CN103880101A - 高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统及工艺 - Google Patents

高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统及工艺，该系统包括：冲渣水热量提取系统、低温多效海水淡化制水系统；冲渣水热量提取系统包括：冲渣池、换热器、保温水箱、集水罐、第一除盐水泵、热水泵；低温多效海水淡化制水系统包括：闪蒸器、增压器、余热锅炉、低温多效海水淡化装置。该系统能将低温余热资源转化成低品质蒸汽，并将低品质蒸汽与LT-MED海水淡化结合，大幅度降低低温多效海水淡化的制水成本。

Description

高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统及工艺
技术领域
本发明涉及余能余热资源综合利用技术领域，特别涉及高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统及工艺。
背景技术
高炉是钢铁企业的核心设备，其冶炼过程中产生约1300℃的热态红渣，每千克红渣蕴含959.85kJ/kg热量。高炉渣铁比为1:4，则日产5000吨铁的高炉会产生1250吨红渣，携带热量相当于41吨标煤。
红渣沿沟道进入冲渣池，与冲渣水快速接触温度骤降，被破碎成细小渣粒，冲渣水温度被加热到85℃左右，同时产生一部分常压的冲渣蒸汽。在未利用冲渣水余热资源的情况下，冲渣水被送入冷却塔降温冷却至45℃，再次送到渣沟冲渣，而冲渣蒸汽则排入大气中。此循环造成余热资源浪费。
“热法”低温多效海水淡化（LT-MED）技术近年来发展迅速，其关键因素是能够直接使用低品质蒸汽作为海水淡化的加热热源，达到利用LT-MED装置进行海水淡化的目的。由于低品质蒸汽资源有限，目前，LT-MED海水淡化装置多利用高品质中压蒸汽经减温减压后降低其品质再供入LT-MED使用，此流程不仅存在能级的浪费，还造成海水淡化生产成本过高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种能利用低温余热资源生产低品质蒸汽的系统和工艺，同时能将低品质蒸汽与LT-MED海水淡化结合，大幅度降低低温多效海水淡化的制水成本的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统及工艺。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统包括：
冲渣水热量提取系统、低温多效海水淡化制水系统；
所述冲渣水热量提取系统包括：冲渣池、换热器、保温水箱、集水罐、第一除盐水泵、热水泵；所述换热器置于所述冲渣池中；所述换热器、保温水箱、热水泵、集水罐、第一除盐水泵依次连通形成一个循环系统；
所述低温多效海水淡化制水系统包括：闪蒸器、增压器、余热锅炉、低温多效海水淡化装置；所述闪蒸器设置在所述集水罐中；所述闪蒸器与所述增压器连通；所述余热锅炉与所述增压器和保温水箱同时连通；所述增压器的出口与所述低温多效海水淡化装置连通。
作为优选，还包括：冲渣水系统；
所述冲渣水系统包括：循环水泵、冷却塔、过滤器、电动三通阀；所述过滤器出口连接到所述冲渣池；所述循环水泵的进口连接到所述冲渣池；
所述循环水泵、冷却塔及过滤器通过电动三通阀连接在一起。
作为优选，所述冲渣水热量提取系统还包括：电子阻垢仪及和除盐水管；
所述电子阻垢仪设置在所述集水罐的出口和第一除盐水泵的进口之间；所述换热器、保温水箱、热水泵、集水罐、第一除盐水泵通过除盐水管依次连通。
作为优选，所述冲渣水热量提取系统还包括：冲渣闪蒸蒸汽管路和第二电动调节阀；
所述冲渣闪蒸蒸汽管与所述保温水箱连通；所述第二电动调节阀设置在所述冲渣闪蒸蒸汽管中。
作为优选，所述低温多效海水淡化制水系统还包括：第一电动调节阀、第三电动调节阀、负压蒸汽管及中压蒸汽管；
所述余热锅炉通过所述中压蒸汽管与所述增压器和保温水箱连通；所述余热锅炉与所述增压器之间设置所述第三电动调节阀；所述余热锅炉与所述保温水箱之间设置所述第一电动调节阀；
所述闪蒸器通过所述负压蒸汽管连接到所述增压器上。
作为优选，还包括：温度监测装置；
所述温度监测装置设置在所述保温水箱上；所述温度监测装置与所述第一电动调节阀和第二电动调节阀之间设置逻辑控制电路，所述逻辑控制电路能控制调节阀的开启或关闭。
作为优选，所述低温多效海水淡化制水系统还包括：
第二除盐水泵、冷凝水泵、除盐水管网及冷凝水管网；
