CN104913654A - 基于矿热炉的缓冲式余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，包括余热锅炉、蒸发受热面、省煤器、汽包、蒸汽过热炉、汽轮机、发电机、闪蒸器以及冷凝器，在所述的发电机7内部还设置有余热发电控制系统。所述余热发电控制系统由变压器T1，串接在变压器T1的副边线圈上的二极管桥式整流器U1，串接在二极管桥式整流器U1的正输出端与负输出端之间的电源电路与功率放大电路，以及串接在电源电路中的缓冲电路组成，变压器T1的原边线圈的两端组成输入端。本发明提供一个能够进行余热回收的余热发电系统来充分对余热进行回收与处理，以提高能源的利用率，进一步降低企业的负担。

Description

基于矿热炉的缓冲式余热发电系统

技术领域

本发明属于余热发电技术领域，特别涉及一种基于矿热炉的缓冲式余热发电系统。

背景技术

矿热炉大多为半封闭电炉，它不仅解决了冶炼的工艺操作问题，而且为有效的解决炉气净化和余热回收利用技术创造了条件；半封闭电炉产生的烟气量为全封闭烟气量的10～15倍，在生产过程中大约近50％的能耗都是以低温烟气的显热形式排入大气，既浪费热能又污染环境。然而，目前的矿热炉烟气余热基本上没有回收，主要是由于烟气温度低，余热回收所需的投资高。所以现今需要提供一个能够进行余热回收的发电系统来充分对余热进行回收与处理，以提高能源的利用率，降低企业的负担。

发明内容

本发明的目的在于克服上述余热未能很好的进行回收再利用的缺陷，提供一种基于矿热炉的缓冲式余热发电系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，包括发电机，主轴与发电机的转轴联接的汽轮机，带有废气进口和废气出口的余热锅炉，装在所述余热锅炉中的省煤器和蒸发受热面，与省煤器的出口端连通的汽包，饱和蒸汽进口与汽包的饱和蒸汽出口连通、过热蒸汽输出端与汽轮机的蒸汽输入端相连接的蒸汽过热炉，输入端与汽轮机的蒸汽输出端相连、输出端与省煤器的输入端相连的冷凝器，以及连接在省煤器输入端与输出端上的闪蒸器，所述闪蒸器的输出端还与汽轮机相连接；所述蒸发受热面的入口端与汽包的水空间连通、出口端与汽包的汽空间连通，在所述的发电机内部还设置有余热发电控制系统，该余热发电控制系统由变压器T1，串接在变压器T1的副边线圈上的二极管桥式整流器U1，串接在二极管桥式整流器U1的正输出端与负输出端之间的电源电路与功率放大电路，以及串接在电源电路中的缓冲电路组成，变压器T1的原边线圈的两端组成输入端；所述缓冲电路由三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，相互并联设置的电容C101和电阻R101，一端与电容C101的负极相连接、另一端与三极管VT102的基极相连接的电阻R102，负极与三极管VT102的基极相连接、正极经电阻R103后与三极管VT102的集电极相连接的电容C102，一端与电容C102的正极相连接、另一端与电容C101的正极组成输入端的电感L101，N极与三极管VT103的发射极相连接、P极与电容C102的负极相连接的二极管D101，一端与三极管VT102的集电极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电感L103，正极接地、负极经电阻R104后与三极管VT102的集电极相连接的电容C106，一端与电容C106的负极相连接、另一端与三极管VT101的集电极相连接的电容R105，正极与三极管VT101的集电极相连接、负极与三极管VT101的发射极相连接的电容C105，正极与三极管VT103的发射极相连接、负极顺次经电阻R107、电阻R109后接地的电容C103，一端与电容C103的负极相连接、另一端接地的电阻R108，一端与电容C103的正极相连接、另一端与电阻R107和电阻R109的连接点相连接的电感L102，一端与三极管VT101的发射极相连接、另一端经电感L104后与三极管VT103的基极相连接的电阻R106，正极与电容C103的负极相连接、负极与三极管VT104的集电极相连接的电容C104，以及P极与电容C105的负极相连接、N极经二极管D103后与三极管VT104的基极相连接的二极管D102组成；其中，三极管VT102的发射极接地，三极管VT102的集电极与三极管VT101的基极相连接，三极管VT103的基极与三极管VT104的发射极相连接，电容C103的负极还与三极管VT103的基极相连接，电容C105的正极与电容C104的负极组成输出端。

