CN102851420A - 炼铁余热梯级回收利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了炼铁余热梯级回收利用的方法，属于钢铁工业炼铁余热余能利用技术领域，在进一步利用炼铁低品位余热利用情况下使用，包括高炉煤气余热、除尘风余热、水渣余热、热风炉低温烟气余热、除尘罩和渣沟余热梯级回收及高效利用。该技术方案先并联回收炉顶余压发电后高炉煤气余热和除尘风余热，供生活用水和制冷或制热；串联回收水渣余热和热风炉煤气换热器后烟气余热，为低温海水淡化提供热源；串联回收除尘罩余热和渣沟表面辐射热，供高炉煤气补燃的余热锅炉发电使用，发电后蒸汽实现高温海水淡化；冷却水和生活用水经处理后作为进水补水，通过梯级回收和分级利用低品位余热余能，可以最大限度的降低钢铁系统的综合能耗，实现能源资源的合理利用和综合优化利用。

Description

炼铁余热梯级回收利用的方法

技术领域

本发明涉及钢铁工业炼铁余热余能利用技术领域，特别涉及炼铁系统余热梯级回收和高效利用的方法，在进一步降低钢铁综合能耗，实现钢铁工业高效回收利用炼铁余热余能的情况下使用。

背景技术

钢铁工业是高能耗、高污染产业，是国家节能减排的重点。据统计，钢铁企业的吨钢产生的余热余能总量为288kgce/t左右，约占吨钢综合能耗的40％。为进一步降低钢铁综合能耗，提高企业自身竞争力，必须采取新技术和新工艺降低一次能源的消耗量或充分利用企业二次能源即余热余能资源。

炼铁工序能耗占钢铁工业生产能耗的70％左右，是钢铁节能的重点，其中炼铁余热余能占炼铁工序能耗的60％左右，分布于热风炉、高炉煤气除尘、炉前除尘、渣处理和高炉本体冷却水等系统，主要余热余能包括热风炉烟气余热、高炉煤气回收及余压、炉前除尘风余热、水冲渣余热和高炉本体冷却水循环余热。炼铁系统通过回收高炉煤气，废烟气预热空气、煤气和制粉，TRT发电等技术应用，已实现能源回收30％～40％，但尚有20％以上低品位余热余能没有回收利用，故如何有效利用炼铁低品位余热余能，是炼铁系统进一步降低能耗的重要途径。

目前国内关于炼铁系统余热利用的主要专利如下：发明专利200710113229.6，孙庆亮等人提出了在高炉循环软水管道上加装热泵机组回收高炉低温循环水余热的方法。发明专利200810023634.3，郑岩等人高炉冲渣热水余热收集方法，将冲渣水过滤后送至循环蒸发器，用以加热工作介质，介质被汽化，用汽化后的蒸汽驱动动力机进而带动发电机发电。实用新型专利201020131205.0，张宜万等人提出了利用热风炉烟气余热作为能源驱动溴化锂吸收式冷水机组为高炉鼓风脱湿设备提供冷水而达到鼓风脱湿。实用新型专利201020660707.2，王国有等人提出了一种回收高炉煤气余热和余压能量的双透平机组。

上述方法重点解决了炼铁系统单项余热的回收利用，但无法系统解决余热的梯级回收和高效利用问题，为此，本发明针对现有炼铁已利用的余热基础上，提出了一种炼铁系统低品位余热的梯级回收高效利用的方法，通过串并联不同品位余热，分级利用余热余能资源，降低炼铁工序能耗，实现炼铁系统节能减排。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对炼铁系统已利用主要余热余能如热风炉烟气预热助燃空气和煤气、炉顶余压发电和回收高炉煤气，如何在其基础上进一步回收利用低品位余热，降低能耗。

为解决上述技术问题，本发明提供了炼铁余热梯级回收利用的方法，对高炉荒煤气余热、除尘风余热、水渣余热、热风炉烟气余热和炉前除尘罩余热实施分级回收，分级供生活、制冷、采暖、海水淡化和发电使用，实现炼铁不同品位余热的合理和高效化利用。

本发明提供的炼铁余热梯级回收利用方法，包括高炉，热风炉，煤气干法除尘器，余压透平机，除尘风除尘器，水渣池，煤气热管换热器，制冷制热机，海水淡化装置，余热锅炉，所述海水淡化装置包括低温多级闪蒸器和高温多级闪蒸器，包括不同低品位余热梯级回收和分级利用过程，依次串并联回收高炉煤气余热、除尘风余热、水渣余热、热风炉烟气余热、除尘罩和渣沟余热，包括以下步骤：

