐11的下端进入第一闪蒸罐12中进行扩容闪蒸,产生压力约1.0MPa的饱和蒸汽由第一闪蒸罐12的上端经管道送至汽轮机14的主蒸汽入口,第一闪蒸罐12中闪蒸后产生的压力约1.0MPa的饱和水则由第一闪蒸罐12的下端进入第一闪蒸罐13进行第二次扩容闪蒸,产生低压约0.3MPa的饱和蒸汽由第二闪蒸罐13的上端经管道送至汽轮机14的补气入口,在高低压蒸汽的共同驱动下,汽轮机14带动发电机15发电。第一闪蒸罐13中闪蒸后产生的压力约0.3MPa的饱和水由第二闪蒸罐13的下端进入除氧器10中。汽轮机14出口的气液两相流入凝汽器16中被冷凝为水,并由凝液泵17送至第一换热器3进行换热,冷却塔18为凝汽器16提供冷却水进行冷凝。

Claims (3)

1.一种高炉渣余热发电装置,包括水泵、热水池、换热器、热水贮槽、给水泵、高压氮气源、高炉渣、热力除氧器、高温水贮罐、闪蒸罐、汽轮机、发电机、凝汽器、凝液泵、冷却塔;其特征在于,第一换热器(3)浸没在热水池(2)中,第一水泵(I)将除盐水送入第一换热器(3)中进行换热,常温的除盐水温度升高,流入热水贮槽⑷中,第二水泵(5)的入口与位于热水贮槽(4)下部的出口管用法兰连接,第二水泵(5)的出口管与热力除氧器(10)的入口管用法兰相连,第二水泵(5)将热水贮槽(4)中的热水送入热力除氧器(10)中进行除氧;给水泵(6)与热力除氧器(10)的出口管用法兰连接,给水泵(6)将除氧水送入第二换热器(8)中,在此除氧水吸收高炉渣(9)的辐射热后成为高温水,第二换热器(8)放在高炉出铁场的渣沟(19)上,由第二换热器(8)排出的高温水进入高温水贮罐(11)中,高温水贮罐(11)置于渣沟(19)的上方;高压氮气源(7)中的高压氮气用管道与高温水贮罐(11)的气空间相连接;从高温水贮罐(11)的出水管排出的高温水进入位于下游的第一闪蒸罐(12)中,在此高温水进行第一次闪蒸,其产生的第一次闪蒸汽经管道进入汽轮机(14)的主蒸汽入口,第一闪蒸罐(12)中的饱和水则由位于其下方的排水口流出,经管道流入第二闪蒸罐(13)的进口管中,并在第二闪蒸罐(13)中进行第二次闪蒸,第二次闪蒸产生的闪蒸汽作为补汽进入汽轮机(14),由第二闪蒸罐(13)下方排出的饱和水则作为热源进入除氧器的入口 ;第二闪蒸罐(13)位于第一闪蒸罐(12)的下游,凝汽器(16)位于汽轮机(14)的下游,用于冷凝从汽轮机排出的乏汽,由凝汽器(16)产生的冷凝水则由位于凝汽器(16)下游的凝液泵(17)送至第一换热器(3)的入口与第一水泵(I)送来的除盐水混合后进入第一换热器(3)中进行换热;冷却塔(18)的冷却水用于冷凝从汽轮机(14)排出的乏汽;发电机(15)将汽轮机(14)输出的机械能转化为电能; 所述的第二换热器(8)是由5〜10个换热器组合而成。
2.根据权利要求1所述的高炉渣余热发电装置,其特征在于,所述的第二换热器(8)有两种结构形式:一种为平板型;另一种为圆弧形,在单位长度上布置较多的换热面积。
3.一种采用权利要求1所述装置的高炉渣余热发电方法,其特征在于,工艺流程如下: 第一水泵(I)将常温除盐水经过第一换热器(3)与热水池(2)中约80°C的冲渣水进行热交换,除盐水被加热到大约70°C后进入热水贮槽(4)中,再由第二水泵(5)送入除氧器(10)进行除氧,经过除氧的除盐水由给水泵(6)加压送入第二换热器(8)中,除盐水在第二换热器(8)中吸收高炉渣(9)的辐射热后成为高温水进入高温水贮罐(11)中,高压氮气源(7)向高温水贮罐(11)提供高压氮气;除盐水在第二换热器(8)和高温水贮罐(11)中均保持5°C〜10 °C的欠热度,始终为液态; 高温除盐水从高温水贮罐(11)的下端进入第一闪蒸罐(12)中进行扩容闪蒸,产生压力约1.0MPa的饱和蒸汽由第一闪蒸罐(12)的上端经管道送至汽轮机(14)的主蒸汽入口,第一闪蒸罐(12)中闪蒸后产生的压力1.0MPa的饱和水则由第一闪蒸罐(12)的下端进入第二闪蒸罐(13)进行第二次扩容闪蒸,产生低压0.3MPa的饱和蒸汽由第二闪蒸罐(13)的上端经管道送至汽轮机(14)的补汽入口,在高低压蒸汽的共同驱动下,汽轮机(14)带动发电机(15)发电;第二闪蒸罐(13)中闪蒸后产生的压力0.3MPa的饱和水由第二闪蒸罐(13)的下端进入除氧器(10)中;汽轮机(14)出口的气液两相流入凝汽器(16)中被冷凝为水,并由凝液泵(17)送至第一换热器(3)进行换热,冷却塔(18)为凝汽器(16)提供冷却水进行冷凝。
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