CN106766961B - 一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统 - Google Patents
一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A、烧结冷却高温段B、一级余热利用系统、混合系统和二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；混合系统包括混合器，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口处设置回气风道。本发明优点在于实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。
Description
技术领域
本发明属于余热发电技术领域，尤其涉及一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统。
背景技术
钢铁工业是我国能源消耗最大的产业部门之一，烧结生产一般占吨钢能耗的10～20%，仅次于炼铁。烧结节能在钢铁企业节能中占有十分重要的地位。热烧结矿显热和烧结烟气显热占烧结过程热耗的50%以上，有效利用这部分余热是烧结节能的重要方面。我国钢产量已跃居世界第一，具备年产钢5亿吨生产能力，需要烧结矿8.5亿吨，据初步统计，全国共建有100m2以上的烧结机总面积大于6万m2，烧结矿年用量超过7亿吨。
目前，冷却烧结矿的低温废气直接排掉，废气中的热量全部浪费，年价值损失超过百亿元，同时造成粉尘污染和热污染。因此，中国钢铁企业废气热量的回收利用是节能降耗，降低成本，减少污染，提高效率的重要问题。可见，我国烧结冷却机废气量巨大，利用技术非常落后，但目前烧结冷却机废气利用存在着烧结冷却机外排低温废气、难于回收的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其在不影响烧结矿冷却效果的前提下，实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉的气道进口与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；
混合系统包括混合器，混合器的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道连接，混合器的第二分支输入口与余热锅炉的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；
二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。
基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统包括降膜蒸发器、分离器、螺杆膨胀机、发电机、凝汽器、冷却塔、循环水泵、凝结泵、热泵，其中，降膜蒸发器的载热工质气体排口、分离器、螺杆膨胀机、凝汽器、凝结泵、热泵和降膜蒸发器的载热工质液体进口通过连接管路依次连接构成循环回路，螺杆膨胀机与发电机传动连接，凝汽器旁接冷却塔和循环水泵构成用于冷却凝汽器的循环水系统；所述分离器的液体出口接入所述凝结泵之后的循环回路。
烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B的废热气排气口和进气口。
连续换热风道包括在烧结冷却高温段B内排列设置的多个隔板，隔板将烧结冷却高温段B分隔为多个独立冷却腔，每个独立冷却腔上分别设置有独立进气口和独立出气口；独立冷却腔间设置支气管路将不同独立冷却腔的独立进气口和/或独立出气口连接形成多次穿过烧结冷却高温段B的换热路线。
回气风道的尾部上设置烟气脱硫净化集成系统和烟囱。
高温风道和第一低温风道上分别设置除尘器，第二低温风道上设置引风机，回气风道上设置循环风机；
烧结机入口低温段A的进气口处和烧结冷却高温段B的进气口处分别设置鼓风机。
循环风机采用调速风机，鼓风机为可控式鼓风机。
高温风道和第一低温风道上分别设置切换阀门。
降膜蒸发器内加设的载热工质为低沸点有机工质。
余热锅炉为呈立式布置的双压余热锅炉，双压余热锅炉内设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包和过热器。
本发明的有益效果：
