CN109182627A - 一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统及方法，属于钢铁行业中的能源回收利用领域，包括高炉、高炉渣储存池、中间储热介质连续注入机、造块机、破碎装置、取热机、分离装置、余热锅炉、发电系统、热空气控制处理系统，高炉与高炉渣储存池相连，高炉渣储存池与造块机相连，中间储热介质连续注入机位于造块机上方，造块机端部通过破碎装置并与取热机相连，分离装置与取热机底部相连接，取热机端部与余热锅炉相连，余热锅炉的空气出口与热空气控制处理系统相连接，余热锅炉的蒸汽出口与发电系统相连接。本发明通过将高炉渣与中间储热介质混合冷却，并对混合物产生的热空气进行回收发电，合理回收利用能源。
Description
技术领域
本发明公开了一种利用高炉显热回收的余热发电系统及其方法，属于钢铁行业的能源回收利用领域。
背景技术
钢铁工业为国民经济的发展提供重要的基础原材料，属于能源、资源消耗大的资源密集型产业，在生产钢铁制品的同时也排放大量的废弃物，对环境造成严重的污染。高炉渣是高炉炼铁的副产品，其排出温度为1400～1600℃，每吨高炉熔渣所含1700MJ的显热，相当于58Kg标准煤热值。截止2016年我国生铁产量约8亿吨。按国内大中型钢铁企业高炉渣铁比约为450kg/t，其高炉产渣量接近3.15亿吨。由此可见，高炉渣显热回收是钢铁企业节能减排的重要途径。
目前我国高炉熔渣处理普遍采用水淬法，即用大量的水冷却高温熔融炉渣。而仅攀西地区采用热泼渣法，即将高温熔融炉渣直接泼到渣坑，经喷水冷却后再粉碎。这些水淬法、热泼渣法每吨渣消耗水量分别为1.0吨(蒸发)和0.3吨，而且因有部分水量透过土壤渗入地下，导致地下水被严重污染；同时冷却过程中每吨渣还向大气中排放硫化物5～250g，造成大气污染。
综上所述，若以全国8亿吨生铁所排的约3.15亿吨渣来计算，以上这些处理方法每年会造成约230亿元的经济损失，并对地下水资源、大气环境产生严重的污染。
因此，高炉渣的显热回收发电处理，既能低污染低消耗处理高热熔渣，又能将热量用于发电从而完成能源的有效利用，就成了处理高热炉渣的一种有效方式。
发明内容
本发明提供一种高炉渣显热回收的余热发电系统和方法。
为实现上述目的，本发明的采用如下技术方案：
包括高炉、高炉渣储存池、中间储热介质连续注入机、造块机、破碎装置、取热机、分离装置、余热锅炉、发电系统及热空气控制处理系统；所述高炉与高炉渣储存池相连，所述高炉渣储存池与造块机相连，所述中间储热介质连续注入机位于造块机上方，所述造块机端部通过破碎装置并与取热机相连，分离装置与取热机底部相连接，所述取热机端部与余热锅炉相连，所述余热锅炉的空气出口与热空气控制处理系统相连接，所述余热锅炉的蒸汽出口与发电系统相连接。
进一步而言，所述中间储热介质连续注入机采用的中间储热介质为直径 30mm的钢球。
进一步而言，所述造块机外设有防护隔热罩。
进一步而言，所述取热机为分段式结构，分为高温风段、中温风段及低温风段，所述高温风段包括第一高温进风口和第一高温出风口，所述中温风段包括第二中温进风口和第二中温出风口，所述低温风段包括第三低温进风口和第三低温出风口，其中取热机的第一高温出风口与第二中温出风口分别与余热锅炉相连，取热机的第三低温出风口与第一高温风进口相连，所述第二中温进风口连接至热空气控制处理系统。
进一步而言，所述发电系统包括汽轮机和发电机，所述汽轮机通过蒸汽管道与余热锅炉相连，所述发电机与汽轮机相连。
进一步而言，所述热空气控制处理系统包括除尘器和烟囱，除尘器的入口与余热锅炉的空气出口相连，除尘器的出口与烟囱相连，除尘器还与第二中温进风口相连。
与上述一种余热发电系统配合使用的利用高炉渣显热回收的余热发电方法，其步骤如下：
1)高温高炉渣从高炉流出后，进入高炉渣储存池，将液态渣倒入造块机中，中间储热介质连续注入机从造块机上方将储热介质落下，储热介质击穿高炉渣的同时迅速吸热使高炉渣凝固；
2)高炉渣与储热介质的混合物通过破碎装置再次破碎，然后将混合物送至取热机，通过取热机将空气与混合物换热后进行余热回收；
3)经取热机换热后的高炉渣与储热介质的混合物通过转运机送往分离装置。
