CN103344125A - 矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统 - Google Patents

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刘亚雷
宋纪元
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方明
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Abstract

本发明公开了一种矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统，包括半密闭矿热炉烟气余热利用系统、浇铸车间铁水显热利用系统、汽轮机发电系统以及辅助系统。半密闭矿热炉高温烟气进入余热锅炉，依次通过过热器、蒸发器、公共省煤器后经引风机送入袋式除尘器除尘，最后由烟囱集中放散，其中余热锅炉采用单压热力系统。回收利用浇铸过程中的显热产生饱和蒸汽，一并送入过热器中过热，增加过热蒸汽量从而增加发电量。本发明在不影响矿热炉正常工作下最大程度利用余热达到节能减排的目的。

Description

矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统
技术领域
本发明涉及一种铁合金矿热炉烟气及浇铸过程中显热综合回收利用发电系统，属于铁合金厂余热发电技术领域。
背景技术
硅铁还原电炉排出的废气所含热能相当于输入电炉全部热量的40%～50%。随着大家对“节能减排”的逐步重视，虽然部分硅铁矿热炉配备了烟气余热发电系统，但仍有相当一部分热量没有得到充分利用。众所周知，在铁水浇铸过程中其温度往往高于硅铁75熔点（1300℃）100～200℃，当硅铁比为0.7498/0.2368时，硅铁75焓值为（193.91+0.8404t）kJ/kg，设浇铸温度为1400℃，则ΔH1400℃=1370.47KJ/Kg，当温度降到常温25℃时，释放热量为1155.55kJ/kg。产量按2t/h，则释放热量为2311100kJ/h。由此可见这部分热量相当可观。
中国专利“一种矿热炉烟气余热发电系统”（专利号：200920135043.5）中公开了利用矿热炉烟气余热发电系统，其采用一台双压余热锅炉和补汽凝汽式汽轮机进行发电。高压汽包产生主蒸汽推动汽轮机，低压汽包产生补汽送入汽轮机。该系统没有利用浇铸过程中产生的热量，导致能量利用不充分。
发明内容
本发明目的在于，针对目前运行和在建的大部分矿热炉烟气余热回收发电系统仅仅是回收了烟气的热量，而在浇铸过程中的热量往往没有得到利用而白白浪费掉，因此提出了一种铁合金矿热炉烟气及浇铸过程中显热综合回收利用发电系统。
为实现上述发明目的，本发明的系统采用如下技术方案：
矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统，包括余热锅炉烟气利用系统、浇铸过程显热回收系统、汽轮机发电系统以及辅助系统，余热锅炉烟气利用系统包括一台余热锅炉用于回收半密闭硅铁矿热炉尾部高温段烟气余热，所述余热锅炉的烟气入口与半密闭硅铁矿热炉尾部高温段烟道通过风管相连，所述余热锅炉的烟气出口通过引风机与布袋除尘器相连，所述布袋除尘器的出口与主抽风机的入口相连，所述主抽风机的出口与放散烟囱联通；
所述浇铸过程显热回收利用系统，包括风罩、锭模和蛇形管换热器，风罩和锭模组成闭合空间，并且风罩上装有压力表和温度表，鼓风机与所述闭合空间联通；蛇形管换热器用于回收浇铸过程中的高温空气，所述蛇形管换热器与抽风机出口相连，抽风机入口与所述闭合空间联通；所述蛇形管换热器与汽包相连并组成闭合回路，所述换热器汽包通过第一自动调节阀、单向截回阀与蓄热器相连，所述蓄热器通过第二自动调节阀与分汽缸相连；
所述余热锅炉内的公共省煤器出口分三路分别与锅炉汽包、蓄热器、换热器汽包相连，所述蒸发器与锅炉汽包相连形成闭合回路，所述锅炉汽包饱和蒸汽出口管道与分汽缸相连，所述分汽缸通过第三自动调节阀与过热器入口相连，所述过热器出口与汽轮机相连，所述汽轮机与发电机相连；