进一步的，上述电源电路包括三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、负极经电阻R3后与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R1，与电阻R1并联的电容C2，N极与三极管VT1的基极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D1，负极与二极管D1的P极相连接、正极与电容C1的正极相连接的电容C3，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D2，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R4，正极与三极管VT3的基极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的电容C4，与电容C4并联的电容C5，一端与电容C3的正极相连接、另一端与电容C4的正极相连接的电阻R2，以及P极与电容C3的正极相连接、N极经电容C6后与电容D1的P极相连接的二极管D3组成；其中，电容C1的负极还与三极管VT1的集电极相连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT2的集电极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电容C6的正极与电容C6的负极组成输出端。

作为优选，所述电容C101的正极与三极管VT3的基极相连接，电感L101与电容C101组成输入端的一端与三极管VT3的发射极相连接，电容C105的正极与电容C6的正极相连接，电容C104的负极与电容C6的负极相连接。

再进一步的，上述功率放大电路由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，一端与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接的电阻R5，一端与三极管VT5的集电极相连接、另一端经电阻R8后与三极管VT4的集电极相连接的电阻R9，串接在三极管VT4的基极与三极管VT4的集电极之间的电阻R7，一端与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接的电阻R6，P极与三极管VT4的基极相连接、N极经二极管D4后与三极管VT7的基极相连接的二极管D5，一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端经电感L1后与三极管VT7的发射极相连接的电阻R11，一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端与三极管VT7的发射极相连接的电阻R10，以及负极与三极管VT7的集电极相连接、正极经二极管D6后与电阻R8和电阻R9的连接点相连接的电容C7组成；其中，三极管VT4的发射极与三极管VT7的发射极相连接，三极管VT4的发射极与三极管VT5的发射极相连接，三极管VT7的基极与三极管VT6的集电极相连接，三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接，三极管VT6的基极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接，三极管VT7的集电极与三极管VT5的发射极相连接，电容C7的负极还与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电容C7的负极还与三极管VT5的基极以及电容C6的负极相连接，电容C7的正极还与二极管D3的P极相连接。

作为优选，所述三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、三极管VT6、三极管VT101三极管VT102和三极管VT104为NPN型三极管，三极管VT7、三极管VT106和三极管VT103为PNP型三极管。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明结构简单，能提高汽轮机进口蒸汽参数，充分利用矿热炉的余热烟气，最大限度地转化成电能，余热发电能力强，不但能降低能耗、促进资源节约，而且保护了环境。

(2)本发明设置有余热控制系统，能够很好的对发电机系统进行控制，大大提高了发电机的发电效率以及电能的输出能力，进一步提高了产品的发电能力。

(3)本发明将电源电路与功率放大电路并行设置，在确保电源输出的同时对电源的输出还能进行一定的提升，进一步提高了产品的输出功率。

(4)本发明在电源电路中还串接有缓冲电路，能够很好的降低电路中电压与电流的波动，在产品开启与关闭时更好的保护电路的运行安全，同时还能很好的降低开启与关闭时电路的耗能，进一步降低了能源的损耗，提高了产品的使用的稳定性与寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的余热发电控制系统电路图。

