CN108955283A - 钢铁渣显热回收发电工艺及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶炼余热再利用技术，具体为一种钢铁渣显热回收发电工艺及系统。解决钢铁冶炼过程中钢铁渣携带的热量回收的问题，采用渣罐接收液态钢、铁渣，运输，热破碎，固态的钢、铁渣装入渣罐，将渣罐吊入压力釜，然后喷水产生蒸汽，高温蒸汽送入蓄热稳压器，最后蒸汽经过调节阀以稳定的流量压力进入汽轮机和发电机组成的发电系统发电。通过该系统，可以将钢铁渣的热能直接把水转化为水蒸汽发电，热交换效率高，通过测算，每吨钢铁渣的显热可以发电约160度，同时冷却后钢铁渣还可用做建材。

Description

钢铁渣显热回收发电工艺及系统
技术领域
本发明涉及冶炼余热再利用技术，具体为一种钢铁渣显热回收发电工艺及系统。
背景技术
我国钢铁冶炼现状：我国是钢铁生产大国，粗钢产量常年位居世界第一，2014 年我国粗钢产量达 8.23 亿吨，约占世界粗钢产量的 49.5%。虽然自 2016 年以来，我国钢铁工业去产能加速，但产量仍然保持在 8 亿吨左右。
钢铁冶炼的主要流程：采矿----选矿（将铁矿石破碎、磁选成铁精粉）---烧结（将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结矿）---冶炼（将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧结矿还原成铁水...生铁，并脱硫）---炼钢（在转炉内高压氧气将铁水升温，通过加入白灰等原料脱磷、去除夹杂，变成钢水）---精炼（用平炉或电炉进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度）---连铸（热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯，也叫钢锭）---轧钢（将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的钢材，如板材、线材、管材等）。
其中关键环节在于冶炼环节，冶炼使用的冶炼高炉，其中要加入：铁矿石、焦炭、石灰石，石英石、白云石等物料，在焦炭燃烧产生的1400℃以上的高温下，铁元素被还原，并且形成铁水流出，剩下的为冶炼后的钢铁渣，这些钢铁渣温度也在1400℃以上。正常情况下，一般情况下钢铁渣都使用水冷处理，将钢铁渣直接和水接触冷却，冷却后的钢铁渣用于制造水泥或建材。水冷处理带来的弊端：首先耗费大量的水资源，其次水冷要产生大量的蒸汽，粉尘，如果直接排向大气，则严重污染空气，最后钢铁渣本身携带的高热值显热被完全浪费。
随着我国经济发展，钢铁产能越来越高，产生的污染和热能浪费总量巨大。随着国家对环保要求越来越严格，技术人员一直在想方案为了解决这个问题。例如将冷却后产生的热水用作供暖；申请号为94107284.3公开了一种钢铁渣显热回收新方法，在该方案中指出，使用液态锡与钢铁渣进行热交换，然后将吸收了热量的液态锡加热水，产生蒸汽再去发电。这种办法指出了可以将钢铁渣的热加热水去产生蒸汽来发电的思路。但是热量通过锡传递，会损失很多，我们要解决的方案是直接利用钢铁渣的热能。
发明内容
本发明为了解决钢铁冶炼过程中钢铁渣携带的热量回收的问题，提供了钢铁渣显热回收发电工艺及系统。
本发明的技术方案是，一种钢铁渣显热回收发电系统，包括压力釜、压力釜喷淋水泵、压力釜喷淋水池、蓄热稳压器、发电机、汽轮机、冷却系统，