所述辅助系统包括塔式冷却器、凝汽器、凝结水泵、冷却水循环水泵、所述真空除氧器及相关管道，其中所述塔式冷却器通过冷却水循环水泵与凝汽器相连并组成闭合回路，所述凝汽器凝结水出口通过凝结水泵与真空除氧器相连。
半密闭硅铁矿热炉的高温烟气经风管引入余热锅炉与过热器、蒸发器、公用省煤器进行换热，由此产生的饱和蒸汽进入分汽缸中；当铁水进入锭模后由鼓风机进行鼓风，当空气压力和温度到设定值后立刻打开开关由引风机抽走至蛇形管换热器中进行换热，然后再进行鼓风如此周而复始工作，换热产生的饱和蒸汽送入蓄热器中，再由蓄热器送入分汽缸中；分汽缸中集合锅炉汽包和蓄热器产生的饱和蒸汽经余热锅炉的过热器过热成符合工况的过热蒸汽后送至汽轮机的主汽门，蒸汽推动汽轮机做功并带动发电机发电后，乏汽经过凝汽器冷凝成水，再由凝结水泵送至真空除氧器除氧后，通过锅炉给水泵送至余热锅炉的公共省煤器加热，加热后的给水分成三路，一路送至锅炉汽包、一路送至换热器汽包、一路送至蓄热器，形成一个完整的循环回路。
本发明充分利用了矿热炉生产过程中的余热资源，把浇铸车间内的铁水显热充分回收利用（目前这部分热量都浪费掉），降低了矿热炉生产过程中的能耗，为企业创造了效益。
附图说明
图1是常规只回收矿热炉烟气余热发电系统。
图2是本发明的矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统。图中除已经标明的文字外，1-余热锅炉；2-过热器；3-蒸发器；4-公用省煤器；5-锅炉汽包；6-分汽缸；7-自动调节阀；8-鼓风机；9-压力表；10-温度表；11-风罩；12-锭模；13-引风机；14-蛇形管换热器；15-换热器汽包；16-单向止回阀；17-自动调节阀；18-蓄热器；19-自动调节阀；20-闸阀；21-给水泵；22-真空除氧器；23-凝结水泵；24-凝汽器；25-汽轮机；26-发电机；27-冷却循环水泵；28-塔式冷却器；29-布袋除尘器；30-引风机；31-主抽风机；32-半密闭硅铁矿热炉；33-集中放散烟囱。
具体实施方式
以下结合附图和实施例作进一步说明。
如图2所示，余热锅炉1用于回收半密闭硅铁矿热炉32尾部高温段烟气余热，其烟气入口与半密闭硅铁矿热炉32尾部高温段烟道通过风管相连，锅炉的烟气出口通过引风机30与布袋除尘器29相连，布袋除尘器29的出口与主抽风机31的入口相连，主抽风机31的出口与放散烟囱33联通。
利用浇铸过程的显热制饱和蒸汽系统，包括蛇形管换热器14用于回收浇铸过程中的高温空气，蛇形管换热器14与抽风机13出口相连，蛇形管换热器14与汽包15相连并组成闭合回路，换热器汽包15通过自动调节阀17、单向止回阀16与蓄热器18相连，所述蓄热器18通过自动调节阀19与分汽缸6相连。
余热锅炉1从上到下依次分布为过热器2、蒸发器3、公共省煤器4，公共省煤器4入口通过给水泵21与真空除氧器22出口相连，公共省煤器4出口分三路分别与锅炉汽包5、蓄热器18、换热器汽包15相连，蒸发器3与锅炉汽包5相连形成闭合回路，锅炉汽包5饱和蒸汽出口管道与分汽缸6相连，分汽缸6通过自动调节阀7与过热器2入口相连，过热器2出口与汽轮机25相连，汽轮机25与发电机26相连。
辅助系统包括塔式冷却器28、凝汽器24、凝结水泵23、冷却水循环水泵27、真空除氧器22及相关管道，其中塔式冷却器28通过冷却水循环水泵27与凝汽器24相连并组成闭合回路，凝汽器24凝结水出口通过凝结水泵23与真空除氧器22相连，真空除氧器22通过给水泵21与公共省煤器4入口相连。
具体工艺流程：
余热锅炉烟气回收利用系统，其高温烟气经风管引入余热锅炉1与过热器2、蒸发器3、公用省煤器4进行换热，由此产生的饱和蒸汽进入分汽缸6中；
浇铸过程中显热回收利用系统，由风罩11、锭模12组成闭合空间，并装有压力表9、温度表10，当铁水进入锭模12后由鼓风机8进行鼓风，当空气压力和温度到设定值后立刻打开开关由引风机13抽走至蛇形管换热器14中进行换热，然后再进行鼓风如此周而复始工作，换热产生的饱和蒸汽送入蓄热器18中，再由蓄热器18送入分汽缸6中；
