CN105714005B - 一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统及工艺 - Google Patents

一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金高炉渣及烟气余热利用技术领域，具体涉及一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统及工艺。所述发电系统包括高炉冲渣子系统、免净化换热子系统及温差发电子系统；所述高炉冲渣子系统包括高炉渣粒化器、沸腾釜、抽汽机及传送带；所述免净化换热子系统包括水泵、烟气换热器与冷却塔；所述温差发电子系统包括半导体温差发电板、高温端换热器与低温端换热器。本发明所述发电系统对高炉渣及烟气余热进行了综合回收利用，减少了对外界造成的热污染；同时减少了高炉冲渣循环水量，省去了水净化装置；本发明采用先进的半导体温差发电技术，运行安静、结构简单、坚固耐用，有较高的发电效率。

Description

一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统及工艺
技术领域
本发明属于冶金高炉渣及烟气余热利用技术领域，具体涉及一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统及工艺。
背景技术
我国是世界上钢铁产量大国，2013年以7.79亿吨的粗钢产量位居世界第一，钢铁企业对高炉冶炼过程中的高炉渣采用水粹方式处理，使得其具有很高的活性，不仅可以作为建筑行业混凝土的添加剂，而且可以用来制作水泥，如果采用风淬法会改变炉渣的活性，使得炉渣资源难以再次利用。
冶金高炉冶炼时会有大量的高温烟气排出，同时会产生大量温度高达1450℃的高炉熔渣，且在炼制工序中，水淬方式进行冲制一吨高炉熔渣需要约1.2吨的水，会产生大量蒸汽与高温热水，使得水耗量巨大。高炉冲渣产生的蒸汽排放到大气中，不仅浪费了资源，也对环境造成污染，且冲渣后的高温水需要大量冷却塔与电力消耗来冷却使其循环利用，导致热量与电力资源的浪费。
半导体温差发电板作为一种新型的固体电子器件，其体积小、寿命长、没有转动部件，工作时无噪音、无污染、能量可高效转换且无需维护，可以很好地将低温余热转化为电能，且三年内即可回收成本。随着科技的发展，新的材料和技术会使得半导体温差发电板有更高的发电效率，更低廉的价格，从而带来更高的收益。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统及工艺，以解决现有技术中高炉冲渣循环水量高、冲渣水净化冷却装置繁多、水冲渣排出麻烦和炉渣及烟气余热利用效率低等问题。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统，包括高炉冲渣子系统、免净化换热子系统及温差发电子系统；所述高炉冲渣子系统包括高炉渣粒化器、沸腾釜、抽汽机及传送带； 所述免净化换热子系统包括水泵、烟气换热器与冷却塔；所述温差发电子系统包括半导体温差发电板、高温端换热器与低温端换热器。
上述方案中，高炉渣通过高炉渣粒化器粒化后输送到传送带上，经过冷却水水冲和沸腾釜水浸降温后直接由传送带输送到外部，沸腾釜的蒸汽出口连接抽汽机，抽汽机直接连接高温端换热器，高温端换热器的两个出口分别连接烟气换热器与冷却塔，烟气换热器的出口连接高温端换热器，冷却塔的两个出口分别连接沸腾釜和低温端换热器，低温端换热器的出口连接冷却塔。
上述基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电系统的发电工艺，包括如下步骤：
(1)高炉渣先通过粒化器粒化再进入沸腾釜用冷却水水冲，然后随传送带一同在沸腾釜中浸水放热降温后直接输送到外部；
(2)沸腾釜内产生的蒸汽直接通过抽汽机送入温差发电子系统与高温端换热器进行换热，变为冷凝水后通过水泵送入到烟气换热器加热后再次与高温端换热器进行换热，最后变为低温水送入冷却塔进行冷却；
(3)冷却塔对经过温差发电子系统高温端换热器换热后的低温水进行冷却，冷却水通过水泵一部分送入沸腾釜中对高炉渣进行冲水，一部分送入温差发电子系统的低温端换热器进行换热，换热后的水再返回到冷却塔中进行冷却，循环利用；
(4)温差发电子系统的高温端换热器与低温端换热器分别通过换热维持稳定温差，使得半导体温差发电板在此稳定温差下进行发电，输出电力供用户使用。
本发明的有益效果如下：(1)本发明所述基于冶金高炉渣及烟气余热温差的发电系统对高炉渣及烟气余热进行了综合回收利用，减少了对外界造成的热污染；同时减少了冲渣循环水量，省去了水净化与冷却装置，且水冲渣可直接输送到外部，免去再次捞渣；(2)本发明所述基于冶金高炉渣及烟气余热温差的发电系统采用先进的半导体温差发电技术，其运行安静、结构简单、坚固耐用，有较高的发电效率且无需维护，每平方米每小时可发一度电，三年内可回收成本。
附图说明
图1为本发明所述基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电系统的示意图，其中1为高炉渣粒化器，2为沸腾釜，3为抽汽机，4为传送带，5为烟气换热器，6为冷却塔，7为温差发电子系统，8为高温端换热器，9为低温端换热器，10为半导体温差发电板，11为水泵，12为蝶阀。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所示，一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统，包括高炉冲渣子系统、免净化换热子系统及温差发电子系统。所述高炉冲渣子系统包括高炉渣粒化器(1)、沸腾釜(2)、抽汽机(3)及传送带(4)；高炉粒化器(1)的作用是使高炉出来的炉渣粒化，沸腾釜(2)的作用是使高炉渣在其中的水里冷却，且水吸收热量后变为蒸汽，抽汽机(3)的作用是将沸腾釜(2)内的蒸汽抽出送到外部进行换热，传送带(4)的作用是运送高炉渣。高炉渣通过粒化器(1)后直接输送到传送带(4)上，经过冷却水冲和沸腾釜(2)内水浸换热降温后直接输送到系统外部。
