CN102829640B - 高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法，包括冲渣水子系统、换热子系统、热水利用子系统，所述换热子系统分别与冲渣水子系统、热水利用子系统连接，通过换热装置将冲渣水、乏蒸汽、烟气与补水逐级换热，所述换热后热净水通过热水利用子系统进行利用，即分别送入供热装置、低温发电装置、低温制冷装置进行供热、供电、制冷。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：一是回收乏蒸汽余热资源，减少乏蒸汽带来的热污染及视觉污染；二是充分利用冲渣水、乏蒸汽与烟气温度逐级增加的特点，对能量进行逐级回收利用，并提供了热电冷三联供的功能，根据用户需要提供相应能源，产生良好的经济和社会效益。

Description

高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种焦炉烟气余热回收利用技术领域，特别涉及一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法。 

技术背景

高炉炼铁过程中产生温度高达1450℃高温熔融渣，含有大量余热资源。现有工艺主要采用水淬方式进行资源化处理，炉渣水淬时产生大量乏蒸汽和热冲渣水，炉渣热量经由乏蒸汽及热冲渣水排放到环境中，同时冲渣水循环冷却时需要大量电力，导致热能、电力等能源浪费，同时钢铁企业需要大量高品位蒸汽作为热源供供热装置使用，出现高品质能源低品质使用的不合理现象。 

炉渣水淬工艺已经非常成熟，产生的“水渣”具有很高的活性，不仅可以作为水泥的熟料，很可以作为建筑业混凝土的“添加剂”。东北大学及某些科研机构曾经用风淬法及其他方法对高炉炉渣余热进行回收利用研究，但由于这种方法改变了炉渣的最终活性使炉渣难以资源化利用，因此无法推广实施；同时钢铁厂有很多烟气低温余热资源，例如热风炉烟气，由于温度仅有150℃左右无法利用。 

目前有少量高炉冲渣水余热回收主要用于冬季取暖或日常洗澡，但由于高炉冲渣水水质受高炉矿料等因素影响，水质多变，无法直接使用，更多的冲渣水（含乏蒸汽）低温余热资源直接通过冷却塔排放到大气环境中，即使是工业采用回收利用设备加以对冲渣水、乏蒸汽与烟气余热利用还存在着没有充分利用冲渣水、乏蒸汽、烟气温度逐级增加的特点，对能量进行逐级回收利用，以至于增加热污染及视觉污染问题；另外，不能根据用户需要提供相应能源，造成能源浪费，乱排乱放，形成严重的经济和社会问题。 

发明内容

本发明目的在于提供涉及一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法，以解决现有技术中工业采用回收利用设备加以对冲渣水、乏蒸汽与烟气余热利用还存在着没有充分利用冲渣水、乏蒸汽、烟气温度逐级增加的特点，对能量进行逐级回收利用，以至于增加热污染及视觉污染问题；另外，不能根据用户需要提供相应能源，造成能源浪费，乱排乱放，形成严重的经济和社会问题。 

本发明目的通过以下技术方案实现： 

一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统，包括高炉冲渣子系统、换热子系统、热水利用子系统，

所述高炉冲渣子系统包括高炉渣淬化造粒装置以及乏蒸汽烟囱，

所述换热子系统包括沉淀池、乏蒸汽热量回收器、净水换热器以及低温烟气换热器，高炉渣淬化造粒装置的高温冲渣水出口连接沉淀池，沉淀池的出口连接乏蒸汽热量回收器，高炉渣淬化造粒装置的乏蒸汽出口通过乏蒸汽热量回收器连接至所述沉淀池，冲渣水经过乏蒸汽热量回收器温度提升后进入与乏蒸汽热量回收器连接的净水换热器，经净水换热器后冲渣水热量被净水回收，冲渣水返回冷却塔，冷却后重新进入高炉冲渣子系统进行冲渣，加热后净水通过低温烟气换热器后连接至所述热水利用子系统，

所述热水利用子系统包括保温水箱、热水泵、供热装置、低温发电装置、低温制冷装置，所述低温烟气换热器热水出口分别连接于供热装置入口、低温发电装置热水入口、低温制冷装置热水入口，热净水经所述低温发电装置、低温制冷装置后进入净水换热器净水入口；所述保温水箱还可直接与净水换热器连接，再与低温烟气换热器热水进口连接，