（1）将高炉荒煤气先经煤气干法除尘器进行干法低压脉冲除尘，然后经余压透平机发电后变为高炉煤气，使冷水进入煤气余热换热器回收余热；将除尘风经除尘风除尘器除尘后，使所述冷水进入除尘风余热换热器回收余热；所述冷水被加热为温水；高炉煤气经煤气柜后，一路进入热风炉燃烧产生热风供高炉使用，另一路进余热锅炉补燃，产生的高温高压蒸汽经压缩膨胀机做功带动发电机发电；

（2）将高炉熔渣先经冲水粒化器冲水粒化为水渣，然后经水渣分离装置分离渣后，进入沉淀池，在沉淀池上方设置水渣余热闪蒸器，所述温水经沉淀池加热后，进入水渣余热闪蒸器蒸发冷凝为中高温水；将热风炉烟气经煤气热管换热器后进入低温烟气换热器，进一步加热来自水渣余热闪蒸器的所述中高温水；

（3）在除尘罩内表面设置除尘罩余热换热器，所述冷水依次经除尘罩余热换热器和渣沟余热换热器加热，被加热为高温水；

（4）将步骤（1）的两路温水并联后，一路供生活用水，一路供制冷制热机制冷或采暖，一路供步骤（2）中的水渣余热换热使用；将步骤（3）中的高温水，一路作为补燃高炉煤气的余热锅炉的进水，另一路与步骤（2）中经低温烟气换热器加热的中高温水混合，供低温多级闪蒸器海水淡化使用；经压缩膨胀机做功后的低温低压蒸汽供高温多级闪蒸器海水淡化使用。

本发明所述的炼铁余热梯级回收利用方法，余热锅炉补燃和热风炉燃烧的高炉煤气，一路来自步骤（1）的余压透平机发电后，一路来自煤气余热换热器回收余热后；进入步骤（1）中的煤气余热换热器和除尘风余热换热器的冷水，一路来自进水泵的淡水，一路来自在低温多级闪蒸器、高温多级闪蒸器中换热后的回水和使用后生活用水经回水处理装置水处理后的回水。

进一步地，冷水分别进入煤气余热换热器和除尘风余热换热器回收余热，并被加热为温水，然后依次回收水渣余热和热风炉烟气余热，同时，冷水还依次回收除尘罩余热和渣沟余热。

在余热锅炉内，补燃高炉煤气燃烧产生高温烟气加热进入余热锅炉的高温水，高温水经加热蒸发进入汽包后变为高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入压缩膨胀机带动发电机发电，高温高压蒸汽变为低温低压蒸汽，一路经锅炉回水冷凝器冷凝后，经回水泵作为余热锅炉的补水，一路供高温多级闪蒸器海水淡化使用。

安装在除尘罩内表面的除尘罩余热换热器，为带肋片的螺旋盘管，罩换热器进水管布置在除尘罩上部，罩换热器出水管布置在除尘罩下部，依次回收除尘罩内由低温到高温的除尘风余热。

本发明提供的炼铁余热梯级回收利用的方法，综合回收利用现有炼铁系统不同低品位的余热余能，由低温到高温依次串并联回收高炉煤气余热、除尘风余热、水渣余热、热风炉烟气余热、除尘罩和渣沟余热，由低温到高温分级供生活、制冷、采暖、海水淡化和发电使用，将富余高炉煤气补燃发电，有效解决了炼铁系统低品位余热余能的有效利用问题，实现了能源的合理使用和优化利用。本发明所述的炼铁余热梯级回收利用的方法，具有如下优点：

1、回收的余热品种多、品位低

本发明基本实现了炼铁系统各种余热的回收，如高炉煤气余热、除尘风余热、水渣余热、热风炉烟气余热、除尘罩和渣沟余热等，只要余热温度高于环境和进水温度即可。

2、最大限度回收利用余热余能，降低综合能耗

通过梯级回收利用高炉煤气余热、除尘风余热、水渣余热、热风炉烟气余热、除尘罩和渣沟余热，利用余热淡化海水，可降低综合能耗20～40kg/t以上。

3、回收余热范围广、综合利用效率高

回收余热不仅用于生活、制冷、采暖，而且用于海水淡化和发电，实现了从低级到高级的回收和利用，优化了系统能源结构，大大提高了综合利用效率。

4、工艺流程简单，结构紧凑，安装施工方便

在现有的炼铁系统流程的高炉煤气管道、除尘风管道、水渣管道、热风炉烟道等末端安装余热换热器或蒸汽器即可，余热回收管道由并联到串联，管道流程简单，除尘罩余热换热器和热风炉低温烟气换热器均可布置在管道或设备内部，结构紧凑，安装施工方便。

