CN106594704B - 一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,包括蒸汽稳流调压系统、蒸汽膨胀发电系统、有机工质发电系统、凝结水回收系统以及控制系统。将放散蒸汽接入蒸汽稳流调压系统,利用蒸汽蓄热器平衡蒸汽输出流量,通过调压气动阀稳定蒸汽输出压力,经稳流调压后的蒸汽接入蒸汽膨胀发电系统,通过蒸汽型膨胀机组做功发电,蒸汽型膨胀机做功后排出的乏汽进入有机工质发电系统,有机工质型机组利用被乏汽加热后的有机工质做功发电,乏汽与有机工质换热后变成凝结水,凝结水由凝结水回收系统收集,通过控制系统控制蒸汽稳流调压系统、蒸汽膨胀发电系统和有机工质发电系统协同工作,可以将放散蒸汽的能量充分回收利用,达到节约能源的目的。

Description

一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统
技术领域
本发明涉及放散蒸汽能量回收技术领域,具体涉及一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统。
背景技术
钢铁工业是能源消耗大户,能源消耗占全国总能耗的16%左右。蒸汽是钢铁企业生产和生活所必需的能源,根据对部分钢铁企业的统计,蒸汽能耗占企业总能耗的10%左右,而可回收利用的余热蒸汽量也很大,占企业能耗的7%左右。
钢铁企业生产中转炉、电炉及加热炉等设备利用余热锅炉转化出大量蒸汽,蒸汽通过厂区蒸汽管网供VD炉、VOD炉、RH炉等冶炼炉自用,还有部分蒸汽富余。富余蒸汽根据蒸汽管网压力进行放散:蒸汽管网压力超过设定值时放散阀打开,蒸汽放散;蒸汽管网压力低于设定值时放散阀关闭,停止放散。由于放散蒸汽具有间歇性、无规律等特点,难以进行经济地回收利用,造成了大量的能量损失和水资源浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,以解决放散蒸汽由于间歇性难以连续稳定利用的难题。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案如下:一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,包括:蒸汽稳流调压系统,该蒸汽稳流调压系统至少包括蒸汽蓄热器,该蒸汽蓄热器的上游设有限压气动阀,下游设有调压气动阀;蒸汽膨胀发电系统,该蒸汽膨胀发电系统至少包括蒸汽型膨胀机组、一级气动阀和旁通气动阀,所述一级气动阀位于蒸汽型膨胀机组上游,旁通气动阀与蒸汽型膨胀机组和一级气动阀并联;有机工质发电系统,该有机工质发电系统至少包括有机工质发电机组,该有机工质发电机组的上游设有二级气动阀;凝结水回收系统;控制系统,该控制系统控制蒸汽稳流调压系统、蒸汽膨胀发电系统和有机工质发电系统协同工作。
上述结构的高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,将放散蒸汽接入蒸汽稳流调压系统,利用蒸汽蓄热器平衡蒸汽输出流量,通过调压气动阀稳定蒸汽输出压力,经稳流调压后的蒸汽接入蒸汽膨胀发电系统,通过蒸汽型膨胀机组做功发电,蒸汽型膨胀机做功后排出的乏汽进入有机工质发电系统,有机工质型机组利用被乏汽加热后的有机工质做功发电,乏汽与有机工质换热后变成凝结水,凝结水由凝结水回收系统收集,通过控制系统控制蒸汽稳流调压系统、蒸汽膨胀发电系统和有机工质发电系统协同工作,可以将放散蒸汽的能量充分回收利用,达到节约能源的目的。
进一步的,所述的控制系统包括控制器、设于蒸汽蓄热器进口端的压力变送器一、设于蒸汽蓄热器出口端的压力变送器二以及设于旁通气动阀上游的压力变送器三,所述控制器分别与压力变送器一、压力变送器二、压力变送器三、限压气动阀、调压气动阀、一级气动阀、旁通气动阀、二级气动阀、蒸汽型膨胀机组以及机工质发电机组连接。
进一步的,所述控制器为PLC控制器。
进一步的,所述凝结水回收系统包括凝结水箱和水泵,所述凝结水箱与有机工质发电机组连通。
附图说明
图1为本实施例一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统的结构示意图;
图2为本实施例控制系统的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。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。
一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,如图1所示,包括蒸汽稳流调压系统1、蒸汽膨胀发电系统2、有机工质发电系统3以及凝结水回收系统4。其中蒸汽稳流调压系统1的进口端接入放散蒸汽,出口端连接蒸汽膨胀发电系统2的进口端,蒸汽膨胀发电系统2的出口端连接有机工质发电系统3的进口端,有机工质发电系统3的出口端连接凝结水回收系统4。
在本实施例中,蒸汽稳流调压系统至少包括蒸汽蓄热器11,该蒸汽蓄热器11的上游设有限压气动阀12,下游设有调压气动阀13。放散蒸汽利用蒸汽蓄热器11的蓄能作用稳定输出蒸汽流量,当蒸汽量较大时,部分蒸汽液化成水储存于蒸汽蓄热器11中;当蒸汽量较小时,储存在蓄热器中部分水闪蒸成蒸汽补充供应。通过蓄热器下游的调压气动阀13控制输出的蒸汽压力,为后续发电机组的平稳运行提供必要条件。