图3为本发明的缓冲电路的电路图。

其中，附图中的附图标记名称分别为：

1、余热锅炉；2、蒸发受热面；3、省煤器；4、汽包；5、蒸汽过热炉；6、汽轮机；7、发电机；8、闪蒸器；9、冷凝器；10、缓冲电路。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明包括余热锅炉1、蒸发受热面2、省煤器3、汽包4、蒸汽过热炉5、汽轮机6、发电机7、闪蒸器8以及冷凝器9。汽轮机6的主轴与发电机7的转轴联接，余热锅炉1带有废气进口和废气出口，省煤器3和蒸发受热面2设置在所述余热锅炉1中，汽包4设置在余热锅炉1内且与省煤器3的出口端连通的，蒸汽过热炉5的饱和蒸汽进口与汽包4的饱和蒸汽出口连通、过热蒸汽输出端与汽轮机6的蒸汽输入端相连接，冷凝器9的输入端与汽轮机6的蒸汽输出端相连、输出端与省煤器3的输入端相连的与冷凝器的输入端相连，闪蒸器8连接在省煤器3输入端与输出端上，且该闪蒸器8的输出端还与汽轮机6相连接；蒸发受热面2的入口端与汽包4的水空间连通、出口端与汽包4的汽空间连通，在所述的发电机7内部还设置有余热发电控制系统。

余热锅炉中的废气由废气进口排入，在从废气出口排出之前依次先经过蒸发受热面与省煤器，将其中的热量传递至蒸发受热面与省煤器，接着热能耗尽的废气在从废气出口排出，而被蒸发受热面与省煤器所吸收的热量用于对水进行加温，使得水逐步升温并最终变为水蒸汽，水蒸汽推动汽轮机进行转动，从而带动发电机运行进行发电，冷凝后的水再次回到循环管道中再次被蒸发受热面与省煤器加热，从而进行循环使用。

本发明的结构简单，能提高汽轮机进口蒸汽参数，充分利用矿热炉的余热烟气，最大限度地转化成电能，余热发电能力强，不但能降低能耗、促进资源节约，而且保护了环境。

如图2、3所示，所述余热发电控制系统由变压器T1，串接在变压器T1的副边线圈上的二极管桥式整流器U1，串接在二极管桥式整流器U1的正输出端与负输出端之间的电源电路与功率放大电路，以及串接在电源电路中的缓冲电路10组成，变压器T1的原边线圈的两端组成输入端；所述缓冲电路10由三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，电阻R101，电阻R102，电阻R103，电阻R104，电阻R105，电阻R106，电阻R107，电阻R108，电阻R109，电容C101，电容C102，电容C103，电容C104，电容C105，电感L101，电感L102，电感L103，电感L104，二极管D101，二极管D102，以及二极管D103组成。

连接时，电容C101和电阻R101相互并联设置，电阻R102的一端与电容C101的负极相连接、另一端与三极管VT102的基极相连接，电容C102的负极与三极管VT102的基极相连接、正极经电阻R103后与三极管VT102的集电极相连接，电感L101的一端与电容C102的正极相连接、另一端与电容C101的正极组成输入端，二极管D101的N极与三极管VT103的发射极相连接、P极与电容C102的负极相连接，电感L103的一端与三极管VT102的集电极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接，电容C106的正极接地、负极经电阻R104后与三极管VT102的集电极相连接，电容R105的一端与电容C106的负极相连接、另一端与三极管VT101的集电极相连接，电容C105的正极与三极管VT101的集电极相连接、负极与三极管VT101的发射极相连接，电容C103的正极与三极管VT103的发射极相连接、负极顺次经电阻R107、电阻R109后接地，电阻R108的一端与电容C103的负极相连接、另一端接地，电感L102的一端与电容C103的正极相连接、另一端与电阻R107和电阻R109的连接点相连接，电阻R106的一端与三极管VT101的发射极相连接、另一端经电感L104后与三极管VT103的基极相连接，电容C104的正极与电容C103的负极相连接、负极与三极管VT104的集电极相连接，二极管D102的P极与电容C105的负极相连接、N极经二极管D103后与三极管VT104的基极相连接；其中，三极管VT102的发射极接地，三极管VT102的集电极与三极管VT101的基极相连接，三极管VT103的基极与三极管VT104的发射极相连接，电容C103的负极还与三极管VT103的基极相连接，电容C105的正极与电容C104的负极组成输出端。