压力釜上部通过进水管连接压力釜喷淋水泵，压力釜下部通过出水管连接压力釜喷淋水池，压力釜喷淋水泵连接压力釜喷淋水池， 压力釜上还连接蒸汽管，蒸汽管连接蓄热稳压器、蓄热稳压器连接汽轮机和发电机组成的发电系统，发电系统产生的水连接冷却系统，冷却系统通过自动流量调节阀和压力釜喷淋水池连接。
所述的冷却系统包括低压蒸汽冷却塔，低压蒸汽冷却塔排水泵，凉水塔，冷却塔喷淋水泵，真空泵，低压蒸汽冷却塔下部通过低压蒸汽冷却塔排水泵连接凉水塔，凉水塔通过冷却塔喷淋水泵连接低压蒸汽冷却塔上端，在低压蒸汽冷却塔上连接真空泵。
一种钢铁渣显热回收发电工艺，步骤是：采用渣罐接收液态钢、铁渣，运输，热破碎，固态的钢、铁渣装入渣罐，将渣罐吊入压力釜，然后喷水产生蒸汽，高温蒸汽送入蓄热稳压器，最后蒸汽经过调节阀以稳定的流量压力进入汽轮机和发电机组成的发电系统发电。
通过该系统，可以将钢铁渣的热能直接把水转化为水蒸汽发电，热交换效率高，通过测算，每吨钢铁渣的显热可以发电约160度，同时冷却后钢铁渣还可用做建材。
附图说明
图1为本申请技术方案工艺流程图；
图中：1-压力釜喷淋水泵、2-压力釜喷淋水池、3-气动切断阀、4-渣罐、5-压力釜、6-自动流量调节阀、7-低压蒸汽冷却塔排水泵、8-凉水塔、9-凉水塔补水管、10-冷却塔喷淋水泵、11-单向阀、12-蒸汽调温补水器、13-蓄热稳压器、14-发电机、15-汽轮机、16-低压蒸汽冷却塔、17-真空泵。
具体实施方式
如图1所示意，一种钢铁渣显热回收发电系统，包括压力釜5、压力釜喷淋水泵1、压力釜喷淋水池2、蓄热稳压器13、发电机14、汽轮机15、冷却系统，
压力釜5上部通过进水管连接压力釜喷淋水泵1，压力釜5下部通过出水管连接压力釜喷淋水池2，压力釜喷淋水泵1连接压力釜喷淋水池2， 压力釜5上还连接蒸汽管，蒸汽管连接蓄热稳压器13、蓄热稳压器13连接汽轮机15和发电机14组成的发电系统，发电系统产生的水连接冷却系统，冷却系统通过自动流量调节阀6和压力釜喷淋水池2连接。
所述的冷却系统包括低压蒸汽冷却塔16，低压蒸汽冷却塔排水泵7，凉水塔8，冷却塔喷淋水泵10，真空泵17，低压蒸汽冷却塔16下部通过低压蒸汽冷却塔排水泵7连接凉水塔8，凉水塔8通过冷却塔喷淋水泵10连接低压蒸汽冷却塔16上端，在低压蒸汽冷却塔16上连接真空泵17。
使用本系统时，渣罐4进出压力釜5采用行车或吊车移动。压力釜盖的开关采用液压系统自动完成。压力釜5采用内保温。应尽量减少压力釜的无效空间，以减少蒸汽压力损失。
出压力釜的钢渣经过破碎、磁选，作为建材使用。出压力釜的铁渣经过破碎、磨粉，作为水泥熟料使用。
由于钢渣含钢，冷却后，破碎电耗大，经过热破碎，可以减少破碎电耗。热破碎会损失相当的热量。对于未采用高温热破碎工艺的液态钢铁渣，为了加快液态钢、铁渣的冷却以及降低钢、铁渣冷却后的强度，在压力釜关盖之前，在液态钢、铁渣中插入冷却管。
一种钢铁渣显热回收发电工艺，步骤是：采用渣罐4接收液态钢、铁渣，运输，热破碎，固态的钢、铁渣装入渣罐，将渣罐4吊入压力釜5，然后喷水产生蒸汽，高温蒸汽送入蓄热稳压器13，最后蒸汽经过调节阀以稳定的流量压力进入汽轮机15和发电机14组成的发电系统发电。
最终出压力釜的钢、铁渣温度：80~90℃。产生的热水返回压力釜喷淋或部分用于冬季采暖。
本方案所述的蓄热稳压器13至少使用三个，分别为高温的蓄热稳压器、中温的蓄热稳压器、低温的蓄热稳压器，压力釜5分别连接三个蓄热稳压器13。
本方案还可以采用三个或以上压力釜5并联使用；
随着渣的冷却，蒸汽温度会下降。将蒸汽分为多个压力和温度等级（等级多，热效率高，投资大）比较合理。