本实施例中的蒸汽膨胀发电系统至少包括蒸汽型膨胀机组21、一级气动阀22和旁通气动阀23,其中一级气动阀22位于蒸汽型膨胀机组上游并与蒸汽型膨胀机组串联,旁通气动阀23与蒸汽型膨胀机组21和一级气动阀22并联。经稳流调压后的蒸汽送入蒸汽膨胀发电系统使用,蒸汽压力通过蒸汽型机组旁通气动阀上游的压力变送器三53监控,当蒸汽压力较高时,蒸汽经蒸汽型机组21做功后排出的乏汽进入有机工质发电系统3;当蒸汽压力低于某一设定值时,蒸汽型机组21上游的一级气动阀22自动关闭,蒸汽型机组21停运,同时旁通气动阀23打开,蒸汽通过旁通气动阀23调压后直接进入有机工质发电系统3。
本实施例的有机工质发电系统3至少包括有机工质发电机组31,该有机工质发电机组31的上游设有二级气动阀32。进入有机工质发电系统3的蒸汽,与有机工质换热后变成凝结水,有机工质受热后变成高压气体进入有机工质发电机组31膨胀做功发电,凝结水通过凝结水回收系统4收集。
本实施例的凝结水回收系统4包括凝结水箱41和水泵42,水泵42将凝结水加压输送到厂区凝结水管网回收再利用。
进一步的,本实施例高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,还包括控制系统,如图2所示,控制系统包括控制器5、设于蒸汽蓄热器11进口端的压力变送器一51、设于蒸汽蓄热器出口端的压力变送器二52以及设于旁通气动阀上游的压力变送器三53。其中控制器5优选为PLC控制器,分别与压力变送器一、压力变送器二、压力变送器三、限压气动阀、调压气动阀、一级气动阀、旁通气动阀、二级气动阀、蒸汽型膨胀机组以及机工质发电机组连接,控制回收系统协同工作。
以下为本实施例的高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统在某钢铁企业的测试情况,以佐证本实施例高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统的实用效果。
某钢铁企业富余蒸汽通过蒸汽管网A点放散,根据管网压力进行自动调节。管网压力设定值为1.2MPaG,当蒸汽压力超过设定值,气动阀自动打开进行放散泄压,当管道压力低于设定值,气动阀自动关闭,以维持总管压力为1.2MPaG目标。根据运行数据记录情况,在正常情况下,放散阀开、关总体呈现一定的周期性变化,但关闭放散阀时间随着不同时间段而不同。根据实际调查测算,最大开度时瞬时流量为32t/h,平均放散流量为18t/h。
依据蒸汽参数和放散规律,放散蒸汽能量回收系统选择1台150m3蒸汽蓄热器(出口压力设置0.5MPaG),配置蒸汽型膨胀机组2套(设计进汽压力0.5MPaG、排汽压力0.008MPaG)、有机工质发电机组3套(设计进汽压力0.008MPaG,凝结水出水温度55℃),根据不同季节蒸汽放散量,采取多台机组组合运行的模式。发电机组配置如下:
表1 发电机组配置表
序号 类型 膨胀机型号 台数 额定汽量(t/h) 额定净发电量(kW)
1 蒸汽型 G-500 2 9.7 496
2 有机工质型 O-450 2 6.5 350
3 有机工质型 O-185 1 2.6 138
表2 不同蒸汽流量下运行模式表
该钢铁企业针对放散蒸汽进行余热回收技改后,年净发电量可达1054万度,年回收凝结水9.98万吨。
按照该企业用电单价0.63元/度、软化水生产成本10元/吨计算,年收益为:0.63×1054+10×9.98=763.8万元/年。
总之,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,其特征在于,包括:
蒸汽稳流调压系统,该蒸汽稳流调压系统至少包括蒸汽蓄热器,该蒸汽蓄热器的上游设有限压气动阀,下游设有调压气动阀;
蒸汽膨胀发电系统,该蒸汽膨胀发电系统至少包括蒸汽型膨胀机组、一级气动阀和旁通气动阀,所述一级气动阀位于蒸汽型膨胀机组上游,旁通气动阀与蒸汽型膨胀机组和一级气动阀并联;
有机工质发电系统,该有机工质发电系统至少包括有机工质发电机组,该有机工质发电机组的上游设有二级气动阀;
凝结水回收系统;
控制系统,该控制系统控制蒸汽稳流调压系统、蒸汽膨胀发电系统和有机工质发电系统协同工作。
2.按照权利要求1所述的高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,其特征在于,所述的控制系统包括控制器、设于蒸汽蓄热器进口端的压力变送器一、设于蒸汽蓄热器出口端的压力变送器二以及设于旁通气动阀上游的压力变送器三,所述控制器分别与压力变送器一、压力变送器二、压力变送器三、限压气动阀、调压气动阀、一级气动阀、旁通气动阀、二级气动阀、蒸汽型膨胀机组以及机工质发电机组连接。
3.按照权利要求2所述的高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,其特征在于,所述控制器为PLC控制器。
4.按照权利要求1-3任一项所述的高效的间隙性放散蒸汽能量回收系统,其特征在于,所述凝结水回收系统包括凝结水箱和水泵,所述凝结水箱与有机工质发电机组连通。
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