本发明利用废热气及降膜蒸发器内加设的低沸点有机工质形成双工质，实现了高效、可靠、最大限度回收利用烧结机废热气余热的目标，并能确保不影响烧结机工艺系统正常生产。
本发明实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。
本发明提高了循环入口废气的温度和锅炉入口的温度，可有效提高回收效率和蒸汽发电效率，充分体现了“温度对口、梯级利用、高效转化”的原则，在不影响烧结矿冷却机工艺生产的前提下能最大限度的利用烧结矿废热气余热，同时有利于环境保护和稳定烧结余热回收。
本发明解决了烧结冷却机外排低温废气、难于回收的技术难题，可减少外排废气总量50%，提高低质热能回收率达80%以上，可大幅降低漏风、现场噪音，减少冷却风机数量和耗电。
烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B的废热气排气口和进气口，连续换热风道包括在烧结冷却高温段B内排列设置的多个隔板，隔板将烧结冷却高温段B分隔为多个独立冷却腔，每个独立冷却腔上分别设置有独立进气口和独立出气口；独立冷却腔间设置支气管路将不同独立冷却腔的独立进气口和\或独立出气口连接形成多次穿过烧结冷却高温段B的换热路线，上述连续换热风道的设置方式使通过烧结冷却高温段的冷却废气形成全封闭式强制多次循环，以提高废气入口温度和锅炉入口温度。
余热锅炉采用双压余热锅炉，热废气在余热锅炉中换热，余热锅炉产生的蒸汽推动配设的汽轮机做功。所述余热锅炉为呈立式布置的双压余热锅炉，双压余热锅炉内设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包和过热器，余热锅炉同过热器配套使用，可充分利用高温段热气的热能，通过热能的多极梯度利用取得最高热效率。
本发明采用调速循环风机控制循环冷却风量，并设置鼓风机以及循环风机出口的烟气脱硫净化集成系统和烟囱，可灵活控制烧结机的冷却效果。切换阀门的设置，在余热利用系统故障时，可同烧结机原有系统隔离，从而确保无论热能回收系统是否运行，均不影响烧结矿主体工艺的生产。
本发明可以通过控制循环风机转速及风门调节，控制烧结矿冷却机的的废热气道即烟罩与隔板密封处的废气压力，从而减少废热气的外泄。
附图说明
图1是本发明中实施例一的系统原理图；
图2是本发明中实施例二的系统原理图；
图3是本发明中实施例三的系统原理图；
图4是本发明中实施例四的系统原理图。
具体实施方式
实施例一：
图1主要显示出本发明中一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统、连续换热风道及基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统的系统结构关系，其它非主体部分的功能设置不在本技术说明之列。
图1中箭头方向表示管道内的介质流向。
如图1所示，本发明的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉11以及与余热锅炉11外接配设的汽轮机10，余热锅炉11的气道进口与与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道7连接；
混合系统包括混合器14，混合器14的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道6连接，混合器14的第二分支输入口与余热锅炉11的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的14主输出口与二级余热利用系统连接；
二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器17的有机朗肯循环系统，混合器14的主输出口与降膜蒸发器17的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器17的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。降膜蒸发器17的加热气排口位于加热气进口的上方。