所述免净化换热子系统包括水泵(11)、烟气换热器(5)与冷却塔(6)；烟气换热器(5)的作用是利用烟气余热对换热后的冷凝水加热，冷却塔(6)的作用是对换热后的水进行冷却。沸腾釜(2)的蒸汽出口连接抽汽机(3)，抽汽机(3)连接温差发电子系统(7)，温差发电子系统(7)出口分别连接烟气换热器(5)与冷却塔(6)，冷却塔(6)分别连接沸腾釜(2)与温差发电子系统(7)。
所述温差发电子系统包括半导体温差发电板(10)、高温端换热器(8)与低温端换热器(9)。半导体温差发电板(10)只要两端有温差即可发电。沸腾釜(2)出来的蒸汽和经过烟气换热器(5)换热后的冷凝水与高温端换热器(8)换热，冷却塔(6)出来的冷却水与低温端换热器(9)换热。
其中，沸腾釜(2)产生的蒸汽通过抽汽机(3)与温差发电子系统(7)内的高温端换热器(8)进行换热，换热后变为冷凝水通过烟气换热器(5)加热再次与高温端换热器(8)换热，以维持温差发电子系统(7)高温端的高温，同时也构成了蒸汽流通通道。与高温端换热器(8)和低温端换热器(9)换热后的水通入冷却塔(6)中冷却，冷却水一部分通入温差发电子系统(7)低温端换热器(9)换热，以维持低温端的低温，一部分通入沸腾釜(2)中对经过高炉渣粒化器(1)粒化后的高炉渣冲水，使其进一步粒化，此时高温端和低温端的稳定温差即可使半导体温差发电板稳定发电。
系统中还采用了大量水泵(11)与蝶阀(12)，如经过高温端换热器(8)换热后的蒸汽变为冷凝水通过水泵送到烟气换热器(5)与冷却塔(6)中，冷却塔(6)出口的冷却水通过水泵(11)送入到低温端换热器(9)中，冷却塔(6)冷却水出口连接到蝶阀(12)然后连接到沸腾釜中等等，整个系统中还有许多未画出的水泵与蝶阀。
参照附图，进一步对本发明的工艺流程进行描述：
(1)高炉渣先通过粒化器粒化再用冷却水水冲粒化放热后，随传送带一起浸入到沸腾釜中放热降温后直接输送到外部，高炉渣放出的热量全部由沸腾釜中的水汽化为蒸汽所带走，相对于被低焓值热水带走大大降低了循环水量。
(2)沸腾釜内产生的蒸汽不需要净化可直接通过抽汽机送入温差发电子系统与高温端换热器进行换热，变为冷凝水后通过水泵送入到烟气换热器加热后再次与高温端换热器进行换热，最后变为低温水送入冷却塔6进行冷却。
(3)冷却塔对经过温差发电子系统的高温端换热器换热后的低温水进行冷却，冷却水通过水泵一部分送入沸腾釜中对高炉渣进行冲水，一部分送入温差发电子系统的低温端换热器进行换热，换热后的水再返回到冷却塔中进行冷却。
(4)温差发电子系统的高温端换热器与低温端换热器分别通过换热维持一定温差，使得半导体温差发电板在此温差下进行发电，输出电力供用户使用。
综上所述，本发明一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电的系统对高炉渣中所含的热量进行了全面的回收，同时对烟气余热进行了再次利用，减少了对外界造成的热污染；减少了冲渣循环水量，同时省去了水净化装置，且水冲渣可直接输送到外部，免去再次捞渣；采 用了先进的温差发电技术，其结构简单、运行安静以及坚固耐用，且有较高的发电效率，无需维护，三年即可回收成本。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电系统的发电工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）高炉渣先通过高炉渣粒化器粒化再进入沸腾釜用冷却水水冲，然后随传送带一同在沸腾釜中浸水放热降温后直接输送到外部；
（2）沸腾釜内产生的蒸汽直接通过抽汽机送入温差发电子系统与高温端换热器进行换热，变为冷凝水后通过水泵送入到烟气换热器加热后再次与高温端换热器进行换热，最后变为低温水送入冷却塔进行冷却；
（3）冷却塔对经过温差发电子系统高温端换热器换热后的低温水进行冷却，冷却水通过水泵一部分送入沸腾釜中对高炉渣进行冲水，一部分送入温差发电子系统的低温端换热器进行换热，换热后的水再返回到冷却塔中进行冷却，循环利用；
（4）温差发电子系统的高温端换热器与低温端换热器分别通过换热维持稳定温差，使得半导体温差发电板在此稳定温差下进行发电，输出电力供用户使用；
所述基于冶金高炉渣及烟气余热温差发电系统包括高炉冲渣子系统、免净化换热子系统及温差发电子系统；所述高炉冲渣子系统包括高炉渣粒化器、沸腾釜、抽汽机及传送带；所述免净化换热子系统包括水泵、烟气换热器与冷却塔；所述温差发电子系统包括半导体温差发电板、高温端换热器与低温端换热器；高炉渣通过高炉渣粒化器粒化后输送到传送带上，经过冷却水水冲和沸腾釜水浸降温后直接由传送带输送到外部，沸腾釜的蒸汽出口连接抽汽机，抽汽机直接连接高温端换热器，高温端换热器的两个出口分别连接烟气换热器与冷却塔，烟气换热器的出口连接高温端换热器，冷却塔的两个出口分别连接沸腾釜和低温端换热器，低温端换热器的出口连接冷却塔。
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