一种典型实施例工艺：压力釜初期产生的蒸汽温度超过800℃，经过喷水调温到稳定的600℃，压力：13.5MPa；进入高温高压卵石或混凝土制成的蓄热稳压器。当压力釜产生的蒸汽温度降低到600℃以后，经过喷水调温到稳定的350℃，压力：1.2MPa；进入中温中压卵石或混凝土制成的蓄热稳压器。当压力釜产生的蒸汽温度降低到350℃以后，经过喷水调温到稳定的150℃，压力：0.5MPa；进入低温低压卵石或混凝土制成的蓄热稳压器。三个不同温度压力的蓄热稳压器通过调节阀与汽轮机的对应段进气口相连。压力釜喷淋水以及蒸汽调温喷淋水，通过三个不同压力的水泵提供。压力釜的压力由喷水量控制。
而且由于整个系统没有间壁式换热器，不需要软水。汽轮机出来的低压蒸汽经过冷却塔直接喷淋冷却，再经过水泵升压，去凉水塔冷却即可。由于蒸汽中含有少量的空气等不凝气体，冷却塔需设置真空泵抽气。与蒸汽接触的金属材料需做防氧化处理或采用耐氧化的材质。钢渣中的铁会与水反应产生氢气，由于被蒸汽稀释，不会发生爆炸。

Claims (6)

1.一种钢铁渣显热回收发电系统，其特征在于：包括压力釜（5）、压力釜喷淋水泵（1）、压力釜喷淋水池（2）、蓄热稳压器（13）、发电机（14）、汽轮机（15）、冷却系统，
压力釜（5）上部通过进水管连接压力釜喷淋水泵（1），压力釜（5）下部通过出水管连接压力釜喷淋水池（2），压力釜喷淋水泵（1）连接压力釜喷淋水池（2）， 压力釜（5）上还连接蒸汽管，蒸汽管连接蓄热稳压器（13）、蓄热稳压器（13）连接汽轮机（15）和发电机（14）组成的发电系统，发电系统产生的水连接冷却系统，冷却系统通过自动流量调节阀（6）和压力釜喷淋水池（2）连接。
2.根据权利要求1所述的钢铁渣显热回收发电系统，其特征在于：所述的冷却系统包括低压蒸汽冷却塔（16），低压蒸汽冷却塔排水泵（7），凉水塔（8），冷却塔喷淋水泵（10），真空泵（17），低压蒸汽冷却塔（16）下部通过低压蒸汽冷却塔排水泵（7）连接凉水塔（8），凉水塔（8）通过冷却塔喷淋水泵（10）连接低压蒸汽冷却塔（16）上端，在低压蒸汽冷却塔（16）上连接真空泵（17）。
3.根据权利要求1所述的钢铁渣显热回收发电系统，其特征在于：所述的蓄热稳压器（13）至少使用三个，分别为高温的蓄热稳压器、中温的蓄热稳压器、低温的蓄热稳压器，压力釜（5）分别连接三个蓄热稳压器（13）。
4.根据权利要求1所述的钢铁渣显热回收发电系统，其特征在于：采用三个或以上压力釜（5）并联使用。
5.一种钢铁渣显热回收发电工艺，其特征在于：步骤是：采用渣罐（4）接收液态钢、铁渣，运输，热破碎，固态的钢、铁渣装入渣罐，将渣罐（4）吊入压力釜（5），然后喷水产生蒸汽，蒸汽送入蓄热稳压器（13），最后蒸汽经过调节阀以稳定的流量压力进入汽轮机（15）和发电机（14）组成的发电系统发电。
6.根权利要求5所述的钢铁渣显热回收发电工艺，其特征在于：步骤是：压力釜（5）初期产生的蒸汽温度超过800℃，经过喷水调温到稳定的600℃，压力：13.5MPa；进入高温的高压卵石或混凝土蓄热稳压器，当压力釜产生的蒸汽温度降低到600℃以后，经过喷水调温到稳定的350℃，压力：1.2MPa；进入中温的中压卵石或混凝土蓄热稳压器，当压力釜产生的蒸汽温度降低到350℃以后，经过喷水调温到稳定的150℃，压力：0.5MPa；进入低温低压卵石或混凝土蓄热稳压器，三个不同温度压力的蓄热稳压器通过调节阀与汽轮机的对应段进气口相连。
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