基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统包括降膜蒸发器17、分离器18、螺杆膨胀机19、发电机20、凝汽器21、冷却塔22、循环水泵23、凝结泵24、热泵16，其中，降膜蒸发器17的出料口、分离器18、螺杆膨胀机19、凝汽器21、凝结泵24、 热泵16和降膜蒸发器17的进料口通过连接管路依次连接构成循环回路，螺杆膨胀机19与发电机20传动连接，凝汽器21旁接冷却塔22和循环水泵23构成用于冷却凝汽器的循环水系统。所述分离器18的液体出口接入所述凝结泵24之后的循环回路。
低温余热发电的载热工质采用低沸点有机工质，有机工质经过凝结泵24加压后到达降膜蒸发器17进口，经预热后在降膜蒸发器17中与低温热源充分换热，换热后的载热工质液体被汽化成载热工质气体。之后载热工质气体进入分离器18进行气液分离，被分离的饱和液体工质重新经过工质循环泵进行循环，饱和气态工质进入螺杆膨胀机19中膨胀做功，驱动发电机20发电，螺杆膨胀机19尾部乏汽在凝汽器21内经冷却塔22、循环水泵23组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵24加压和热泵16加热后进入降膜蒸发器17进行下一个循环。降膜蒸发器17内较少部分的载热工质液体未被汽化而从降膜蒸发器17底部出口接入所述凝结泵24之后的循环回路。
烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B的废热气排气口和进气口。
连续换热风道包括在烧结冷却高温段B内排列设置的多个隔板，隔板将烧结冷却高温段B分隔为多个独立冷却腔，每个独立冷却腔上分别设置有独立进气口和独立出气口；独立冷却腔间设置支气管路将不同独立冷却腔的独立进气口和或独立出气口连接形成多次穿过烧结冷却高温段B的换热路线。
上述连续换热风道的设置方式使通过烧结冷却高温段的冷却废气形成全封闭式强制多次循环，以提高废气入口温度和锅炉入口温度。
所述回气风道的尾部上设置烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25。
所述高温风道和第一低温风道上分别设置除尘器8，第二低温风道上设置引风机13，回气风道上设置循环风机15。
烧结机入口低温段A的进气口处和烧结冷却高温段B的进气口处分别设置鼓风机4。所述循环风机15采用调速风机，鼓风机4为可控式鼓风机。本发明采用调速循环风机15控制循环冷却风量，并设置鼓风机4以及循环风机15出口的烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25，可灵活控制烧结机的冷却效果。
本发明还可以通过控制循环风机15转速及风门调节（鼓风机4及循环风机15的风门），控制烧结矿冷却机的的废热气道即烟罩与隔板密封处的废气压力，从而减少废热气的外泄。
所述高温风道和第一低温风道上分别设置切换阀门，在余热利用系统故障时，可同烧结机原有系统隔离，从而确保无论热能回收系统是否运行，均不影响烧结矿主体工艺的生产。
所述降膜蒸发器17内加设的低沸点有机工质为烷烃、氟代烷烃等低沸点有机物。为了充分利用不同工质的不同优点，采用混合工质如异丁烷和异戊烷也是正在发展的有前途的一种选择。
所述余热锅炉11为呈立式布置的双压余热锅炉，所述余热锅炉11为呈立式布置的双压余热锅炉，双压余热锅炉内设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包（低压汽包和中压汽包12）、过热器9和回热器，主蒸汽装置采用补气式双压循环。
热废气在余热锅炉11中依次流经过热器9、中压蒸发器、中压省煤器和低压蒸发器，温度降至130±20℃。经给水预热器进入余热锅炉的补水温度在80±10℃，与冷凝水经凝结水泵送入除氧器，除氧后部分进入低压汽包，汽液分离后，低压蒸汽作为补汽式进入汽轮机，液体水进入低压蒸汽作为补汽进入汽轮机10，液体水进入低压蒸发器进行加热；另一部分除氧水经中压省煤器进入中压汽包12，气液分离后，饱和蒸汽经过热器9加热成为中压过热蒸汽进入汽轮机10做功，分离水进入中压蒸发器进行吸热汽化。余热锅炉同过热器配套使用，可充分利用高温段热气的热能，通过热能的多极梯度利用取得最高热效率。余热锅炉11中设置的过热器9、中压蒸发器、中压省煤器、低压汽包、中压汽包12和低压蒸发器为双压余热锅炉的常规配置，其与汽轮机10的配合也为本领域的常规技术，本实施例及附图中不再详述。
本实施例中，烧结机3由布料装置1、点火炉2以及烧结机低温段A组成，烧结冷却高温段B及烧结机3的各段均由风道、废热气道即烟罩等组成。鼓风机4通过风道接入烧结矿冷却高温段B，鼓风机4通过风道接入烧结机入口低温段A。
