CN104061793B - 一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统及方法。本发明的余热逐级回收系统，包括烟气子系统和汽水子系统，烟气子系统包括依次连通的电炉、汽化烟道、低压给水换热器、设有储热装置的沉降室、蒸发器、省煤器、低温省煤器、除尘装置和排烟装置；汽水子系统包括水泵、除氧器、锅炉给水泵和汽包，水泵与低压给水换热器连接，低压给水换热器与除氧器连接，除氧器、锅炉给水泵、低温省煤器、省煤器与汽包依次连接，汽包分别与蒸发器、汽化烟道连接。与现有技术相比，本发明的余热逐级回收系统通过在电炉与燃烧沉降室之间设置汽化烟道，从而有效的回收了电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的部分热量，提高了余热回收效率及能源的利用效率。

Description

一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统及方法

技术领域

本发明涉及工业余热回收与利用的技术领域，特别涉及一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统及方法。

背景技术

目前，国内钢铁企业电炉及转炉为进一步降低电炉炼钢成本，电炉工序普遍出现铁水兑废钢冶炼模式，且铁水比例可高达70～90％，呈现电炉设备“转炉化”的趋势。随着电炉入炉铁水比例的增加和废钢用量的减少，会造成电炉烟气和烟气中的CO的浓度的增加及烟气温度的升高，因此，有效的控制电炉的排烟温度，合理的回收电炉烟气余热，对电炉的安全经济运行很有意义。

由于电炉冶炼的周期性影响，电炉产生间断性的烟气余热难以回收被利用，通常采用“水冷+空冷”的方式冷却至200℃后经除尘排放，大量烟气余热经过冷却水、空气散发到大气中，导致电炉烟气余热浪费；同时，冷却也需要增加额外电力、水资源的消耗。

当前大多数的电炉余热回收利用，考虑的都是电炉沉降室后的烟气余热，通过采用热管或对流式余热锅炉进行余热回收产生蒸汽，然后供热用户使用。对于电炉与燃烧沉降室之间高温烟气及其含有的CO在沉降室燃烧释放的能量没有回收，目前只有少数电炉通过废钢预热方式回收部分烟气余热，但电炉废钢预热技术由于受炉型、布置、维护等因素影响，国内外使用效果均不理想。因此如何有效回收高温部分乃至全温段余热逐级回收成为电炉节能减排的关键。

发明内容

本发明目的在于提供一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统，以解决现有的电炉余热回收系统没有对电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的热量进行回收，从而导致余热回收效率低的技术性问题。

本发明的另一目的在于提供上述的电炉烟气全温段余热逐级回收系统回收余热的方法，以解决现有的电炉余热回收系统没有对电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的热量进行回收，从而导致余热回收效率低的技术性问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统，包括烟气子系统和汽水子系统，所述烟气子系统包括依次连通的电炉、汽化烟道、低压给水换热器、设有储热装置的沉降室、蒸发器、省煤器、低温省煤器、除尘装置和排烟装置；所述汽水子系统包括水泵、除氧器、锅炉给水泵和汽包，所述水泵与所述低压给水换热器连接，所述低压给水换热器与所述除氧器连接，所述除氧器、所述锅炉给水泵、所述低温省煤器、所述省煤器与所述汽包依次连接，所述汽包分别与所述蒸发器、所述汽化烟道连接；

所述电炉产生的高温烟气经所述汽化烟道、低压给水换热器、设有储热装置的沉降室、蒸发器、省煤器、低温省煤器、除尘装置和排烟装置形成的烟气流通通道后变成低温烟气排出；

所述水泵泵出的水经低压给水换热器、除氧器、锅炉给水泵、低温省煤器、省煤器、汽包、蒸发器、汽包和汽化烟道形成的汽水流通通道后变成蒸汽以供使用。

一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统，包括烟气子系统和汽水子系统，所述烟气子系统包括依次连通的电炉、汽化烟道、沉降室、蒸发器、省煤器、除尘装置和排烟装置；所述汽水子系统包括水泵、除氧器、锅炉给水泵和汽包，所述水泵与所述除氧器连接，所述除氧器、所述锅炉给水泵、所述省煤器与所述汽包依次连接，所述汽包分别与所述蒸发器、所述汽化烟道连接；

所述电炉产生的高温烟气经所述汽化烟道、沉降室、蒸发器、省煤器、除尘装置和排烟装置形成的烟气流通通道后变成低温烟气排出；

所述水泵泵出的水经除氧器、锅炉给水泵、省煤器、汽包、蒸发器、汽包和汽化烟道形成的汽水流通通道后变成蒸汽以供使用。本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统通过在电炉与燃烧沉降室之间设置汽化烟道，从而有效的回收了电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的部分热量，同时对余热锅炉产生的蒸汽进一步过热，输出较高品位的能源，提高了余热回收效率及能源的利用效率。

