CN103983121B - 用于稳定烧结烟气温度的系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于稳定烧结烟气温度的系统，包括蓄热器、热管，以及蒸汽管网，其中，蓄热器上设有与蒸汽管网连通的蒸汽出管和蒸汽入管，以及用于测量蓄热器内蒸汽压力的压力测量仪，蒸汽出管和蒸汽入管上分别安装有排气阀和进气阀；热管的一端位于环冷机的烟气管路内，热管的另一端位于蓄热器的腔室内，热管中容纳有用于传递热量的换热工质，换热工质分别在热管的两端冷凝和蒸发、以在蓄热器与烟气管路中的烟气之间传递热量。本发明进一步还提出一种用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法。本发明提供的用于稳定烧结烟气温度的系统，可以使烟气管路中烟气温度保持稳定，避免温度不稳定的烟气在发电过程中影响余热发电系统的稳定运行。

Description

用于稳定烧结烟气温度的系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及烧结工艺余热回收技术领域，尤其涉及一种用于稳定烧结烟气温度的系统及其控制方法。

背景技术

烧结工序能耗约占整个钢铁生产能耗的12%，是仅次于炼铁工序的第二大耗能工序。烧结矿在环冷机内冷却过程中，会产生大量的中温烟气。利用该中温烟气余热发电已经成为烧结工序节能减排的重要技术。

然而，由于烧结矿品位、加入燃料的差异以及烧结工艺控制参数的不同会导致烧结矿终点温度产生波动，另外，由于烧结矿的破碎粒度及在环冷机台车上的分布不均匀性等因素，也会导致环冷机中烟气的温度产生较大波动，烟气温度的波动会影响余热发电系统的稳定运行，严重时甚至导致烟气余热发电系统无法正常工作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于稳定烧结烟气温度的系统及其控制方法，旨在稳定环冷机的烟气管路中的烟气温度，以利于余热发电系统稳定发电。

为实现上述目的，本发明提供一种用于稳定烧结烟气温度的系统，包括蓄热器、用于传递所述蓄热器的腔室内液体与环冷机烟气之间热量的热管，以及用于所述蓄热器的存储和补充蒸汽的蒸汽管网，其中，

所述蓄热器上设有与所述蒸汽管网连通的蒸汽出管和蒸汽入管，以及用于测量所述蓄热器内蒸汽压力的压力测量仪，所述蒸汽出管和蒸汽入管上分别安装有排气阀和进气阀；当所述压力测量仪获取的压力值大于第一预设压力阀值时，所述排气阀打开，所述蓄热器的腔室内液体加热后的蒸汽经所述蒸汽出管进入所述蒸汽管网内；当所述压力测量器获取的压力值小于第二预设压力阀值时，所述进气阀打开，所述蒸汽管网中的蒸汽经所述蒸汽入管补充到所述蓄热器内；

所述热管的一端位于所述环冷机的烟气管路内，所述热管的另一端位于所述蓄热器的腔室内，所述热管中容纳有用于传递热量的换热工质，所述换热工质分别在所述热管的两端冷凝和蒸发、以在所述蓄热器与所述烟气管路中的烟气之间传递热量。

优选地，所述热管的外侧壁且容纳于所述烟气管路中的部分设有用于增加其换热面积的翅片。

优选地，所述热管设置有多根，多根所述热管横向与纵向分布于所述蓄热器内。

优选地，所述蓄热器上还设有用于向所述蓄热器的腔室中补充液体的补水管，以及安装于所述补水管上的补水阀。

优选地，所述蓄热器上还设有用于供所述蓄热器的腔室中液体排出的出水管，以及安装于所述出水管上的出水阀，所述出水管还与所述补水管连通。

优选地，所述用于稳定烧结烟气温度的系统还包括用于控制所述进气阀和排气阀开关的控制器，所述控制器均与所述进气阀、排气阀和压力测量仪电连接，所述蓄热器上还设有用于测量所述蓄热器的腔室中液体温度的温度测量仪，该温度测量仪还与所述控制器电连接。

