CN103343955A

CN103343955A - 钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置

Info

Publication number: CN103343955A
Application number: CN2013103181536A
Authority: CN
Inventors: 梁国强; 赵宏彬; 宋纪元; 侯宾才; 方明
Original assignee: NANJING KAISHENG KAINENG ENVIRONMENTAL ENERGY SOURCES CO Ltd
Current assignee: NANJING KAISHENG KAINENG ENVIRONMENTAL ENERGY SOURCES CO Ltd
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明公开了一种钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置，包括本体、燃烧室、过热器、省煤器以及空气预热器等，炉体内部有炉膛且呈倒U字形；低温省煤器下方有烟气出口，炉膛上方内设置有过热器。冷风经空气预热器输出热风，与煤气管路并入煤气燃烧室，为煤气燃烧室提供热风助燃；除氧水依次经低温省煤器、高温省煤器换热后进入汽包；高温过热器与低温过热器中间管道安装有喷水减温器，由其调节出口蒸汽温度，保护过热器；蓄热器与分汽缸之间管路上设置蒸汽启闭阀、蒸汽减压阀进行调节；高温过热器产生的过热蒸汽经管道输送至汽轮机发电。本发明比较全面综合利用了二次能源并且提高了锅炉性能，增加了锅炉蒸汽量的产出。

Description

钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置

技术领域

本发明属于钢厂余热余能回收利用领域，涉及一种高炉、转炉富余煤气及饱和蒸汽综合回收利用锅炉。

背景技术

钢铁冶金是高耗能行业，十二五工业节能规划提出，以工序优化和二次能源回收为重点，提高物料、燃料的品质，加大能源高效回收、转换和利用技术改造力度，提高二次能源综合利用水平。

钢铁冶炼工艺过程中会产生大量的高炉、转炉煤气，其中除部分用于企业炼钢、轧钢加热外，其余部分大都用于燃烧发电或浪费掉了。另外，在钢铁冶炼工艺中，转炉汽化烟道产生的大量饱和蒸汽，因其具有压力、流量波动较大的缺点，除少数被利用外大部分作为废气而排放浪费了。

中国专利CN202598485U公开了一种钢厂余热蒸汽再加热锅炉，其可利用高炉煤气将饱和蒸汽再加热制成过热蒸汽。它的特点是包括炉体，炉体内部有炉腔且呈倒U字形；炉膛的一端封闭以构成绝热燃烧室，空气预热器下方有烟气出口，炉膛上方设置有过热器。该专利的不足之处是仅以饱和蒸汽作为换热介质，对钢厂依赖性高，钢厂若产很少或者不产饱和蒸汽时，加热炉将起不到回收利用煤气及饱和蒸汽的目的。

中国专利ZL200720138203.2公开了一种饱和蒸汽加热炉，有送风机、锅炉燃烧器、炉膛、饱和蒸汽进口集箱、过热器、过热蒸汽出口集箱、省煤器、给水出口集箱、空气预热器和引风机组成。其特点是热介质直接采用饱和蒸汽而不是水；采用高炉或者转炉煤气作燃料；省煤器采用汽轮机的凝结水作为给水。该专利的不足之处是燃料煤气直接由车间经除尘净化后输送到燃烧室，导致加热炉过分依赖钢厂生产运行情况，流量易波动从而使过热蒸汽品质不稳定。

发明内容

本发明旨在综合全面利用钢铁生产过程中的二次能源：把钢厂富余煤气和饱和蒸汽进行科学有效地利用。利用煤气进行燃烧产生过热蒸汽以及过热转炉炼钢过程中气化烟道所产生的饱和蒸汽，此技术方案既降低了锅炉对钢厂的依赖性，又能使锅炉稳定大量地输出，提高了蒸汽品质，有利于汽轮机发电组运营。

钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置，包括炉膛、水冷壁、汽包、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、空气预热器、低温省煤器、烟气出口、燃烧室、钢厂饱和蒸汽、分汽缸、蓄热器、上集箱、下降管、下集箱、喷水减温器以及向相应的管路及阀门；煤气燃烧室与炉膛相通，水冷壁布置在炉膛内壁，且其上下端分别与上集箱、下集箱相连接；汽包通过下降管与下集箱相连，通过上集箱与水冷壁相连；高温过热器与低温过热器处于炉膛上方，高温过热器与低温过热器中间管道安装有喷水减温器；烟道内自上而下分别布置高温省煤器、空气预热器及低温省煤器，烟气最后由烟气出口排出；来自转炉煤气柜及高炉煤气柜的煤气在煤气燃烧室引燃；冷风经空气预热器输出热风，与煤气管路并入煤气燃烧室，为煤气燃烧室提供热风助燃；除氧水依次经低温省煤器、高温省煤器换热后进入汽包；钢厂富余饱和蒸汽与蓄热器内来自于汽包的饱和蒸汽汇聚于分汽缸；蓄热器与分汽缸之间的两条管路上分别设置蒸汽启闭阀、蒸汽减压阀进行调节；高温过热器产生的过热蒸汽经管道输送至汽轮机发电。空气预热器上下分别布置高温省煤器、低温省煤器，从而降低排烟温度，提高除氧水温度。