在本发明的优选的实施例中，所述沉降室内设有储热装置，所述储热装置可用于存储沉降室内燃烧产生的热量。本发明在沉降室设置储热装置，电炉按炉进行冶炼，当电炉处于吹氧冶炼状态时，排放烟气量大、温度高，携带热量大，当高温烟气进入沉降室时，部分热量储存在储热装置中；CO等可燃气体在沉降室内燃烧产生的热量也储存在储热装置中；当电炉冶炼结束时，电炉烟气量小、温度低，此时储热装置放出热量以提高烟气温度和热量，从而减小由于电炉周期性冶炼而引起余热回收蒸汽波动的幅度，便于回收能源的充分利用。

在本发明的优选的实施例中，所述烟气子系统还包括低压给水换热器，所述低压给水换热器分别与汽化烟道、除氧器、水泵、沉降室连接。本发明设置的低压给水换热器可进一步回收电炉至沉降室之间的高温烟气的余热，由于高温烟气的温度有所下降所以可减少管道爆管的可能性。

在本发明的优选的实施例中，所述烟气子系统还包括低温省煤器，所述低温省煤器分别与所述省煤器、所述锅炉给水泵、所述除尘装置连接。本发明在沉降室后设置蒸发器、省煤器和低温省煤器，以对不同温度烟气的余热进行全温段余热逐级回收，最终回收形成高品位能源，有利于提高能源利用效率。

在本发明的优选的实施例中，所述排烟装置包括风机和烟囱，所述风机分别与除尘装置、烟囱连接。

上述的电炉烟气全温段余热逐级回收系统回收余热的方法，包括以下步骤：

a.电炉产生的高温烟气经汽化烟道后进入沉降室，烟气中含有的CO可燃气体在沉降室燃烧，产生高温度的烟气；烟气经蒸发器、省煤器换热降温后进入除尘装置，除尘后经排烟装置排放；

b.水泵泵出的水经除氧器除氧之后通过锅炉给水泵泵入省煤器加热，之后再进入汽包形成饱和水，饱和水再进入蒸发器形成汽水混合物，汽水混合物再进入汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽经汽化烟道形成过热蒸汽以供使用。

在本发明的优选的实施例中，所述沉降室内设有储热装置，所述储热装置可用于存储沉降室内燃烧产生的热量。

在本发明的优选的实施例中，步骤a还包括：在烟气经省煤器换热降温后，再经低温省煤器换热降温，之后进入除尘装置；步骤b还包括：锅炉给水泵泵出的水先经低温省煤器加热后再进入省煤器加热。

在本发明的优选的实施例中，步骤a还包括：烟气经汽化烟道后，先进入低压给水换热器换热降温，再进入沉降室；步骤b还包括：水泵泵出的水先经过低压给水换热器加热再进入除氧器。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统通过在电炉与燃烧沉降室之间设置汽化烟道，从而有效的回收了电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的部分热量，同时对余热锅炉产生的蒸汽进一步过热，输出较高品位的能源，提高了余热回收效率及能源的利用效率。

2、本发明在沉降室设置储热装置，电炉按炉进行冶炼，当电炉处于吹氧冶炼状态时，排放烟气量大、温度高，携带热量大，当高温烟气进入沉降室时，部分热量储存在储热装置中；CO等可燃气体在沉降室内燃烧产生的热量也储存在储热装置中；当电炉冶炼结束时，电炉烟气量小、温度低，此时储热装置放出热量以提高烟气温度和热量，从而减小由于电炉周期性冶炼而引起余热回收蒸汽波动的幅度，便于回收能源的充分利用。

3、本发明在沉降室后设置蒸发器、省煤器和低温省煤器，以对不同温度烟气的余热进行全温段余热逐级回收，最终回收形成高品位能源，有利于提高能源利用效率。

4、本发明设置的低压给水换热器可进一步回收电炉至沉降室之间的高温烟气的余热，由于高温烟气的温度有所下降所以可减少管道爆管的可能性。

5、本发明能减低电炉工序能源消耗，减少排放，从而产生良好的经济和社会效益。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明主要针对现有的电炉余热回收系统没有对电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的热量进行回收，从而导致余热回收效率低的缺陷，对电炉余热回收系统的结构进行了重新设计，主要通过在电炉与燃烧沉降室之间设置汽化烟道，从而有效的回收了电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的部分热量，同时对余热锅炉产生的蒸汽进一步过热，输出较高品位的能源，提高了余热回收效率及能源的利用效率。