所述热水利用子系统还包括补水口，补水口通过管路与净水换热器连接，补水口用于补充供热装置、低温发电装置、低温制冷装置所消耗掉的水份，

系统包括以下循环通道，所述高炉渣淬化造粒装置产生的乏蒸汽经过乏蒸汽热量回收器与冲渣水进行热交换后形成乏蒸汽冷凝水，进入沉淀池，由此高炉渣淬化造粒装置、乏蒸汽热量回收器及沉淀池形成乏蒸汽流通通道；所述高炉渣淬化造粒装置产生的冲渣水经沉淀池净化，再经乏蒸汽热量回收器的热交换、送入净水换热器与净水进行换热后进入冷却塔冷却，冷却后冲渣水再送高炉渣淬化造粒装置冲渣水入口继续冲渣，依次经过高炉渣淬化造粒装置、沉淀池、乏蒸汽热量回收器、净水换热器与冷却塔形成冲渣水循环利用通道；所述净水通过净水换热器补水口进行过热后产生的热水进入低温烟气换热，高温烟气通过低温烟气换热器烟气入口进入并与热水进行热交换后从烟气出口流出，净水温度进一步提高后送入保温水箱，进入热水保温箱后的热净水通过热水泵分别送入供热装置入口、低温发电装置热水入口、低温制冷装置热水入口，依次进行供热、发电、制冷，所述净水换热器、低温烟气换热器、热水保温箱、低温发电装置/低温制冷装置形成净水循环利用通道。

所述低温烟气换热器的位置为以下其中之一：设在保温水箱的前端、或设在保温水箱的后端。 

一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的方法，包括以下步骤： 

（1）高炉渣淬化造粒装置冲渣时产生乏蒸汽和一定温度冲渣水，乏蒸汽流向乏蒸汽烟囱，冲渣水经沉淀池过滤后，去除水中所含的大颗粒；

（2）高炉冲渣水通过水泵送入乏蒸汽热量回收器，乏蒸汽热量回收器从乏蒸汽烟囱回收乏蒸汽的热量继续为乏蒸汽热量回收器内的高炉冲渣水提升温度；

（3）升温后的冲渣水送净水换热器换热后进入冷却塔，冷却后经水泵送高炉渣淬化造粒装置继续冲渣；

（4）净水通过补水入口进入净水换热器与过热冲渣水进行换热后生成温度较高的热水送保温水箱；

（5）保温水箱中热水经水泵送入低温烟气换热器再次通过高温烟气提供的热量进一步加热；

（6）加热后热水通过低温发电装置进行发电，通过低温制冷装置进行制冷，通过供热装置出口送供热装置使用，经过低温发电装置与低温制冷装置利用后的热水返回净水换热器进一步加热循环使用。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果： 

1、本发明充分利用冲渣水、乏蒸汽、烟气温度逐级增加的特点，对能量进行逐级回收利用，减少热污染及视觉污染；

2、本发明提供了热电冷三联产的功能，根据用户需要提供相应能源，节约能源，减少排放，产生良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统及方法的工艺流程图。 

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明。 

请参阅图1，一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统，包括高炉冲渣子系统、沉淀换热子系统、热水利用子系统以及低温发电装置、低温制冷装置和供热装置，高炉冲渣子系统包括产生乏蒸汽及高温冲渣水的高炉渣 淬化造粒装置11以及乏蒸汽烟囱12，沉淀换热子系统进一步包括沉淀池21、乏蒸汽热量回收器22、净水换热器24以及低温烟气换热器23，高炉渣淬化造粒装置11的高温冲渣水出口连接沉淀池21，沉淀池21的出口连接乏蒸汽热量回收器22，高炉渣淬化造粒装置11的乏蒸汽出口通过乏蒸汽热量回收器22连接至所述沉淀池21，冲渣水经过乏蒸汽热量回收器22温度提升后进入与乏蒸汽热量回收器22连接的净水换热器24，经净水换热器24后冲渣水热量与净水交换回收，冲渣水返回冷却塔4冷却后重新进入高炉冲渣子系统进行冲渣，加热后的净水通过低温烟气换热器22后连接至所述热水利用子系统， 