进一步而言，步骤2)中，空气与混合物换热后的高温风和中温风分别经取热机的高温风出风口、中温风出风口通过热风管道进入余热锅炉产生中温中压蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道进入发电系统；所述余热锅炉出口的空气送入热空气控制处理系统；取热机的低温烟气出口与高温烟气进口相连，常温空气通过取热机的第三低温进风口进入取热机。
本发明的有益效果如下：本发明通过“中间储热介质”与高炉渣混合缩短了高炉渣的换热凝固，结合取热机和余热发电，实现了以高炉渣显热回收及利用的目的，得到的高炉渣可用作水泥原料，得到的蒸汽可用于发电。与现有水淬法相比，本发明有效的回收了高炉渣显热，节约了水资源，降低了环境污染；与风淬法相比，本发明利用换热介质实现了高炉渣的快速冷却，提高了系统的经济性。
附图说明
图1为本发明一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统的流程图；
图中标记：1-高炉；2-高炉渣储存池；3-中间储热介质连续注入机；4-造块机；5-破碎装置；6-取热机；7-高温风出口；8-中温风出口；9-低温出风口；10- 第一高温进风口；11-第二中温进风口；12-第三低温风进口；13-分离装置；14- 余热锅炉；15-蒸汽管道；16-汽轮机；17-发电机；18-除尘器，19-烟囱；20-防护隔热罩；21-热空气控制处理系统；22-发电系统。
附具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，利用造块机4和取热机6回收利用高炉渣显热。高炉渣从高炉1流出后进入高炉渣储存池2，将液态渣倒入造块机4中，在造块机4上方设置“中间储热介质”连续注入机3，向造块机4中连续均匀注入储热介质，储热介质是直径30mm左右的钢球，将储热介质以固定的质量比和高度均匀穿透高炉渣；储热介质与高炉渣混合后通过破碎装置5破碎后送入取热机6，在取热机6中混合物与空气换热后进入分离装置13，分离后的储热介质被分离储存，供循环使用，高炉渣集中储存后作为水泥原料使用。
取热机6为分段式结构，第一高温出风口7与第二中温出风口8分别与余热锅炉14的两个进风口相连，从余热锅炉14换热后的空气送往除尘器18，除尘器18通过风机与取热机6的中温烟气进口11相连，实现余风再循环；除尘器18还与烟囱19相连，可调节余风再循环的风量。取热机6的第三低温烟气出口9与第一高温烟气进口10相连，提高空气初温，提高进余热锅炉的进风温度，增加发电量；常温空气通过取热机低温进风口12进入取热机。
余热锅炉14的蒸汽通过锅炉出口去汽轮机16，汽轮机16带动发电机17发电。
本发明将熔融态的高炉渣与“中间储热介质”在造块机4上混合实现高炉渣快速冷却，通过破碎装置5初步破碎后进入取热机6，将空气与高温“中间储热介质”和高温渣块换热进行余热回收，换热后空气进入余热发电系统，同时得到的非晶体状的高炉渣，高炉渣可以作为水泥原料。具体操作步骤为：
1500℃的高炉渣从高炉1流出后，进入高炉渣储存池2，将液态渣倒入造块机4中，注入机3将储热介质从一定高度均匀地落下，击穿高炉渣同时迅速吸热使高炉渣凝固。储热介质作为冷却元件，可提供大范围的接触表面进行传热，从而使高炉渣能够快速冷却，换热后混合物温度为800℃左右。高炉渣与储热介质的混合物通过破碎装置5再次破碎，实现固体尺寸满足取热机6内换热要求，通过提升机将混合物送至取热机6，取热机6设置第一高温风段、第二中温风段和第三低温风段；取热机6换热后的混合物通过转运机送往分离装置13，储热介质被分离储存，供循环使用，非晶体状的高炉渣，集中储存后作为水泥原料使用。换热后的高温风和中温风分别经高温风出风口7、第二中温风出风口8通过热风管道进入余热锅炉14产生中温中压蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道15进入汽轮机16，汽轮机16带动发电机17发电，实现余热回收利用。余热锅炉14出口的空气送入除尘器18。取热机6第一高温风进口10和第二中温风进口11设置余风再循环，将第三低温风出口9的空气送入第一高温风进口10、将除尘器18 出口的空气送入第二中温风进口11。第三低温风进口12为常温空气。