以下结合本发明的优选实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

请参阅图1，本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统，包括烟气子系统和汽水子系统，烟气子系统包括依次连通的电炉1、汽化烟道3、低压给水换热器4、设有储热装置的沉降室5、蒸发器6、省煤器13、低温省煤器(未画出)、除尘器9、风机7和烟囱8；汽水子系统包括水泵10、除氧器11、锅炉给水泵12和汽包14，水泵10与低压给水换热器4连接，低压给水换热器4与除氧器11连接，除氧器11、锅炉给水泵12、低温省煤器、省煤器13与汽包14依次连接，汽包14分别与蒸发器6、汽化烟道3连接。工作时，电炉1产生的高温烟气经汽化烟道3、低压给水换热器4、设有储热装置的沉降室5、蒸发器6、省煤器13、低温省煤器、除尘器9、风机7和烟囱8形成的烟气流通通道后变成低温烟气排出，以达到回收余热的目的。同时，水泵10泵出的纯净水经低压给水换热器4、除氧器11、锅炉给水泵12、低温省煤器、省煤器13、汽包14、蒸发器6、汽包14和汽化烟道3形成的汽水流通通道后变成蒸汽以供使用，以达到利用回收余热的目的。

本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统通过在电炉与燃烧沉降室之间设置汽化烟道，从而有效的回收了电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的部分热量，同时对余热锅炉产生的蒸汽进一步过热，输出较高品位的能源，提高了余热回收效率及能源的利用效率。

本发明在沉降室设置储热装置，电炉按炉进行冶炼，当电炉处于吹氧冶炼状态时，排放烟气量大、温度高，携带热量大，当高温烟气进入沉降室时，部分热量储存在储热装置中；CO等可燃气体在沉降室内燃烧产生的热量也储存在储热装置中；当电炉冶炼结束时，电炉烟气量小、温度低，此时储热装置放出热量以提高烟气温度和热量，从而减小由于电炉周期性冶炼而引起余热回收蒸汽波动的幅度，便于回收能源的充分利用。

本发明在沉降室后设置蒸发器、省煤器和低温省煤器，以对不同温度烟气的余热进行全温段余热逐级回收，最终回收形成高品位能源，有利于提高能源利用效率。

本发明设置的低压给水换热器可进一步回收电炉至沉降室之间的高温烟气的余热，由于高温烟气的温度有所下降所以可减少管道爆管的可能性。本发明能减低电炉工序能源消耗，减少排放，从而产生良好的经济和社会效益。

实施例2

本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统，包括烟气子系统和汽水子系统，烟气子系统包括依次连通的电炉、汽化烟道、沉降室、蒸发器、省煤器、除尘装置和排烟装置；汽水子系统包括水泵、除氧器、锅炉给水泵和汽包，水泵与除氧器连接，除氧器、锅炉给水泵、省煤器与汽包依次连接，汽包分别与蒸发器、汽化烟道连接。工作时，电炉产生的高温烟气经汽化烟道、沉降室、蒸发器、省煤器、除尘装置和排烟装置形成的烟气流通通道后变成低温烟气排出，以达到回收余热的目的。同时，水泵泵出的纯净水经除氧器、锅炉给水泵、省煤器、汽包、蒸发器、汽包和汽化烟道形成的汽水流通通道后变成蒸汽以供使用，以达到利用回收余热的目的。本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统通过在电炉与燃烧沉降室之间设置汽化烟道，从而有效的回收了电炉与燃烧沉降室之间的高温烟气的部分热量，同时对余热锅炉产生的蒸汽进一步过热，输出较高品位的能源，提高了余热回收效率及能源的利用效率。

在本实施例中，可在沉降室内设置储热装置，储热装置可用于存储沉降室内燃烧产生的热量。本发明在沉降室设置储热装置，可减小由于电炉周期性冶炼而引起余热回收蒸汽波动的幅度，便于回收能源的充分利用。

在本实施例中，烟气子系统还可包括低压给水换热器，低压给水换热器分别与汽化烟道、除氧器、水泵、沉降室连接。本发明设置的低压给水换热器可进一步回收电炉至沉降室之间的高温烟气的余热，同时可减少管道爆管的可能性。

在本实施例中，烟气子系统还可包括低温省煤器，低温省煤器分别与省煤器、锅炉给水泵、除尘装置连接。本发明在沉降室后设置蒸发器、省煤器和低温省煤器，以对不同温度烟气的余热进行全温段余热逐级回收，最终回收形成高品位能源，有利于提高能源利用效率。