所述第二除盐水泵通过所述除盐水管网连接到所述低温多效海水淡化装置上；
所述冷凝水泵通过所述冷凝水管网连接到所述低温多效海水淡化装置上。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的工艺包括以下步骤：
步骤1：产生高炉冲渣水及冲渣蒸汽；将红渣沿沟道进入所述的冲渣池中，产生温度为85℃左右的冲渣水以及部分常压冲渣蒸汽；
步骤2：提取冲渣水热量；所述的冲渣水热量提取系统将冲渣水热量提取出来，产生90℃的高温除盐水和45℃左右的冲渣水；
步骤3：制备0.025Mpa的饱和蒸汽；所述低温多效海水淡化制水系统中的闪蒸器运用90℃的高温除盐水制备出0.025Mpa的饱和蒸汽；
步骤4：低压蒸汽加压；所述的增压器将0.025Mpa的饱和蒸汽加压，产生0.035Mpa的74℃蒸汽；
步骤5：将0.035Mpa的74℃蒸汽供低温多效海水淡化第一效使用；生成除盐水和冷凝水。
作为优选，所述工艺通过所述高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统中的装置实现。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统通过设置冲渣水系统、冲渣水热量提取系统将红渣产生的低温余热资源利用起来生成了低品质的蒸汽。通过闪蒸器和增压器将低压蒸汽加压生成低温多效海水淡化系统所需的0.035Mpa，74℃的蒸汽，使得低温多效海水淡化系统的制水成本大幅度降低，在降低能耗方面具有显著效果。通过设置保温水箱的温度监测装置及监测装置与电动调节阀之间运用逻辑控制电路，能够有效的克服冲渣水余热资源不连续造成的低温多效海水淡化系统生产过程中供水波动的问题。通过设置冲渣水热量提取系统能够长期不间断的将冲渣水温度降低到45℃即满足再次冲渣的水温要求，这样能够省掉通过冷却塔冷却冲渣水的工艺过程继而降低了冷却系统的电能消耗同时又实现余热资源的充分利用。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的工艺能实现利用红渣进入冲渣水后产生的高温冲渣水的余热资源的充分利用，同时使用余热资源产生的低品质蒸汽与LT-MED海水淡化结合，大幅度降低海水淡化的制水成本，在节能降耗方面具有显著的效果，工艺特别适用于沿海建设的大型钢铁、电力企业。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统总图。
具体实施方式
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统包括：
冲渣水热量提取系统、低温多效海水淡化制水系统；
冲渣水热量提取系统包括：冲渣池5、换热器6、保温水箱16、集水罐11、第一除盐水泵8、热水泵17；换热器6置于冲渣池5中；换热器6、保温水箱16、热水泵17、集水罐11、第一除盐水泵8依次连通形成一个循环系统。冲渣池5内的冲渣水先被高炉红渣将温度提升到85℃，然后85℃的冲渣水将换热器6内部的除盐水温度加热到80℃，然后80℃的除盐水进入到保温水箱16中，保温水箱16中的除盐水被冲渣闪蒸蒸汽加热到90℃左右，之后热水泵17将90℃的除盐水送入集水罐11中。
低温多效海水淡化制水系统包括：闪蒸器12、增压器13、余热锅炉14、低温多效海水淡化装置24；闪蒸器12设置在集水罐11中；闪蒸器12与增压器13连通；余热锅炉14与增压器13和保温水箱16同时连通；增压器13的出口与低温多效海水淡化装置24连通。集水罐11中的闪蒸器12运用90℃除盐水产生0.025Mpa的饱和蒸汽，饱和蒸汽通过负压蒸汽管22进入到增压器13中，借助余热锅炉14中少量的中压蒸汽，制成0.035Mpa，74℃蒸汽，该蒸汽送入低温多效海水淡化装置24，供低温多效海水淡化第一效使用。
其中，还包括：冲渣水系统。
冲渣水系统包括：循环水泵2、冷却塔4、过滤器7、电动三通阀3；过滤器7出口连接到冲渣池5；循环水泵2的进口连接到冲渣池5。
循环水泵2、冷却塔4及过滤器7通过电动三通阀3连接在一起。在冲渣水余热资源还未被利用之前，需要冷却塔4工作将冲渣水冷却到45℃，而当冲渣水热量提取系统开始工作以后，可以省略掉冷却塔4的冷却工序，这样不仅利用了余热资源同时还节约了冷却工序的电能消耗。这里的电动三通阀3就可以控制冲渣水系统的循环是否经过冷却塔4。因为冲渣水水质极差，氯离子含量高，包含细小沙粒及渣棉，容易腐蚀设备并在设备表面结垢，所以设置过滤器7将冲渣水进行一次过滤，一定程度上改善水质。