本发明的工作流程如下：高温风道收集烧结冷却高温段约500±50℃废热气，低温风道收集烧结机低温段约150±20℃废热气，高温风道废热气经过蒸汽过热器加热后一起送入双压余热锅炉入口。双压余热锅炉出口温度降低至150±20℃左右的废气在混合器14中同低温风道的废热气混合后进入降膜蒸发器17，在降膜蒸发器17中进行蒸发换热，完成强化换热后的低温废气通过调速循环风机15送入烧结矿冷却高温段B、烧结机的低温段A的进口风道，完成废热气系统的循环使用。调速的循环风机15和循环风机15出口设置烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25，可灵活调节循环风量以及循环废气的温度，减少烧结矿冷却机的的废热气道与隔板密封处的废气泄露，并控制烧结矿冷却效果。
本发明利用废热气及降膜蒸发器内加设的低沸点有机工质形成双工质，实现了高效、可靠、最大限度回收利用烧结机废热气余热的目标，并能确保不影响烧结机工艺系统正常生产。
本发明优点在于实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。
本发明提高了循环入口废气的温度和锅炉入口的温度，可有效提高回收效率和蒸汽发电效率，充分体现了“温度对口、梯级利用、高效转化”的原则，在不影响烧结矿冷却机工艺生产的前提下能最大限度的利用烧结矿废热气余热，同时有利于环境保护和稳定烧结余热回收。
本发明解决了烧结冷却机外排低温废气、难于回收的技术难题，可减少外排废气总量50%，提高低质热能回收率达80%以上，可大幅降低漏风、现场噪音，减少冷却风机数量和耗电。
余热锅炉采用双压余热锅炉，热废气在余热锅炉中换热，余热锅炉产生的蒸汽推动配设的汽轮机做功。余热锅炉中配设过热器，余热锅炉同过热器配套使用，可充分利用高温段热气的热能，通过热能的多极梯度利用取得最高热效率。
实施例二：
图2主要显示出本发明的系统结构关系，其它非主体部分的功能设置不在本技术说明之列。图2箭头方向表示管道内的介质流向。
如图2所示，烧结机3由布料装置1、点火炉2以及烧结机低温段A组成，烧结冷却高温段B及烧结机3的各段均由风道、废热气道即烟罩等组成。鼓风机4通过风道接入烧结矿冷却高温段B，鼓风机4通过风道接入烧结机入口低温段A。
基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统由烧结冷却高温段B、烧结机入口低温段A、第一低温风道6、高温风道7、降尘器8、过热器9、余热锅炉11、中压汽包12、混合器14、循环风机15、鼓风机4、烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25等构成。
高温风道入口连接烧结冷却高温段B，低温风道入口连接烧结机入口低温段A。
高温风道出口连接到除尘器8的风道入口，除尘器8的风道入口的风道出口接入蒸汽过热器9的风道入口，蒸汽过热器9的风道入口的风道出口连接至中压饱和蒸汽余热锅炉11的风道入口，中压饱和蒸汽余热锅炉11的风道出口通过管道接至混合器14的风道入口，低温风道出口连接到除尘器8的风道入口，除尘器8的风道入口的风道出口通过管道接至混合器14的另一个风道入口，混合器14的风道出口连接至降膜蒸发器17，在降膜蒸发器17中进行蒸发换热，完成强化换热后的低温废气，进入循环风机15加压，然后依次进入烧结机出口低温段A、烧结机冷却高温段B，实现废气循环。
基于降膜蒸发器的有机朗肯循环（ORC）系统包括降膜蒸发器17、分离器18、螺杆膨胀机19、发电机20、凝汽器21、冷却塔22、循环水泵23、工质循环泵24，低温余热发电的载热工质采用低沸点有机工质，有机工质经过凝结泵24加压后到达降膜蒸发器17进口，经预热后在降膜蒸发器17中与低温热源充分换热，之后进入分离器18进行气液分离，被分离的饱和液体工质重新经过工质循环泵进行循环，饱和气态工质进入螺杆膨胀机19中膨胀做功，驱动发电机20发电，螺杆膨胀机19尾部乏汽在凝汽器21内经冷却塔22、循环水泵23组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵加压后进入降膜蒸发器17进行下一个循环。
余热锅炉11的中压饱和蒸汽输出口接入蒸汽过热器9的中压饱和蒸汽入口，蒸汽过热器9中压蒸汽出口外接，可用于补汽式汽轮机10用于发电。