优选地，所述蓄热器的外侧壁上还设有保温层。

本发明进一步提出一种基于上述用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法，包括以下步骤：

获取蓄热器的腔室内蒸汽的压力值；

判断所述压力值大于第一预设压力阀值或小于第二预设压力阀值；

若所述压力值大于所述第一预设压力阀值，则控制进气阀关闭且排气阀打开；

若所述压力值小于所述第二预设压力阀值，则控制进气阀打开且排气阀关闭。

所述用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法还包括：

获取所述蓄热器的腔室内液体的温度值；

判断获取到的温度值是否大于预设温度阀值；

当获取到的温度值大于预设温度阀值时，控制所述进气阀关闭；

当获取到的温度值小于或等于预设温度阀值时，控制所述进气阀打开。

本发明提出的用于稳定烧结烟气温度的系统，通过设置蓄热器和热管，热管将蓄热器中液体与烟气管路中烟气的热量进行传递，同时设置蒸汽管网存储热量，以对蓄热器进行补充和存储热量，因而，可以使烟气管路中烟气的温度保持稳定，避免温度不稳定的烟气在发电过程中影响余热发电系统的稳定运行。另外，本发明提出的用于稳定烧结烟气温度的系统，其结构简单，容易实现。

附图说明

图1为本发明用于稳定烧结烟气温度的系统优选实施例的结构示意图；

图2为本发明用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法第二实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种用于稳定烧结烟气温度的系统。

参照图1，图1为本发明用于稳定烧结烟气温度的系统优选实施例的结构示意图。

本优选实施例中，一种用于稳定烧结烟气温度的系统，包括蓄热器10、用于传递蓄热器10的腔室内液体与环冷机烟气之间热量的热管20，以及用于蓄热器10的存储和补充蒸汽的蒸汽管网30，其中，

蓄热器10上设有与蒸汽管网30连通的蒸汽出管11和蒸汽入管12，以及用于测量蓄热器10内蒸汽压力的压力测量仪13，蒸汽出管11和蒸汽入管12上分别安装有排气阀15和进气阀14；当压力测量器获取的压力值大于第一预设压力阀值时，排气阀15打开，蓄热器10的腔室内液体加热后的蒸汽经蒸汽出管11进入蒸汽管网30内；当压力测量仪13获取的压力值小于第二预设压力阀值时，进气阀14打开，蒸汽管网30中的蒸汽经蒸汽入管12补充到蓄热器10内；

热管20的一端位于环冷机的烟气管路40内，热管20的另一端位于蓄热器10的腔室内，热管20中容纳有用于传递热量的换热工质，换热工质分别在热管20的两端冷凝和蒸发、以在蓄热器10与烟气管路40中的烟气之间传递热量。

本实施例中，蓄热器10的腔室内液体为水，热管20内换热工质具体为导热姆-A，其适用的温度范围为150-395℃，蓄热器10中液体的温度需要控制在该温度范围以内。第一预设压力阀值和第二预设压力阀值根据蒸汽管网压力及蓄热器10需要控制的温度范围等因素综合设定。需要说明的是，当压力测量器获取的压力值位于第一预设压力阀值时和第二预设压力阀值之间时，进气阀和排气阀均关闭。

本实施例提出的用于稳定烧结烟气温度的系统的工作原理如下：当烟气管路40中的烟气温度低于蓄热器10中液体的温度时，此时，热管20靠近烟气管路40的一端为冷凝端、靠近蓄热器10的一端为蒸发端，换热工质在靠近蓄热器10的蒸发端进行吸热蒸发后，再流入到靠近烟气管路40的冷凝端进行冷凝放热，从而对烟气管路40中烟气进行加热，冷凝后的液体换热工质流回到蒸发端进行再次吸热，从而使热量源源不断地从蓄热器10中的液体传递至烟气管路40中的烟气，此时，因蓄热器10中液体不断对烟气进行加热，其液体温度会逐渐降低，蓄热器10中蒸汽压力随之不断下降，当压力测量仪13获取到蓄热器10中蒸汽压力低于第二预设压力阀值时，则打开进气阀14，使蒸汽管网30中存储的高温蒸汽得以补充进入到蓄热器10中，以提高蓄热器10中液体的温度，进而用于持续地对烟气进行加热。

当烟气管路40的烟气温度高于蓄热器10中液体的温度时，此时，热管20靠近烟气管路40的一端为蒸发端、靠近蓄热器10的一端为冷凝端，换热器在靠近烟气管路40的一端蒸发吸热后，再流入到靠近蓄热器10的一端冷凝放热，从而不断对蓄热器10中的液体进行加热，蓄热器10中蒸汽压力随之不断升高，当压力测量仪13获取到加热后的液体产生的蒸汽到达第一预设压力阀值时，排气阀15打开，使蒸汽存储到蒸汽管网30中，用于在烟气管路40的烟气温度低于蓄热器10中液体的温度时加热烟气。