附图说明

图1为本发明提供的炼铁余热梯级回收利用的方法的实施例的流程框图；

图2为本发明提供的炼铁余热梯级回收利用的方法的实施例的布置总图；

图3为本发明提供的炼铁余热梯级回收利用的方法的实施例的除尘罩换热器布置图；

图中，1、高炉，2、煤气总管截止阀，3、煤气干法除尘器，4、余压透平机，5、发电机A，6、煤气支管调节阀，7、煤气余热换热器，8、进水泵，9、回水处理装置，10、水温调节阀A，11、制冷制热加热器，12、水温调节阀B，13、温水泵，14、煤气主管调节阀，15、热风阀，16、冲水粒化器，17、除尘风除尘器，18、渣水分离装置，19、煤气柜，20、除尘风余热换热器，21、水渣余热闪蒸器，22、沉淀池，23、运渣车，24、引风机，25、制冷制热泵，26、制冷制热冷凝器，27、制冷制热机，28、恒温器，29、低温多级闪蒸器，30、除尘罩，31、热风炉，32、煤气热管换热器，33、渣沟换热器，34、低温烟气换热器，35、热风炉烟囱，36、高温热水流量调节阀，37、蒸汽支管调节阀，38、高温热水主管调节阀，39、余热锅炉，40、锅炉烟囱，41、回收泵，42、废水泵，43、高温多级闪蒸器，44、汽包，45、压缩膨胀机，46、发电机B，47、锅炉回水冷凝器；48、除尘罩壳，49吸风口，50、除尘罩余热换热器，51、罩换热器进水管，52、肋片，53、罩换热器出水管。

具体实施方式

参见图2～3，本发明实施例提供的炼铁余热梯级回收利用方法，具体实施方式如下。

来自高炉1的荒煤气经煤气总管截止阀2，进入煤气干法除尘器3进行干法低压脉冲除尘，后进入余压透平机4带动发电机5进行余压发电，经余压发电后煤气分为两路，一路先进入煤气余热换热器7，经余热回收后进入煤气柜19，另一路经煤气支管调节阀6，与前一路煤气合并后经煤气主管调节阀14调节流量，一路经煤气热管换热器32预热后，进入热风炉31燃烧产生热风经热风阀15供高炉1使用，另一路供余热锅炉39补燃发电使用；

除尘风经除尘风除尘器17除尘后，进入除尘风余热换热器20，经余热回收后，由引风机24排出；

高炉渣经冲水粒化器16冲水粒化为水渣，进入水渣分离装置18分离渣后，进入沉淀池22，经沉淀池22上方的水渣余热闪蒸器21回收余热后，水渣由运渣车23运走；

来自热风炉31的烟气进入煤气热管换热器32，在预热高炉煤气后进入低温烟气换热器34回收热风炉31的低温烟气余热，余热回收后的热风炉31的低温烟气由热风炉烟囱35排出；

来自进水泵8的淡水与经回水处理装置9处理后的水一同作为进入煤气余热换热器7和除尘风余热换热器20的冷水，一路进入煤气余热换热器7回收余热，另一路进入除尘风余热换热器20回收余热，两路并联汇总后，一路经水温调节阀B12，另一路经制冷制热加热器11，两路汇总后，经温水泵13直接供生活用水；

制冷制热工作介质溴化锂或氨，经制冷制热加热器11加热蒸发后进入制冷制热机27进行制冷或采暖，经制冷制热冷凝器26冷却后，进入制冷制热泵25，循环返回制冷制热加热器11；

温水经水温调节阀A10进入沉淀池22加热，然后进入水渣余热闪蒸器21，在水渣余热闪蒸器21内蒸发冷凝后变为中温水，进入低温烟气换热器34回收热风炉烟气的余热，同时，冷水经除尘罩壳48内的带肋片52的除尘罩余热换热器50的罩换热器进水管51进水，从位于吸风口49的罩换热器出水管53出水，依次回收除尘罩30内由低温到高温的除尘风余热，然后经渣沟换热器33换热变为高温水，一路经高温热水主管调节阀38与蒸汽发电冷却后经回收泵41的回水汇合，进入余热锅炉39，另一路经高温热水流量调节阀36与低温烟气换热器34加热后的中温水混合，进一步与来自余热锅炉39的经蒸汽支管调节阀37蒸汽混合，经恒温器28调温后供低温多级闪蒸器29海水淡化。