循环风机15采用调速风机，循环风机15的出口风道分别接烧结机3低温段11、烧结矿冷却高温段B的风道入口。烧结机冷却高温段B和烧结机入口低温段A的进风道分别设置鼓风机4，循环风机15的出口风道尾部上设置烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25。
为了最大限度获取烧结矿冷却机的废热气，提高热能利用量，烧结矿冷却高温段B的冷却废气采用全封闭闭式强制多次循环。
本实施例中，烧结机3由布料装置1、点火炉2以及烧结机低温段A组成，烧结冷却高温段B及烧结机3的各段均由风道、废热气道即烟罩等组成。鼓风机4通过风道接入烧结矿冷却高温段B，鼓风机4通过风道接入烧结机入口低温段A。
高温风道收集烧结冷却高温段约500±50℃废热气，低温风道收集烧结机低温段约150±20℃废热气，高温风道废热气经过蒸汽过热器加热后一起送入双压余热锅炉入口。双压余热锅炉出口温度降低至150±20℃左右的废气在混合器14中同低温风道的废热气混合后进入降膜蒸发器17，在降膜蒸发器17中进行蒸发换热，完成强化换热后的低温废气通过调速循环风机15送入烧结矿冷却高温段B、烧结机的低温段A的进口风道，完成废热气系统的循环使用。调速的循环风机15和循环风机15出口设置烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25，可灵活调节循环风量以及循环废气的温度，减少烧结矿冷却机的的废热气道与隔板密封处的废气泄露，并控制烧结矿冷却效果。
本发明优点在于实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。
本实施例与实施例一的不同之处主要在于：烧结矿冷却高温段B的冷却废气的换热路线布置方式不同。
实施例三：
图3主要显示出本发明的系统结构关系，其它非主体部分的功能设置不在本技术说明之列。图3中箭头方向表示管道内的介质流向。
如图3所示，一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A、烧结冷却高温段B、第一低温风道6、高温风道7、除尘器8、过热器9、双压余热锅炉11、中压汽包12、混合器14、基于降膜蒸发器17的有机朗肯循环（ORC）系统、循环风机15、鼓风机4、烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25，全封闭循环式烧结余热发电系统是先进的烧结废气余热回收系统，提高循环入口废气的温度和锅炉入口的温度可有效提高回收效率和蒸汽发电效率，充分体现了“温度对口、梯级利用、高效转化”的原则，在不影响烧结矿冷却机工艺生产的前提下能最大限度的利用烧结矿废热气余热，同时有利于环境保护和稳定烧结余热回收等特点。通过烧结冷却高温段B的冷却废气采用全封闭闭式强制多次循环，以提高废气入口温度和锅炉入口温度，从高温段多次循环过后的热废气经过高温风道7进入除尘器8，经除尘后进入过热器9，再进入双压余热锅炉11进行换热，换热后的低温烟气进入引风机13加压，然后进入混合器14；来自烧结机入口低温段A的低温废气经过第一低温风道6进入除尘器8除尘后，然后也进入混合器14；经混合器14混合后进入降膜蒸发器17进行蒸发换热，完成强化换热后的低温废气，进入循环风机15加压，然后依次进入烧结机出口低温段A、烧结机冷却高温段B，实现废气循环。烧结机冷却高温段B和烧结机入口低温段A的进风道分别设置鼓风机4，循环风机15的出口风道尾部上设置烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25。
基于降膜蒸发器的有机朗肯循环（ORC）系统包括降膜蒸发器17、分离器18、螺杆膨胀机19、发电机20、凝汽器21、冷却塔22、循环水泵23、工质循环泵24、热泵16，低温余热发电的载热工质采用低沸点有机工质，有机工质经过凝结泵24加压后到达降膜蒸发器17进口，经预热后在降膜蒸发器17中与低温热源充分换热，之后进入分离器18进行气液分离，被分离的饱和液体工质重新经过工质循环泵进行循环，饱和气态工质进入螺杆膨胀机19中膨胀做功，驱动发电机20发电，螺杆膨胀机19尾部乏汽在凝汽器21内经冷却塔22、循环水泵23组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵24加压和热泵16加热后进入降膜蒸发器17进行下一个循环。
由于采用了以上方案，本发明实现了高效、可靠、最大限度回收利用烧结机废热气余热的目标，并能确保不影响烧结机工艺系统正常生产。