本发明设计的锅炉可以利用富余煤气燃烧提供热量将饱和蒸汽过热获得过热蒸汽，然后经管道输送到汽轮机发电。上述所提及的高炉、转炉煤气以及饱和蒸汽均为钢铁企业二次能源，本发明的装置正是为了使这些钢厂余热余能转变为稳定持续可有效控制利用的蒸汽，从而将其得到充分的综合利用，节约能源，减少大气污染。

本发明技术关键点是充分利用了钢铁生产过程中副产的煤气以及转炉气化烟道中副产的饱和蒸汽。和目前传统技术只是单一利用煤气和废饱和蒸汽相比，该技术比较全面综合利用了二次能源并且提高了锅炉性能，增加了锅炉蒸汽量的产出，整个利用过程具有安全性和稳定性，即引进外来饱和蒸汽对过热器的保护，延长锅炉使用寿命。具有以下优点：（1）综合利用了炼钢过程中的二次能源，降低污染物的排放：将钢厂富余煤气进行燃烧产生过热蒸汽以及把废饱和蒸汽进行过热再利用；（2）加强了锅炉的稳定性及安全性：由于锅炉自产蒸汽降低了对炼钢工艺的依附性，同时又引入炼钢过程中的饱和蒸汽避免了锅炉出现过热器的干烧现象发生；（3）提高发电量根本上降低生产成本：由于引入饱和蒸汽过热所以增加了汽轮机发电机的发电量。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的钢厂富余煤气和饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置是一种煤气混合（也可单一煤气）燃烧燃气锅炉，锅炉为单锅筒、自然循环、集中下降管、倒U型布置，包括本体、燃烧器、过热器、省煤器以及空气预热器，炉体内部有炉膛且呈倒U字形；炉膛的一端封闭以构成绝热燃烧室，低温省煤器下方有烟气出口，炉膛上方内设置有过热器。

由图1可以看出，钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置由炉膛18、水冷壁6、汽包9、高温过热器21、低温过热器20、高温省煤器19、空气预热器17、低温省煤器16、烟气出口24、燃烧室3、钢厂饱和蒸汽11、分汽缸12、蓄热器13、上集箱8、下降管7、下集箱4、喷水减温器10以及向相应的管路及阀门等组成；煤气燃烧室3与炉膛18相通，水冷壁6布置在炉膛18内壁，上下端分别与上集箱8、下集箱4相连接，汽包9通过下降管7与下集箱4相连，通过上集箱8与水冷壁6相连，高温过热器21与低温过热器20处于炉膛18上方，烟道5内自上而下分别布置高温省煤器19、空气预热器17及低温省煤器16，烟气最后由烟气出口24排出；蓄热器13内来自于汽包9的饱和蒸汽与钢厂富余饱和蒸汽11汇聚于分汽缸12；来自转炉煤气柜1及高炉煤气柜2的煤气在煤气燃烧室3引燃，空气预热器17为煤气燃烧室3提供热风23助燃；冷风22经空气预热器17输出热风23，与煤气管路并入煤气燃烧室3；除氧水26依次经低温省煤器16、高温省煤器19换热后进入汽包9；高温过热器21与低温过热器20中间管道安装有喷水减温器10，给水来自除氧水26；蓄热器13与分汽缸12之间管路设置蒸汽启闭阀15、蒸汽减压阀14进行调节；过热蒸汽25经管道输送至汽轮机发电。

本发明钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置的工作过程，即具体实施过程如下：锅炉具备启动条件后，开始锅炉启动步骤，打开空气调节阀和煤气调节阀，空气预热器17利用炉膛18燃烧的烟气余热将冷风22加热至150-300℃，热风23经管道输送入煤气燃烧室3；煤气（转炉、高炉）由钢厂煤气柜经管路通入煤气燃烧室3，与输入的热风23混合燃烧产生1000℃以上的高温烟气，经过炉膛18、烟道5换热，最后由烟气出口24排出，排出温度可降到150℃以下；在炉膛18内，高温烟气加热水冷壁6内的水产生汽水混合物，饱和蒸汽再经集箱及管道进入汽包9，与此同时，除氧水26经低温省煤器16加热，再经高温省煤器19进一步加热至设计参数，然后被输送至汽包9，与经水冷壁6加热产生的蒸汽在汽包9内混合，经汽水分离后，分离出来的水经下降管至下集箱4，再进入水冷壁6继续换热，形成一个闭合回路；汽包9内经汽水分离后的蒸汽则经管路进入蓄热器13，蓄能后的蒸汽再经管道进入分汽缸12，与钢厂富余饱和蒸汽汇合，混合蒸汽经低温过热器20、高温过热器21过热至额定设计参数，输送至汽轮发电机组发电。