本实施例提出的用于稳定烧结烟气温度的系统，通过设置蓄热器10和热管20，热管20将蓄热器10中液体与烟气管路40中烟气的热量进行传递，同时设置蒸汽管网30存储热量，以对蓄热器10进行补充和存储热量，因而，可以使烟气管路40中烟气的温度保持稳定，避免温度不稳定的烟气在发电过程中影响余热发电系统的稳定运行。另外，本实施例提出的用于稳定烧结烟气温度的系统，其结构简单，容易实现。

进一步地，热管20的外侧壁且容纳于烟气管路40中的部分设有用于增加其换热面积的翅片（图中未示出）。

本实施例中，通过设置翅片可增加热管20的换热面积，提高了热管20的换热效率，从而使烟气能更快地被加热或吸热。

具体地，热管20设置有多根，多根热管20横向与纵向分布于蓄热器10内。多根热管20使蓄热器10与烟气管路40中的烟气的换热面积进一步增大，使烟气被加热或吸热的速度更快。

进一步地，蓄热器10上还设有用于向蓄热器10的腔室中补充液体的补水管16，以及安装于补水管16上的补水阀17。进一步地，蓄热器10还设有用于测试其腔室内液体液面的液面测量仪101。

因蓄热器10中液体源源不断地产生蒸汽时，其液面会不断下降，当液面低于热管20高度时，会使热管20中的换热工质不能被加热或吸热。因此，本实施例中，在设置补水管16后，可根据液面测量仪101测得的液面值，通过补水管16实时对进水量进行调整，从而提高本系统的工作稳定性。

进一步地，本实施例中，蓄热器10上还设有用于供蓄热器10的腔室中液体排出的出水管18，以及安装于出水管18上的出水阀19，出水管18与补水管16连通。出水管18与排水管网50连接，排水管网50还与补水管16连通，从而实现水的循环利用。

当蓄热器10内液体液面过高时，则需要打开出水阀将蓄热器10中多余的液体排出。需要说明的是，此时经出水管18排出的为气液两相混合物，需经冷凝后，才能通过补水管16再次注入到蓄热器10内。

进一步地，本实施例提出的用于稳定烧结烟气温度的系统还包括用于控制进气阀14和排气阀15开关的控制器（图中未示出），控制器均与进气阀14、排气阀15和压力测量仪13电连接，蓄热器10上还设有用于测量蓄热器10的腔室中液体温度的温度测量仪102，该温度测量仪102还与控制器电连接。

当压力测量仪13获取蓄热器10的腔室内蒸汽的压力值大于第一预设压力阀值，控制器控制进气阀14关闭且排气阀15打开；当压力测量仪13获取到压力值小于第二预设压力阀值，控制器控制进气阀14打开且排气阀15关闭。

因热管20内换热工质具体为导热姆-A，其适用的温度范围为150-395℃，蓄热器10中液体的温度需要控制在该温度范围以内。因此，本实施例中，温度测量仪102需实时获取蓄热器10的腔室中液体温度，控制器根据温度值控制进气阀14和排气阀15的开关从而保证液体温度控制在一合适的范围，以保证本系统的正常运行，提高了本系统的运行稳定性。

进一步地，蓄热器10的外侧壁上还设有保温层111。保温层111可减少蓄热器10中液体散发到空气中的热量，从而可提高本系统的换热效率。

本发明进一步还提出一种用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法。

参照图2，图2为本发明用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法第一实施例的流程示意图。

本发明提出的基于上述用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法的第一实施例。本实施例中，用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法包括以下步骤：

步骤S10，获取蓄热器的腔室内蒸汽的压力值；

步骤S20，判断所述压力值大于第一预设压力阀值或小于第二预设压力阀值；若所述压力值大于所述第一预设压力阀值，则执行步骤S30；若所述压力值小于所述第二预设压力阀值，则执行步骤S40；