分汽缸6中集合锅炉汽包5和蓄热器18产生的饱和蒸汽经余热锅炉1的过热器2过热成符合工况的过热蒸汽后送至汽轮机25的主汽门，蒸汽推动汽轮机25做功并带动发电机26发电后，乏汽经过凝汽器24冷凝成水，再由凝结水泵23送至真空除氧器22除氧后，通过锅炉给水泵21送至余热锅炉1的公共省煤器4加热，加热后的给水分成三路，一路送至锅炉汽包5、一路送至换热器汽包15、一路送至蓄热器18，形成一个完整的循环回路。
任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统，包括余热锅炉烟气利用系统、浇铸过程显热回收系统、汽轮机发电系统以及辅助系统，余热锅炉烟气利用系统包括一台余热锅炉（1）用于回收半密闭硅铁矿热炉（32）尾部高温段烟气余热，所述余热锅炉（1）的烟气入口与半密闭硅铁矿热炉（32）尾部高温段烟道通过风管相连，所述余热锅炉（1）的烟气出口通过引风机（30）与布袋除尘器（29）相连，所述布袋除尘器（29）的出口与主抽风机（31）的入口相连，所述主抽风机（31）的出口与放散烟囱（33）联通，其特征在于，
所述浇铸过程显热回收利用系统，包括风罩（11）、锭模（12）和蛇形管换热器（14），风罩（11）和锭模（12）组成闭合空间，并且风罩（11）上装有压力表（9）和温度表（10），鼓风机（8）与所述闭合空间联通；蛇形管换热器（14）用于回收浇铸过程中的高温空气，所述蛇形管换热器（14）与抽风机（13）出口相连，抽风机（13）入口与所述闭合空间联通；所述蛇形管换热器（14）与汽包（15）相连并组成闭合回路，所述换热器汽包（15）通过第一自动调节阀（17）、单向截回阀（16）与蓄热器（18）相连，所述蓄热器（18）通过第二自动调节阀（19）与分汽缸（6）相连；
所述余热锅炉（1）内的公共省煤器（4）出口分三路分别与锅炉汽包（5）、蓄热器（18）、换热器汽包（15）相连，所述蒸发器（3）与锅炉汽包（5）相连形成闭合回路，所述锅炉汽包（5）饱和蒸汽出口管道与分汽缸（6）相连，所述分汽缸（6）通过第三自动调节阀（7）与过热器（2）入口相连，所述过热器（2）出口与汽轮机（25）相连，所述汽轮机（25）与发电机（26）相连；
所述辅助系统包括塔式冷却器（28）、凝汽器（24）、凝结水泵（23）、冷却水循环水泵（27）、所述真空除氧器（22）及相关管道，其中所述塔式冷却器（28）通过冷却水循环水泵（27）与凝汽器（24）相连并组成闭合回路，所述凝汽器（24）凝结水出口通过凝结水泵（23）与真空除氧器（22）相连。
2.根据权利要求1所述的矿热炉浇铸过程余热综合利用发电系统，其特征在于：所述半密闭硅铁矿热炉的高温烟气经风管引入余热锅炉（1）与过热器（2）、蒸发器（3）、公用省煤器（4）进行换热，由此产生的饱和蒸汽进入分汽缸（6）中，并控制尾气温度保证在酸露点以上，防止对布袋除尘器（29）及其他设备腐蚀；当铁水进入锭模（12）后由鼓风机（8）进行鼓风，当空气压力和温度到设定值后立刻打开开关由引风机（13）抽走至蛇形管换热器（14）中进行换热，然后再进行鼓风如此周而复始工作，换热产生的饱和蒸汽送入蓄热器（18）中，再由蓄热器（18）送入分汽缸（6）中；分汽缸（6）中集合锅炉汽包（5）和蓄热器（18）产生的饱和蒸汽经余热锅炉（1）的过热器（2）过热成符合工况的过热蒸汽后送至汽轮机（25）的主汽门，蒸汽推动汽轮机（25）做功并带动发电机（26）发电后，乏汽经过凝汽器（24）冷凝成水，再由凝结水泵（23）送至真空除氧器（22）除氧后，通过锅炉给水泵（21）送至余热锅炉（1）的公共省煤器（4）加热，加热后的给水分成三路，一路送至锅炉汽包（5）、一路送至换热器汽包（15）、一路送至蓄热器（18），形成一个完整的循环回路。
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