所述热水利用子系统包括热水泵31、保温水箱32、供热装置33、低温发电装置34与低温制冷装置35，所述净水换热器24的冲渣水进口与乏蒸汽热量回收器22冲渣水出口连接，所述净水换热器24冲渣水出口与冷却塔4进口连接，冷却塔4出口连接至高炉渣淬化造粒装置11冲渣水进口，所述补水口241通过管路与净水换热器24连接，净水换热器24热水出口连接保温水箱32热水进口，保温水箱32热水出口连接至低温烟气换热器23热水进口，所述低温烟气换热器23还包括烟气入口231与烟气出口232，所述低温烟气换热器23热水出口分别连接于供热装置33入口、低温发电装置34热水入口与低温制冷装置35热水入口，热净水经所述低温发电装置34、低温制冷装置35进入净水换热器24净水入口；在本实例中，经净水换热器24加热后的热净水进入保温水箱32存储，保温水箱32内的热净水通过热水泵31泵入低温烟气换热器23，再次加热后分别送入供热装置33、低温发电装置34与低温制冷装置35使用。 

系统包括以下循环通道，所述高炉渣淬化造粒装置11产生的乏蒸汽经过乏蒸汽热量回收器22与冲渣水进行热交换后形成乏蒸汽冷凝水，然后进入沉淀池21，由此高炉渣淬化造粒装置11、乏蒸汽热量回收器22及沉淀池21形成乏蒸汽流通通道，所述高炉渣淬化造粒装置11产生的冲渣水经沉淀池21净化，再经乏蒸汽热量回收器22的热交换、送入净水换热器24与净水进行换热后进入冷却塔4冷却，冷却后冲渣水再送高炉渣淬化造粒装置11冲渣水入口继续冲渣，依次高炉渣淬化造粒装置11、沉淀池21、乏蒸汽热量回收器22、净水换热器24与冷却塔4，再回到高炉渣淬化造粒装置11，形成冲渣水整体循环利用通道，所述净水通过补水口241进入净水换热器24，过热后产生的净热水进入保温水箱32，进入热水保温箱32后的热水通过热水泵31送入低温烟气换热器23，高温烟气通过低温烟气换热器23的烟气入口231进入并与净热水再次进行热交换后从烟气出口232流出，经过高温烟气进一步加热的净热水分别送入低温发电装置34热水入口、低温制冷装置35热水入口和供热装置33出口，依次进行发电、制冷与为热水用户供热水，所述净水换热器24、保温水箱32、低温烟气换热器23与低温发电装置34，低温制冷装置35后回到净水换热器24重新加热，形成净水循环利用通道。 

另外，本系统还包括若干水泵，所述水泵分别设置于沉淀池21的出口与乏蒸汽热量回收器22连接处、保温水箱32热水出口与低温烟气换热器热水进口连接处、冷却塔4与高炉渣淬化造粒装置11冲渣水入口连接处，设置的若干水泵可使系统运行更加流畅。 

本发明热水利用子系统中的供热装置33、低温发电装置34和低温制冷装置35可有选择的设置其中的一个或多个。 

本发明的低温烟气换热器23还可设在净水换热器24和保温水箱32之间，经净水换热器24的净水先进入低温烟气换热器23再将加热，然后将再次加热的净水送入保温水箱32内存储，最后通过热水泵31泵入供热装置33、低温发电装置34与低温制冷装置35使用。 

参照附图1，进一步对本发明的实施方法进行描述。 

本实例包括以下步骤： 

（1）高炉渣淬化造粒装置11冲渣时产生乏蒸汽和一定温度冲渣水，乏蒸汽流向乏蒸汽烟囱，冲渣水经沉淀池21过滤后，去除水中所含的大颗粒；

（2）高炉冲渣水通过水泵送入乏蒸汽热量回收器22，乏蒸汽热量回收器22从乏蒸汽烟囱回收乏蒸汽的热量继续为高炉冲渣水提升温度；

（3）升温后的冲渣水送净水换热器24放热后进入冷却塔4，冷却后经水泵送高炉渣淬化造粒装置11继续冲渣；

（4）净水通过补水入口241进入净水换热器24与过热冲渣水进行换热后生成温度较高的热水送保温水箱32；

（5）保温水箱32中热水经水泵送入低温烟气换热器23再次通过高温烟气提供的热量进一步加热；

（6）加热后热水通过低温发电装置34进行发电，通过低温制冷装置35进行制冷，通过供热装置33出口送供热装置供热水用户使用，经过低温发电装置34与低温制冷装置35利用后的热水返回净水换热器24进一步加热循环使用。