其中，冲渣水热量提取系统还包括：电子阻垢仪10及和除盐水管。
电子阻垢仪10设置在集水罐11的出口和第一除盐水泵8的进口之间；换热器6、保温水箱16、热水泵17、集水罐11、第一除盐水泵8通过除盐水管依次连通形成一个循环的系统。设置电子阻垢仪10能对冲渣水热量提取系统内循环的除盐水进行水质进化，降低除盐水对该系统的设备的侵蚀程度，保证该系统内循环的畅通。
其中，冲渣水热量提取系统还包括：冲渣闪蒸蒸汽管路19和第二电动调节阀18。
冲渣闪蒸蒸汽管19与保温水箱16连通；第二电动调节阀18设置在冲渣闪蒸蒸汽管19中。冲渣闪蒸蒸汽管19将冲渣闪蒸蒸汽引入保温水箱16内，进而将保温水箱16内的除盐水加热到90℃。第二电动调节阀18与温度监测装置通过逻辑控制电路连接。
其中，低温多效海水淡化制水系统还包括：第一电动调节阀15、第三电动调节阀25、负压蒸汽管22及中压蒸汽管21。
余热锅炉14通过中压蒸汽管21与增压器13和保温水箱16连通；余热锅炉14与增压器13之间设置第三电动调节阀25；余热锅炉14与保温水箱16之间设置第一电动调节阀15。冲渣间歇期，温度监测装置发出信号，第一电动调节阀15自动调整开度补入保温水箱16，保持正常生产负荷。
闪蒸器12通过负压蒸汽管22连接到增压器13上。
其中，还包括：温度监测装置。
温度监测装置设置在所述保温水箱16上；温度监测装置与第一电动调节阀15和第二电动调节阀18之间设置逻辑控制电路，逻辑控制电路能控制调节阀的开启或关闭。当保温水箱16中的除盐水温度达到90℃后，温度监测装置发出电信号，控制第一电动调节阀15和第二电动调节阀18关闭；反之，则打开。
其中，低温多效海水淡化制水系统还包括：
第二除盐水泵20、冷凝水泵23、除盐水管网及冷凝水管网。
第二除盐水泵20通过除盐水管网连接到低温多效海水淡化装置24上。低温多效海水淡化装置24产生的除盐水通过第二除盐水泵20进入除盐水管网。
冷凝水泵23通过冷凝水管网连接到低温多效海水淡化装置24上。低温多效海水淡化装置24产生的冷凝水通过冷凝水泵23进入冷凝水管网。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的工艺包括以下步骤：
步骤1：产生高炉冲渣水及冲渣蒸汽；将红渣沿沟道进入的冲渣池5中，产生温度为85℃左右的冲渣水以及部分常压冲渣蒸汽；
步骤2：提取冲渣水热量；冲渣水热量提取系统将冲渣水热量提取出来，产生90℃的高温除盐水和45℃左右的冲渣水；
步骤3：制备0.025Mpa的饱和蒸汽；低温多效海水淡化制水系统中的闪蒸器12运用90℃的高温除盐水制备出0.025Mpa的饱和蒸汽；
步骤4：低压蒸汽加压；增压器13将0.025Mpa的饱和蒸汽加压，产生0.035Mpa的74℃蒸汽；
步骤5：将0.035Mpa的74℃蒸汽供低温多效海水淡化第一效使用；生成除盐水和冷凝水。
其中，该工艺通过高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统中的装置实现。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统通过设置冲渣水系统、冲渣水热量提取系统将红渣产生的低温余热资源利用起来生成了低品质的蒸汽。通过闪蒸器和增压器将低压蒸汽加压生成低温多效海水淡化系统所需的0.035Mpa，74℃的蒸汽，使得低温多效海水淡化系统的制水成本大幅度降低，在降低能耗方面具有显著效果。通过设置保温水箱的温度监测装置及监测装置与电动调节阀之间运用逻辑控制电路，能够有效的克服冲渣水余热资源不连续造成的低温多效海水淡化系统生产过程中供水波动的问题。通过设置冲渣水热量提取系统能够长期不间断的将冲渣水温度降低到45℃即满足再次冲渣的水温要求，这样能够省掉通过冷却塔冷却冲渣水的工艺过程继而降低了冷却系统的电能消耗同时又实现余热资源的充分利用。
本发明提供的高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的工艺能实现利用红渣进入冲渣水后产生的高温冲渣水的余热资源的充分利用，同时使用余热资源产生的低品质蒸汽与LT-MED海水淡化结合，大幅度降低低温多效海水淡化的制水成本，在节能降耗方面具有显著的效果，工艺特别适用于沿海建设的大型钢铁、电力企业。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统，其特征在于，包括：
冲渣水热量提取系统、低温多效海水淡化制水系统；