电源电路包括三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，二极管D1，二极管D2组成。连接时，电容C1的正极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、负极经电阻R3后与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电阻R1的一端与电容C1的正极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接，电容C2与电阻R1并联，二极管D1的N极与三极管VT1的基极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接，电容C3的负极与二极管D1的P极相连接、正极与电容C1的正极相连接，二极管D2的P极与三极管VT2的发射极相连接、N极与三极管VT3的集电极相连接，电阻R4的一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接，电容C4的正极与三极管VT3的基极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接，电容C5与电容C4并联，电阻R2的一端与电容C3的正极相连接、另一端与电容C4的正极相连接，二极管D3的P极与电容C3的正极相连接、N极经电容C6后与电容D1的P极相连接；其中，电容C1的负极还与三极管VT1的集电极相连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT2的集电极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电容C6的正极与电容C6的负极组成输出端。

所述电容C101的正极与三极管VT3的基极相连接，电感L101与电容C101组成输入端的一端与三极管VT3的发射极相连接，电容C105的正极与电容C6的正极相连接，电容C104的负极与电容C6的负极相连接。

上述功率放大电路由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电容C7，二极管D4二极管D5二极管D6，以及电感L1组成。连接时，电阻R5的一端与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接，电阻R9的一端与三极管VT5的集电极相连接、另一端经电阻R8后与三极管VT4的集电极相连接，电阻R7的串接在三极管VT4的基极与三极管VT4的集电极之间，电阻R6的一端与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接，二极管D5的P极与三极管VT4的基极相连接、N极经二极管D4后与三极管VT7的基极相连接，电阻R11的一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端经电感L1后与三极管VT7的发射极相连接，电阻R10的一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端与三极管VT7的发射极相连接，电容C7的负极与三极管VT7的集电极相连接、正极经二极管D6后与电阻R8和电阻R9的连接点相连接；其中，三极管VT4的发射极与三极管VT7的发射极相连接，三极管VT4的发射极与三极管VT5的发射极相连接，三极管VT7的基极与三极管VT6的集电极相连接，三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接，三极管VT6的基极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接，三极管VT7的集电极与三极管VT5的发射极相连接，电容C7的负极还与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电容C7的负极还与三极管VT5的基极以及电容C6的负极相连接，电容C7的正极还与二极管D3的P极相连接。

所述三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、三极管VT6、三极管VT101三极管VT102和三极管VT104为NPN型三极管，三极管VT7、三极管VT106和三极管VT103为PNP型三极管。

电源电路与功率放大电路并行设置，在确保电源输出的同时对电源的输出还能进行一定的提升，进一步提高了产品的输出功率。缓冲电路能够很好的降低电路中电压与电流的波动，在产品开启与关闭时更好的保护电路的运行安全，同时还能很好的降低开启与关闭时电路的耗能，进一步降低了能源的损耗，提高了产品的使用的稳定性与寿命。

通过上述方法，便能很好的实现本发明。

Claims (5)

1.基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，包括发电机（7），主轴与发电机（7）的转轴联接的汽轮机（6），带有废气进口和废气出口的余热锅炉（1），装在所述余热锅炉（1）中的省煤器（3）和蒸发受热面（2），与省煤器（3）的出口端连通的汽包（4），饱和蒸汽进口与汽包（4）的饱和蒸汽出口连通、过热蒸汽输出端与汽轮机（6）的蒸汽输入端相连接的蒸汽过热炉（5），输入端与汽轮机（6）的蒸汽输出端相连、输出端与省煤器（3）的输入端相连的冷凝器（9），以及连接在省煤器（3）输入端与输出端上的闪蒸器（8），所述闪蒸器（8）的输出端还与汽轮机（6）相连接；所述蒸发受热面（2）的入口端与汽包（4）的水空间连通、出口端与汽包（4）的汽空间连通，其特征在于，在所述的发电机（7）内部还设置有余热发电控制系统，该余热发电控制系统由变压器T1，串接在变压器T1的副边线圈上的二极管桥式整流器U1，串接在二极管桥式整流器U1的正输出端与负输出端之间的电源电路与功率放大电路，以及串接在电源电路中的缓冲电路（10）组成，变压器T1的原边线圈的两端组成输入端；所述缓冲电路（10）由三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，相互并联设置的电容C101和电阻R101，一端与电容C101的负极相连接、另一端与三极管VT102的基极相连接的电阻R102，负极与三极管VT102的基极相连接、正极经电阻R103后与三极管VT102的集电极相连接的电容C102，一端与电容C102的正极相连接、另一端与电容C101的正极组成输入端的电感L101，N极与三极管VT103的发射极相连接、P极与电容C102的负极相连接的二极管D101，一端与三极管VT102的集电极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电感L103，正极接地、负极经电阻R104后与三极管VT102的集电极相连接的电容C106，一端与电容C106的负极相连接、另一端与三极管VT101的集电极相连接的电容R105，正极与三极管VT101的集电极相连接、负极与三极管VT101的发射极相连接的电容C105，正极与三极管VT103的发射极相连接、负极顺次经电阻R107、电阻R109后接地的电容C103，一端与电容C103的负极相连接、另一端接地的电阻R108，一端与电容C103的正极相连接、另一端与电阻R107和电阻R109的连接点相连接的电感L102，一端与三极管VT101的发射极相连接、另一端经电感L104后与三极管VT103的基极相连接的电阻R106，正极与电容C103的负极相连接、负极与三极管VT104的集电极相连接的电容C104，以及P极与电容C105的负极相连接、N极经二极管D103后与三极管VT104的基极相连接的二极管D102组成；其中，三极管VT102的发射极接地，三极管VT102的集电极与三极管VT101的基极相连接，三极管VT103的基极与三极管VT104的发射极相连接，电容C103的负极还与三极管VT103的基极相连接，电容C105的正极与电容C104的负极组成输出端。