通过烧结冷却高温段的冷却废气采用全封闭闭式强制多次循环，以提高废气入口温度和锅炉入口温度。
余热锅炉采用双压余热锅炉，热废气在余热锅炉11中依次流经中压过热器9、中压蒸发器、中压省煤器、和低压蒸发器，温度降至130±20℃。经给水预热器进入余热锅炉的补水温度在80±10℃，与冷凝水经凝结水泵送入除氧器，除氧后部分进入低压汽包，汽液分离后，低压蒸汽作为补汽式进入汽轮机10，液体水进入低压蒸汽作为补汽进入汽轮机10，液体水进入低压蒸发器进行加热；另一部分除氧水经中压省煤器进入中压汽包12，气液分离后，饱和蒸汽经中压过热器9加热成为中压过热蒸汽进入汽轮机10做功，分离水进入中压蒸发器进行吸热汽化。余热锅炉11同过热器9配套使用，可充分利用高温段热气的热能，通过热能的多极梯度利用取得最高热效率。余热锅炉11中设置的过热器9、中压蒸发器、中压省煤器、低压汽包、中压汽包12和低压蒸发器为双压余热锅炉的常规配置，其与汽轮机10的配合也为本领域的常规技术，本实施例及附图中不再详述。
本发明采用调速循环风机15控制循环冷却风量，并设置鼓风机4以及循环风机15出口的烟气脱硫净化集成系统5和烟囱25，可灵活控制烧结机的冷却效果。高温风道、低温风道同烧结机废气烟囱之间均设有切换阀门，在余热利用系统故障时，可同烧结机原有系统隔离，从而确保无论热能回收系统是否运行，均不影响烧结矿主体工艺的生产。
本发明通过控制循环风机15转速及风门调节（鼓风机4及循环风机15的风门），控制烧结矿冷却机的的废热气道即烟罩与隔板密封处的废气压力，从而减少废热气的外泄。
本实施例中，烧结机3由布料装置1、点火炉2以及烧结机低温段A组成，烧结冷却高温段B及烧结机3的各段均由风道、废热气道即烟罩等组成。鼓风机4通过风道接入烧结矿冷却高温段B，鼓风机4通过风道接入烧结机入口低温段A。
本发明实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。
本实施例与实施例一及实施例二的不同之处主要在于：烧结矿冷却高温段B的冷却废气的换热路线布置方式不同。
实施例四：
图4主要显示出本发明的系统结构关系，其它非主体部分的功能设置不在本技术说明之列。图4中箭头方向表示管道内的介质流向。
如图4所示，一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A、烧结冷却高温段B、除尘器8、过热器9、中压余热锅炉11、中压汽包12、混合器14、基于降膜蒸发器17的有机朗肯循环（ORC）系统、循环风机15、鼓风机4、烟气脱硫净化集成系统5、烟囱25，烧结冷却高温段B的冷却气采用全封闭闭式强制多次循环，以提高废气入口温度和锅炉入口温度，从高温段多次循环过后的冷却气依次通过除尘器8，过热器9，余热锅炉11，引风机13，混合器14；来自烧结机入口低温段A的低温废气经过除尘器8除尘后，进入混合器14；经混合器14混合后依次通过降膜蒸发器17，循环风机15，最终依次回到烧结机冷却高温段B和烧结机入口低温段A，实现热废气循环。烧结机冷却高温段B和烧结机入口低温段A分别设置鼓风机4，循环风机15的出口风道尾部上设置烟气脱硫净化集成系统5、烟囱25。
基于降膜蒸发器的有机朗肯循环（ORC）系统包括降膜蒸发器17、分离器18、螺杆膨胀机19、发电机20、凝汽器21、冷却塔22、循环水泵23、凝结泵24、热泵16，低温余热发电的载热工质采用低沸点有机工质，有机工质经过凝结泵24加压后到达降膜蒸发器17进口，经预热后在降膜蒸发器17中与低温热源充分换热，之后进入分离器18进行气液分离，被分离的饱和液体工质重新经过工质循环泵进行循环，饱和气态工质进入螺杆膨胀机19中膨胀做功，驱动发电机20发电，螺杆膨胀机19尾部乏汽在凝汽器21内经冷却塔22、循环水泵23组成的循环水系统冷却后变为冷凝水，冷凝水再经凝结水泵24加压和热泵16加热后进入降膜蒸发器17进行下一个循环。
所述的循环风机15采用调速风机，鼓风机4为可控式鼓风机，鼓风机4与循环风机15的混合风温通过风量配比调节可灵活控制烧结机的冷却效果。
所述的烧结冷却高温段的冷却气采用全封闭闭式强制多次循环。
本发明在不影响烧结矿冷却效果的前提下，提高循环入口废气的温度和锅炉入口的温度并有效提高回收效率和蒸汽发电效率，最大限度的利用废热气余热品质。
所述的余热锅炉11为双压余热锅炉呈立式布置，设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包、过热器9和回热器，主蒸汽采用补气式双压循环。