综合以上所述本发明结构与实施方法可知，本发明具有以下有益效果：一是充分利用冲渣水、乏蒸汽、烟气温度逐级增加的特点，对能量进行逐级回收利用，减少热污染及视觉污染；二是系统提供了热电冷三联产的功能，根据用户需要提供相应能源，节约能源，减少排放，产生良好的经济和社会效益。 

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。 

Claims (2)

1.一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的系统，其特征在于，包括高炉冲渣子系统、换热子系统、热水利用子系统，

所述高炉冲渣子系统包括高炉渣淬化造粒装置以及乏蒸汽烟囱，

所述换热子系统包括沉淀池、乏蒸汽热量回收器、净水换热器以及低温烟气换热器，高炉渣淬化造粒装置的高温冲渣水出口连接沉淀池，沉淀池的出口连接乏蒸汽热量回收器，高炉渣淬化造粒装置的乏蒸汽出口通过乏蒸汽热量回收器连接至所述沉淀池，冲渣水经过乏蒸汽热量回收器温度提升后进入与乏蒸汽热量回收器连接的净水换热器，经净水换热器后冲渣水热量被净水回收，冲渣水返回冷却塔，冷却后重新进入高炉冲渣子系统进行冲渣，加热后净水通过低温烟气换热器后连接至所述热水利用子系统，

所述热水利用子系统包括保温水箱、热水泵、供热装置、低温发电装置、低温制冷装置，所述低温烟气换热器热水出口分别连接于供热装置入口、低温发电装置热水入口、低温制冷装置热水入口，热净水经所述低温发电装置、低温制冷装置后进入净水换热器净水入口；所述保温水箱与净水换热器连接，再与低温烟气换热器热水进口连接，

所述热水利用子系统还包括补水口，补水口通过管路与净水换热器连接，补水口用于补充供热装置、低温发电装置、低温制冷装置所消耗掉的水份，

所述高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供系统包括以下循环通道：所述高炉渣淬化造粒装置产生的乏蒸汽经过乏蒸汽热量回收器与冲渣水进行热交换后形成乏蒸汽冷凝水，进入沉淀池，由此高炉渣淬化造粒装置、乏蒸汽热量回收器及沉淀池形成乏蒸汽流通通道；所述高炉渣淬化造粒装置产生的冲渣水经沉淀池净化，再经乏蒸汽热量回收器的热交换、送入净水换热器与净水进行换热后进入冷却塔冷却，冷却后冲渣水再送高炉渣淬化造粒装置冲渣水入口继续冲渣，依次经过高炉渣淬化造粒装置、沉淀池、乏蒸汽热量回收器、净水换热器与冷却塔形成冲渣水循环利用通道；净水通过补水口进入净水换热器，过热后产生的热水进入保温水箱，进入保温水箱后的热水通过热水泵送入低温烟气换热器，高温烟气通过低温烟气换热器的烟气入口进入并与净热水再次进行热交换后从烟气出口流出，经过高温烟气进一步加热的净热水分别送入低温发电装置热水入口、低温制冷装置和供热装置，依次进行发电、制冷、供热，所述净水换热器、低温烟气换热器、保温水箱、低温发电装置/低温制冷装置形成净水循环利用通道。

2.一种高炉冲渣水、乏蒸汽与烟气余热热电冷联供的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）高炉渣淬化造粒装置冲渣时产生乏蒸汽和一定温度冲渣水，乏蒸汽流向乏蒸汽烟囱，冲渣水经沉淀池过滤后，去除水中所含的大颗粒；

（2）高炉冲渣水通过水泵送入乏蒸汽热量回收器，乏蒸汽热量回收器从乏蒸汽烟囱回收乏蒸汽的热量继续为乏蒸汽热量回收器内的高炉冲渣水提升温度；

（3）升温后的冲渣水送净水换热器换热后进入冷却塔，冷却后经水泵送高炉渣淬化造粒装置继续冲渣；

（4）净水通过补水口进入净水换热器与过热冲渣水进行换热后生成温度较高的热水送保温水箱；

（5）保温水箱中热水经热水泵送入低温烟气换热器再次通过高温烟气提供的热量进一步加热；

（6）加热后热水通过低温发电装置进行发电，通过低温制冷装置进行制冷，通过供热装置出口送供热装置使用，经过低温发电装置与低温制冷装置利用后的热水返回净水换热器进一步加热循环使用。