在本实施例中，排烟装置可包括风机和烟囱，风机分别与除尘装置、烟囱连接。

实施例3

本发明的电炉烟气全温段余热逐级回收系统回收余热的方法，包括以下步骤：

a.电炉产生的高温烟气经汽化烟道后进入低压给水换热器进行换热降温，之后进入沉降室，烟气中含有的CO可燃气体在设有储热装置的沉降室燃烧，产生高温度的烟气，同时，储热装置储存燃烧产生的热量；烟气经蒸发器、省煤器换热降温后进入低温省煤器再次进行换热降温，之后进入除尘器，除尘后经风机从烟囱排放；

b.水泵泵出的水经低压给水换热器加热后进入除氧器，除氧之后通过锅炉给水泵泵入低温省煤器加热，之后再进入省煤器再次加热，之后再进入汽包形成饱和水，饱和水再进入蒸发器形成汽水混合物，汽水混合物再进入汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽经汽化烟道形成过热蒸汽以供使用。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统，其特征在于，包括烟气子系统和汽水子系统，所述烟气子系统包括依次连通的电炉、汽化烟道、低压给水换热器、设有储热装置的沉降室、蒸发器、省煤器、低温省煤器、除尘装置和排烟装置；所述汽水子系统包括水泵、除氧器、锅炉给水泵和汽包，所述水泵与所述低压给水换热器连接，所述低压给水换热器与所述除氧器连接，所述除氧器、所述锅炉给水泵、所述低温省煤器、所述省煤器与所述汽包依次连接，所述汽包分别与所述蒸发器、所述汽化烟道连接；

所述电炉产生的高温烟气经所述汽化烟道、低压给水换热器、设有储热装置的沉降室、蒸发器、省煤器、低温省煤器、除尘装置和排烟装置形成的烟气流通通道后变成低温烟气排出；

所述水泵泵出的水经低压给水换热器、除氧器、锅炉给水泵、低温省煤器、省煤器、汽包、蒸发器、汽包和汽化烟道形成的汽水流通通道后变成蒸汽以供使用。

2.一种电炉烟气全温段余热逐级回收系统，其特征在于，包括烟气子系统和汽水子系统，所述烟气子系统包括依次连通的电炉、汽化烟道、沉降室、蒸发器、省煤器、除尘装置和排烟装置；所述汽水子系统包括水泵、除氧器、锅炉给水泵和汽包，所述水泵与所述除氧器连接，所述除氧器、所述锅炉给水泵、所述省煤器与所述汽包依次连接，所述汽包分别与所述蒸发器、所述汽化烟道连接；所述沉降室内设有储热装置，所述储热装置可用于存储沉降室内燃烧产生的热量；所述烟气子系统还包括低压给水换热器，所述低压给水换热器分别与汽化烟道、除氧器、水泵、沉降室连接；

所述电炉产生的高温烟气经所述汽化烟道、沉降室、蒸发器、省煤器、除尘装置和排烟装置形成的烟气流通通道后变成低温烟气排出；

所述水泵泵出的水经除氧器、锅炉给水泵、省煤器、汽包、蒸发器、汽包和汽化烟道形成的汽水流通通道后变成蒸汽以供使用。

3.如权利要求2所述的电炉烟气全温段余热逐级回收系统，其特征在于，所述烟气子系统还包括低温省煤器，所述低温省煤器分别与所述省煤器、所述锅炉给水泵、所述除尘装置连接。

4.如权利要求2所述的电炉烟气全温段余热逐级回收系统，其特征在于，所述排烟装置包括风机和烟囱，所述风机分别与除尘装置、烟囱连接。

5.一种如权利要求2所述的电炉烟气全温段余热逐级回收系统回收余热的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.电炉产生的高温烟气经汽化烟道后,先进入低压给水换热器换热降温，再进入沉降室，烟气中含有的CO可燃气体在沉降室燃烧，产生高温度的烟气；烟气经蒸发器、省煤器换热降温后进入除尘装置，除尘后经排烟装置排放；所述沉降室内设有储热装置，所述储热装置可用于存储沉降室内燃烧产生的热量；

b.水泵泵出的水先经过低压给水换热器加热再进入除氧器,经除氧器除氧之后通过锅炉给水泵泵入省煤器加热，之后再进入汽包形成饱和水，饱和水再进入蒸发器形成汽水混合物，汽水混合物再进入汽包进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽经汽化烟道形成过热蒸汽以供使用。

6.如权利要求5所述的电炉烟气全温段余热逐级回收系统回收余热的方法，其特征在于：

步骤a还包括：在烟气经省煤器换热降温后，再经低温省煤器换热降温，之后进入除尘装置；

步骤b还包括：锅炉给水泵泵出的水先经低温省煤器加热后再进入省煤器加热。