在高温过热器21与低温过热器20之间安装有喷水减温器10，由其调节出口蒸汽温度，保护过热器。另外在汽包9与分汽缸12之间设置蓄热器13，通过其储能调节，可使富余饱和蒸汽温度及流量趋于稳定，从而保障汽轮发电机稳态运行。当分汽缸12内蒸汽连续输入过热器，致使分汽缸12内蒸汽压力降低时，打开蓄热器13的蒸汽启闭阀15，关闭蒸汽减压阀14，蓄热器13内压力降低对外放热，可使高温饱和水蒸发成蒸汽，补充分汽缸12内蒸汽，从而维持分汽缸12输出的蒸汽参数稳定，保证向汽轮发电机组提供稳定及充足的蒸汽。当煤气充足，水冷壁6所产蒸汽较多时，过量蒸汽进入汽包9，并输入到蓄热器13将内部水加热蓄能，当煤气不足或间断，或者钢厂富余饱和蒸汽波动或不足时，关闭蓄热器13的蒸汽减压阀14，打开蒸汽启闭阀15，蓄热器13中的高温饱和水迅速蒸发成蒸汽，输入到分汽缸12，从而向过热器提供稳定的蒸汽。

Claims

1.钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置，包括炉膛(18)、水冷壁(6)、汽包(9)、高温过热器(21)、低温过热器(20)、高温省煤器(19)、空气预热器(17)、低温省煤器(16)、烟气出口(24)、燃烧室(3)、钢厂饱和蒸汽(11)、分汽缸(12)、蓄热器(13)、上集箱(8)、下降管(7)、下集箱(4)、喷水减温器(10)以及向相应的管路及阀门；煤气燃烧室(3)与炉膛(18)相通，水冷壁(6)布置在炉膛(18)内壁，且其上下端分别与上集箱(8)、下集箱(4)相连接；汽包(9)通过下降管(7)与下集箱(4)相连，通过上集箱(8)与水冷壁(6)相连，高温过热器(21)与低温过热器(20)处于炉膛(18)上方，高温过热器(21)与低温过热器(20)之间管道安装有喷水减温器(10)；烟道(5)内自上而下分别布置高温省煤器(19)、空气预热器(17)及低温省煤器(16)，烟气最后由烟气出口(24)排出；来自转炉煤气柜(1)及高炉煤气柜(2)的煤气在煤气燃烧室(3)引燃；冷风(22)经空气预热器(17)输出热风(23)，与煤气管路并入煤气燃烧室(3)；其特征在于，除氧水(26)依次经低温省煤器(16)、高温省煤器(19)换热后进入汽包(9)；钢厂富余饱和蒸汽(11)与蓄热器(13)内来自于汽包(9)的饱和蒸汽汇聚于分汽缸(12)；蓄热器(13)与分汽缸(12)之间的两条管路上分别设置蒸汽启闭阀(15)、蒸汽减压阀(14)进行调节；高温过热器(21)产生的过热蒸汽(25)经管道输送至汽轮机发电。

2.根据权利要求1所述的钢厂富余煤气与饱和蒸汽综合回收利用锅炉装置，其特征在于，当分汽缸(12)内蒸汽连续输入过热器，致使分汽缸(12)内蒸汽压力降低时，打开蒸汽启闭阀(15)，关闭蒸汽减压阀(14)，蓄热器(13)内压力降低对外放热，使高温饱和水蒸发成蒸汽，补充分汽缸(12)内蒸汽，从而维持分汽缸(12)输出的蒸汽参数稳定，保证向汽轮发电机组提供稳定及充足的蒸汽；当煤气充足，水冷壁(6)所产蒸汽较多时，过量蒸汽进入汽包(9)，并输入到蓄热器(13)将内部水加热蓄能，当煤气不足或间断，或者钢厂富余饱和蒸汽波动或不足时，关闭蒸汽减压阀(14)，打开蒸汽启闭阀(15)，蓄热器(13)中的高温饱和水迅速蒸发成蒸汽，输入到分汽缸(12)，从而向过热器提供稳定的蒸汽。