2.根据权利要求1所述的基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，其特征在于，所述电源电路包括三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、负极经电阻R3后与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接的电容C1，一端与电容C1的正极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R1，与电阻R1并联的电容C2，N极与三极管VT1的基极相连接、P极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D1，负极与二极管D1的P极相连接、正极与电容C1的正极相连接的电容C3，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D2，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R4，正极与三极管VT3的基极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的电容C4，与电容C4并联的电容C5，一端与电容C3的正极相连接、另一端与电容C4的正极相连接的电阻R2，以及P极与电容C3的正极相连接、N极经电容C6后与电容D1的P极相连接的二极管D3组成；其中，电容C1的负极还与三极管VT1的集电极相连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的基极相连接，三极管VT2的集电极与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电容C6的正极与电容C6的负极组成输出端。

3.根据权利要求2所述的基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，其特征在于，所述电容C101的正极与三极管VT3的基极相连接，电感L101与电容C101组成输入端的一端与三极管VT3的发射极相连接，电容C105的正极与电容C6的正极相连接，电容C104的负极与电容C6的负极相连接。

4.根据权利要求3所述的基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，其特征在于，所述功率放大电路由三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，一端与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接的电阻R5，一端与三极管VT5的集电极相连接、另一端经电阻R8后与三极管VT4的集电极相连接的电阻R9，串接在三极管VT4的基极与三极管VT4的集电极之间的电阻R7，一端与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接、另一端与三极管VT5的发射极相连接的电阻R6，P极与三极管VT4的基极相连接、N极经二极管D4后与三极管VT7的基极相连接的二极管D5，一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端经电感L1后与三极管VT7的发射极相连接的电阻R11，一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端与三极管VT7的发射极相连接的电阻R10，以及负极与三极管VT7的集电极相连接、正极经二极管D6后与电阻R8和电阻R9的连接点相连接的电容C7组成；其中，三极管VT4的发射极与三极管VT7的发射极相连接，三极管VT4的发射极与三极管VT5的发射极相连接，三极管VT7的基极与三极管VT6的集电极相连接，三极管VT6的发射极与三极管VT7的集电极相连接，三极管VT6的基极与二极管桥式整流器U1的正输出端相连接，三极管VT7的集电极与三极管VT5的发射极相连接，电容C7的负极还与二极管桥式整流器U1的负输出端相连接，电容C7的负极还与三极管VT5的基极以及电容C6的负极相连接，电容C7的正极还与二极管D3的P极相连接。

5.根据权利要求4所述的基于矿热炉的缓冲式余热发电系统，其特征在于，所述三极管VT1、三极管VT2、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、三极管VT6、三极管VT101三极管VT102和三极管VT104为NPN型三极管，三极管VT7、三极管VT106和三极管VT103为PNP型三极管。