所述冲渣水热量提取系统包括：冲渣池（5）、换热器（6）、保温水箱（16）、集水罐（11）、第一除盐水泵（8）、热水泵（17）；所述换热器（6）置于所述冲渣池（5）中；所述换热器（6）、保温水箱（16）、热水泵（17）、集水罐（11）、第一除盐水泵（8）依次连通形成一个循环系统；
所述低温多效海水淡化制水系统包括：闪蒸器（12）、增压器（13）、余热锅炉（14）、低温多效海水淡化装置（24）；所述闪蒸器（12）设置在所述集水罐（11）中；所述闪蒸器（12）与所述增压器（13）连通；所述余热锅炉（14）与所述增压器（13）和保温水箱（16）同时连通；所述增压器（13）的出口与所述低温多效海水淡化装置（24）连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
冲渣水系统；
所述冲渣水系统包括：循环水泵（2）、冷却塔（4）、过滤器（7）、电动三通阀（3）；所述过滤器（7）出口连接到所述冲渣池（5）；所述循环水泵（2）的进口连接到所述冲渣池（5）；
所述循环水泵（2）、冷却塔（4）及过滤器（7）通过所述电动三通阀（3）连接在一起。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述冲渣水热量提取系统还包括：电子阻垢仪（10）及和除盐水管；
所述电子阻垢仪（10）设置在所述集水罐（11）的出口和第一除盐水泵（8）的进口之间；所述换热器（6）、保温水箱（16）、热水泵（17）、集水罐（11）、第一除盐水泵（8）通过除盐水管依次连通。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述冲渣水热量提取系统还包括：冲渣闪蒸蒸汽管路（19）和第二电动调节阀（18）；
所述冲渣闪蒸蒸汽管（19）与所述保温水箱（16）连通；所述第二电动调节阀（18）设置在所述冲渣闪蒸蒸汽管（19）中。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述低温多效海水淡化制水系统还包括：第一电动调节阀（15）、第三电动调节阀（25）、负压蒸汽管（22）及中压蒸汽管（21）；
所述余热锅炉（14）通过所述中压蒸汽管（21）与所述增压器（13）和保温水箱（16）连通；所述余热锅炉（14）与所述增压器（13）之间设置所述第三电动调节阀（25）；所述余热锅炉（14）与所述保温水箱（14）之间设置所述第一电动调节阀（15）；
所述闪蒸器（12）通过所述负压蒸汽管（22）连接到所述增压器（13）上。
6.根据权利要求1、3或4任一项所述的系统，其特征在于，还包括：
温度监测装置；
所述温度监测装置设置在所述保温水箱（16）上；所述温度监测装置与所述第一电动调节阀（15）和第二电动调节阀（18）之间设置逻辑控制电路，所述逻辑控制电路能控制调节阀的开启或关闭。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述低温多效海水淡化制水系统还包括：
第二除盐水泵（20）、冷凝水泵（23）、除盐水管网及冷凝水管网；
所述第二除盐水泵（20）通过所述除盐水管网连接到所述低温多效海水淡化装置（24）上；
所述冷凝水泵（23）通过所述冷凝水管网连接到所述低温多效海水淡化装置（24）上。
8.高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：产生高炉冲渣水及冲渣蒸汽；将红渣沿沟道进入权利要求1所述的冲渣池（5）中，产生温度为85℃左右的冲渣水以及部分常压冲渣蒸汽；
步骤2：提取冲渣水热量；权利要求1所述的冲渣水热量提取系统将冲渣水热量提取出来，产生90℃的高温除盐水和45℃左右的冲渣水；
步骤3：制备0.025Mpa的饱和蒸汽；权利要求1所述低温多效海水淡化制水系统中的闪蒸器（12）运用90℃的高温除盐水制备出0.025Mpa的饱和蒸汽；
步骤4：低压蒸汽加压；权利要求1所述的增压器（13）将0.025Mpa的饱和蒸汽加压，产生0.035Mpa的74℃蒸汽；
步骤5：将0.035Mpa的74℃蒸汽供低温多效海水淡化第一效使用；生成除盐水和冷凝水。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述工艺通过权利要求1～7任一项所述高炉冲渣水余热实现低温多效海水淡化生产的系统中的装置实现。
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