步骤S30，控制进气阀关闭且排气阀打开；

步骤S40，控制进气阀打开且排气阀关闭。

本实施例提出的用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法，在蒸汽的压力值大于第一预设压力阀值时，控制进气阀关闭且排气阀打开使蓄热器中的蒸汽存储到蒸汽管网中，在蒸汽的压力值小于第二预设压力阀值时，进气阀打开且排气阀关闭，从而使蒸汽管网中的蒸汽实时补充到蒸汽管网中，从而达到稳定蓄热器中液体温度的目的，进而达到稳定烟气温度的目的，温度稳定后的烟气可稳定地用于发电。

参照图3，图3为本发明用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法第二实施例的流程示意图。

基于上述实施例，本发明提出用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法的第二实施例，本实施例中还包括：

步骤S50，获取所述蓄热器的腔室内液体的温度值；

步骤S60，判断获取到的温度值是否大于预设温度阀值；若获取到的温度值大于预设温度阀值，则执行步骤S70；若获取到的温度值小于或等于预设温度阀值，则执行步骤S80；

步骤S70，控制所述进气阀关闭。

步骤S80，控制所述进气阀打开。

因热管内换热工质具体为导热姆-A，其适用的温度范围为150-395℃，蓄热器中液体的温度需要控制在该温度范围以内。因此，本实施例中，温度测量仪需实时获取蓄热器的腔室中液体温度，再根据获取到的温度值控制进气阀的开关，从而保证液体温度控制在一合适的范围，以保证本系统的正常运行，提高了本系统的运行稳定性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，包括蓄热器、用于传递所述蓄热器的腔室内液体与环冷机烟气之间热量的热管，以及用于所述蓄热器的存储和补充蒸汽的蒸汽管网，其中，

所述蓄热器上设有与所述蒸汽管网连通的蒸汽出管和蒸汽入管，以及用于测量所述蓄热器内蒸汽压力的压力测量仪，所述蒸汽出管和蒸汽入管上分别安装有排气阀和进气阀；当所述压力测量仪获取的压力值大于第一预设压力阀值时，所述排气阀打开，所述蓄热器的腔室内液体加热后的蒸汽经所述蒸汽出管进入所述蒸汽管网内；当所述压力测量器获取的压力值小于第二预设压力阀值时，所述进气阀打开，所述蒸汽管网中的蒸汽经所述蒸汽入管补充到所述蓄热器内；

所述热管的一端位于所述环冷机的烟气管路内，所述热管的另一端位于所述蓄热器的腔室内，所述热管中容纳有用于传递热量的换热工质，所述换热工质分别在所述热管的两端冷凝和蒸发、以在所述蓄热器与所述烟气管路中的烟气之间传递热量。

2.如权利要求1所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，所述热管的外侧壁且容纳于所述烟气管路中的部分设有用于增加其换热面积的翅片。

3.如权利要求1所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，所述热管设置有多根，多根所述热管横向与纵向分布于所述蓄热器内。

4.如权利要求1所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，所述蓄热器上还设有用于向所述蓄热器的腔室中补充液体的补水管，以及安装于所述补水管上的补水阀。

5.如权利要求4所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，所述蓄热器上还设有用于供所述蓄热器的腔室中液体排出的出水管，以及安装于所述出水管上的出水阀，所述出水管还与所述补水管连通。

6.如权利要求5所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，所述蓄热器还设有用于测试其腔室内液体液面的液面测量仪。

7.如权利要求1所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，还包括用于控制所述进气阀和排气阀开关的控制器，所述控制器均与所述进气阀、排气阀和压力测量仪电连接，所述蓄热器上还设有用于测量所述蓄热器的腔室中液体温度的温度测量仪，该温度测量仪还与所述控制器电连接。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的用于稳定烧结烟气温度的系统，其特征在于，所述蓄热器的外侧壁上还设有保温层。

9.一种基于上述用于稳定烧结烟气温度的系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取蓄热器的腔室内蒸汽的压力值；

判断所述压力值大于第一预设压力阀值或小于第二预设压力阀值；

若所述压力值大于所述第一预设压力阀值，则控制进气阀关闭且排气阀打开；

若所述压力值小于所述第二预设压力阀值，则控制进气阀打开且排气阀关闭。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述蓄热器的腔室内液体的温度值；

判断获取到的温度值是否大于预设温度阀值；

当获取到的温度值大于预设温度阀值时，控制所述进气阀关闭；

当获取到的温度值小于或等于预设温度阀值时，控制所述进气阀打开。