补燃高炉煤气燃烧产生高温烟气加热进入余热锅炉39的高温水，换热后烟气经锅炉烟囱40排出，高温水经加热蒸发进入汽包44后变为高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入压缩膨胀机45带动发电机46发电，高温高压蒸汽变为低温低压蒸汽，一路进入锅炉回水冷凝器47冷凝后，经回水泵41作为余热锅炉39的补水，一路供高温多级闪蒸器43海水淡化使用，高温水和低温低压蒸汽经低温多级闪蒸器29和高温多级闪蒸器43换热后变为低温废水，经废水泵42与使用后的生活用水一起进入回水处理装置9。

实施案例的各级余热介质和进水、出水温度参数如表1所示。

表1

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.炼铁余热梯级回收利用的方法，包括不同低品位炼铁余热的梯级回收和分级利用过程，其特征在于，包括：

将来自高炉（1）的荒煤气依次经过煤气干法除尘器（3）进行干法低压脉冲除尘，再经余压透平机（4）发电后变为高炉煤气，最后使冷水进入煤气余热换热器（7）回收余热，同时所述冷水被加热为温水；

将除尘风依次经除尘风除尘器（17）除尘后，所述冷水进入除尘风余热换热器（20）回收余热，同时所述冷水被加热为温水；所述高炉煤气经煤气柜（19）后，一路进入热风炉燃烧产生热风供所述高炉使用，另一路进入余热锅炉补燃，产生的高温高压蒸汽经压缩膨胀机（45）做功带动发电机（46）发电；

将高炉熔渣先经冲水粒化器（16）冲水粒化为水渣，然后经水渣分离装置（18）分离渣后，进入沉淀池（22），在所述沉淀池（22）上方设置水渣余热闪蒸器（21），所述温水经所述沉淀池（22）加热，然后进入所述水渣余热闪蒸器（21）蒸发冷凝为中高温水；将热风炉（31）烟气经煤气热管换热器（32）后进入低温烟气换热器（34），进一步加热来自所述水渣余热闪蒸器（21）的中高温水；

在除尘罩（30）内表面设置除尘罩余热换热器（50），所述冷水依次经除尘罩余热换热器（50）和渣沟余热换热器（33）回收余热后，被加热为高温水；

将所述温水分别供生活用水和制冷制热机（27）制冷或采暖；将来自所述低温烟气换热器（34）的中高温水，分别供低温多级闪蒸器（29）海水淡化使用和与来自所述渣沟余热换热器的高温水汇合，并作为补燃高炉煤气的余热锅炉的进水；经压缩膨胀机（45）做功后的低温低压蒸汽供高温多级闪蒸器（43）海水淡化使用。

2.如权利要求1所述的炼铁余热梯级回收利用的方法，其特征在于，用于所述余热锅炉补燃和热风炉燃烧的高炉煤气，分别是经余压透平机（4）发电后的高炉荒煤气和煤气余热换热器（7）回收余热后的高炉荒煤气；所述冷水，分别来自进水泵（8）的水、所述高温水在低温多级闪蒸器（29）、高温多级闪蒸器（43）中换热后的回水和使用后的生活用水经回水处理装置（9）水处理后的回水。

3.如权利要求1或2所述的炼铁余热梯级回收利用的方法，其特征在于，所述冷水分别进入所述煤气余热换热器（7）和所述除尘风余热换热器（20）回收余热，并被加热为温水后，再依次回收水渣余热和热风炉（31）烟气余热，所述冷水依次回收除尘罩（30）余热和渣沟余热。

4.如权利要求1或2所述的炼铁余热梯级回收利用的方法，其特征在于，在余热锅炉（39）内，补燃高炉煤气燃烧产生高温烟气加热进入余热锅炉（39）的高温水，所述高温水经加热蒸发进入汽包（44）后变为高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入压缩膨胀机（45）带动发电机（46）发电后，变为低温低压蒸汽，一路经锅炉回水冷凝器（47）冷凝后，经回水泵（41）作为余热锅炉（39）的补水，一路供高温多级闪蒸器（43）海水淡化使用。

5.如权利要求1或2所述的炼铁余热梯级回收利用的方法，其特征在于，安装在除尘罩（30）内表面的除尘罩余热换热器（50），为带肋片（52）的螺旋盘管，罩换热器进水管（51）布置在除尘罩（30）上部，罩换热器出水管（53）布置在除尘罩（30）下部，依次回收除尘罩（30）内由低温到高温的除尘风余热。

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