以上所述仅为本发明的一个实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何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权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，其特征在于，包括高炉(1)、高炉渣储存池(2)、中间储热介质连续注入机(3)、造块机(4)、破碎装置(5)、取热机(6)、分离装置(13)、余热锅炉(14)、发电系统(22)及热空气控制处理系统(21)；
所述高炉(1)与高炉渣储存池(2)相连，所述高炉渣储存池(2)与造块机(4)相连，所述中间储热介质连续注入机(3)位于造块机上方，所述造块机(4)端部通过破碎装置(5)并与取热机(6)相连，分离装置(13)与取热机(6)底部相连接，所述取热机(6)端部与余热锅炉(14)相连，所述余热锅炉(14)的空气出口与热空气控制处理系统(21)相连接，所述余热锅炉(14)的蒸汽出口与发电系统(22)相连接。
2.如权利要求1所述的一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，其特征在于，所述中间储热介质连续注入机(3)采用的中间储热介质为直径30mm的钢球。
3.如权利要求1所述的一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，其特征在于，所述造块机(4)外设有防护隔热罩(20)。
4.如权利要求1所述的一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，其特征在于，所述取热机(6)为分段式结构，分为高温风段、中温风段及低温风段，所述高温风段包括第一高温进风口(10)和第一高温出风口(7)，所述中温风段包括第二中温进风口(11)和第二中温出风口(8)，所述低温风段包括第三低温进风口(12)和第三低温出风口(9)，其中取热机(6)的第一高温出风口(7)与第二中温出风口(8)分别与余热锅炉(14)相连，取热机(6)的第三低温出风口(9)与第一高温风进口(10)相连，所述第二中温进风口(11)连接至热空气控制处理系统(21)。
5.如权利要求1所述的一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，其特征在于，所述发电系统(22)包括汽轮机(16)和发电机(17)，所述汽轮机(16)通过蒸汽管道(15)与余热锅炉(14)相连，所述发电机(17)与汽轮机(16)相连。
6.如权利要求1所述的一种利用高炉渣显热回收的余热发电系统，其特征在于，所述热空气控制处理系统(21)包括除尘器(18)和烟囱(19)，除尘器(18)的入口与余热锅炉(14)的空气出口相连，除尘器(18)的出口与烟囱(19)相连，除尘器(18)还与第二中温进风口(11)相连。
7.一种利用高炉渣显热回收的余热发电方法，其特征在于，其步骤如下：
1)高温高炉渣从高炉(1)流出后，进入高炉渣储存池(2)，将液态渣倒入造块机(4)中，中间储热介质连续注入机(3)从造块机(4)上方将储热介质落下，储热介质击穿高炉渣的同时迅速吸热使高炉渣凝固；
2)高炉渣与储热介质的混合物通过破碎装置(5)再次破碎，然后将混合物送至取热机(6)，通过取热机(6)将空气与混合物换热后进行余热回收；
3)经取热机(6)换热后的高炉渣与储热介质的混合物通过转运机送往分离装置(13)。
8.根据权利要求7所述的一种利用高炉渣显热回收的余热发电方法，其特征在于，步骤2)中，空气与混合物换热后的高温风和中温风分别经取热机(6)的高温风出风口(7)、中温风出风口(8)通过热风管道进入余热锅炉(14)产生中温中压蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道(15)进入发电系统(19)；所述余热锅炉(14)出口的空气送入热空气控制处理系统(20)；取热机(6)的低温烟气出口(9)与高温烟气进口(10)相连，常温空气通过取热机(6)的第三低温进风口(12)进入取热机(6)。
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