所述的低沸点有机工质为烷烃、氟代烷烃等低沸点有机物。为了充分利用不同工质的不同优点，采用混合工质(如异丁烷和异戊烷)也是正在发展的有前途的一种选择。
本实施例中，烧结机3由布料装置1、点火炉2以及烧结机低温段A组成，烧结冷却高温段B及烧结机3的各段均由风道、废热气道即烟罩等组成。鼓风机4通过风道接入烧结矿冷却高温段B，鼓风机4通过风道接入烧结机入口低温段A。
本发明应用于余热发电技术领域，本发明充分体现了“温度对口、梯级利用、高效转化”的原则，实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提可有效提高烧结余热回收效率，保护环境。
本实施例与实施例一、实施例二及实施例三的不同之处主要在于：烧结矿冷却高温段B的冷却废气的换热路线布置方式不同。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，其特征在于：它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉的气道进口与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；
混合系统包括混合器，混合器的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道连接，混合器的第二分支输入口与余热锅炉的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；
二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统包括降膜蒸发器、分离器、螺杆膨胀机、发电机、凝汽器、冷却塔、循环水泵、凝结泵、热泵，其中，降膜蒸发器的载热工质气体排口、分离器、螺杆膨胀机、凝汽器、凝结泵、热泵和降膜蒸发器的载热工质液体进口通过连接管路依次连接构成循环回路，螺杆膨胀机与发电机传动连接，凝汽器旁接冷却塔和循环水泵构成用于冷却凝汽器的循环水系统；所述分离器的液体出口接入所述凝结泵之后的循环回路。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B的废热气排气口和进气口。
4.根据权利要求3所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：连续换热风道包括在烧结冷却高温段B内排列设置的多个隔板，隔板将烧结冷却高温段B分隔为多个独立冷却腔，每个独立冷却腔上分别设置有独立进气口和独立出气口；独立冷却腔间设置支气管路将不同独立冷却腔的独立进气口和/或独立出气口连接形成多次穿过烧结冷却高温段B的换热路线。
5.根据权利要求4所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：回气风道的尾部上设置烟气脱硫净化集成系统和烟囱。
6.根据权利要求5所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：高温风道和第一低温风道上分别设置除尘器，第二低温风道上设置引风机，回气风道上设置循环风机；
烧结机入口低温段A的进气口处和烧结冷却高温段B的进气口处分别设置鼓风机。
7.根据权利要求6所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：循环风机采用调速风机，鼓风机为可控式鼓风机。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：高温风道和第一低温风道上分别设置切换阀门。
9.根据权利要求1或2所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：降膜蒸发器内加设的载热工质为低沸点有机工质。
10.根据权利要求1或2所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：余热锅炉为呈立式布置的双压余热锅炉，双压余热锅炉内设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包和过热器。
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