CN112985093A - 一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术，包括该方法包括：步骤S1:收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，非供暖季制备热水，作为有机朗肯循环ORC发电系统使用；步骤S2:收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，供暖季制备热水，作为供暖系统使用；步骤S3:收集收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，消除环冷机烟气无组织排放。本发明的有益效果是，本发明收集利用了烧结环冷机中尾部区域的中低温烟气余热，不仅在供暖季用于供暖，还能在非供暖用于发电，实现全年有效利用烧结环冷机中低温烟气余热，大大提高了烧结环冷机余热利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及工业余热深度利用领域，特别是一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术。
背景技术
我国是钢铁生产大国，2020年全国钢产量超10亿吨。然而钢铁企业中的余热资源回收利用率却很低，大约为15％。其中，高温余热绝大部分已经被回收利用，回收率为44.4％；其次是中温余热资源，其约占总余热量的35％左右，回收率为30.2％；然而低温余热资源的回收率却不足2％，目前基本上没有被回收利用。现有炼铁系统能耗占钢铁生产总能耗的69.41％，其中烧结工序能耗约占整个钢铁企业能耗的9％～12％，仅次于炼铁工序。烧结工艺的热能约50％以烧结烟气和冷却机废气的形式排入大气。根据相关统计数据，目前我国的烧结工序的余热回收率不足30％，基本都集中在烧结环冷机中高温烟气余热回收，而中低温烟气回收利用甚少。烧结环冷机中低温废烟气的直接对外排放，不仅造成能源浪费，也对环境造成严重污染。
随着我国对钢铁行业环保标准的不断提高、范围不断扩大，烧结环冷机中低温烟气无组织排放的治理迫在眉睫。由于中低温烟气余热品质较低，供暖季可以利用制备热水采暖，而非供暖无其他利用途径，只能直接排放，烧结环冷机中低温余热全年平均利用效率极低。因此，怎样提高烧结环冷机中低温余热全年利用效率，并治理烧结环冷机中低温烟气无组织排放的环保难题，是本领域系统人员需要解决的系统问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术，该方法包括：
步骤S1:收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，非供暖季制备热水，作为有机朗肯循环ORC发电系统使用；
步骤S2:收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，供暖季制备热水，作为供暖系统使用；
步骤S3:收集收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，消除环冷机烟气无组织排放。
优选的，所述中低温烟气的温度范围是100℃～300℃。
一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电系统，包括：烟水换热器、烟水换热器、循环风机、循环风机、鼓风机、除尘器、后烟风管道、后烟风管道、前烟风管道、前烟风管道、烟风管道以及有机朗肯循环ORC发电系统；
所述有机朗肯循环ORC发电系统包含：蒸发器、透平机、冷凝器、工质泵、冷却塔。
优选的，环冷机三段热烟气通过前烟风管道进入烟水换热器，与ORC发电系统热源回水换热，将ORC发电系统热源回水加热，从烟水换热器出来的冷却烟气经循环风机重新经后烟风管道送入环冷机三段，而ORC发电系统热源回水被加热后汇入到ORC发电系统管网中；环冷机四段热烟气通过前烟风管道进入烟水换热器，与ORC发电系统热源回水换热，将ORC发电系统热源回水加热，从烟水换热器出来的冷却烟气经循环风机重新经后烟风管道送入环冷机四段，而ORC发电系统热源回水被加热后汇入到ORC发电系统管网中。
优选的，环冷机四段热烟气通过烟风管道进入环冷机三段，热烟气再次被加热到更高温度，热烟气经前烟风管道进入烟水换热器，与ORC发电系统回水换热，将ORC发电系统回水加热，从烟水换热器出来的冷却烟气经循环风机送入环冷机四段，而ORC发电系统回水被加热后回到ORC发电系统管网中。
.一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效采暖系统，包括：烟水换热器、烟水换热器、循环风机、循环风机、鼓风机、除尘器、后烟风管道、后烟风管道、前烟风管道、前烟风管道。
优选的，环冷机三段热烟气通过前烟风管道进入烟水换热器，与采暖回水换热，将采暖水加热后从烟水换热器出来的冷却烟气经循环风机重新经后烟风管道送入环冷机三段，而采暖水被加热后汇入到采暖系统管网中；环冷机四段热烟气通过前烟风管道进入烟水换热器，与采暖回水换热，将采暖水加热后从烟水换热器出来的冷却烟气经循环风机重新经后烟风管道送入环冷机四段，而采暖水被加热后汇入到采暖系统管网中。
.一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的备用系统，包括：鼓风机、除尘器。
优选的，环冷机五段鼓风机根据烧结矿量冷却情况来确定是否开启，环冷机五段热烟气部分或全部作为环冷机四段、三段的补充冷却气，或者冷却矿料后的热烟气经除尘器除尘后经烟囱排向大气。
利用本发明的技术方案制作的一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术，本发明收集利用了烧结环冷机中尾部区域的中低温烟气余热，不仅在供暖季用于供暖，还能在非供暖用于发电，实现全年有效利用烧结环冷机中低温烟气余热，大大提高了烧结环冷机余热利用效率。本发明利用烧结环冷机中低温烟气闭式自循环系统，实现中低温烟气不对外或少量对外排放，消除了环冷机中低温烟气无组织排放的环保难题，是一种用节能的方法实现环保治理的系统。
附图说明
图1非供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用发电系统；
图2供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用供暖系统；
图中，1、烟水换热器；2、烟水换热器；3、后烟风管道；4、后烟风管道；5、循环风机；6、循环风机；7、前烟风管道；8、前烟风管道；9、鼓风机；10、除尘器；11、烟风管道；12、蒸发器；13、透平机；14、冷凝器；15、工质泵；16、冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-2所示，一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术。
本发明提供一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术，不仅提高环冷机中低温烟气利用效率，而且消除环冷机烟气无组织排放。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明所述环冷机中低温烟气余热利用消除烟气无组织排放高效发电技术作进一步详细地说明。
图1是本发明实施例所述非供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用发电系统图；图2是本发明实施例所述供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用供暖系统图。
本发明实施例所述非供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用发电系统是以环冷机三段、四段中低温烟气闭式自循环系统为基础，在环冷机上烟罩设置前烟风管道，收集环冷机中低温烟气，连通至换热器以制备热水用于有机朗肯循环ORC发电。
为了尽可能多的收集环冷机中低温烟气，且减少前烟风管道阻力，可以在环冷机上烟罩设置多个取风口，收集的烟气经汇集后进入换热器中。
所述非供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用发电系统中有机朗肯循环ORC发电系统，换热器制备的热水作为ORC发电系统热源，与蒸发器中的有机工质换热，换热后的热水回到换热器再次利用。
所述非供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用发电系统，环冷机三段、四段烟气闭式自循环既可以采用并联系统，也可以采用串联系统。
本发明实施例所述供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用供暖系统是以环冷机三段、四段中低温烟气再循环为基础，在环冷机上烟罩设置前烟风管道，收集环冷机中低温烟气，连通至换热器以制备热水用于供暖。
在所述供暖季烧结环冷机中低温烟气余热利用供暖系统，环冷机三段、四段烟气再循环采用并联系统。
本发明还提供一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的备用系统，用于保证利用环冷机中低温烟气余热的同时烧结矿料能被冷却到所需温度。
以上所述仅为本发明所述一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术的优选实施方式，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。
实施例1
360㎡烧结机：烧结环冷机三段中低温热烟气温度200℃～300℃，四段中低温热烟气温度100℃～200℃，经环冷机上烟罩烟风管道收集热烟气，经换热器制取热水24MW；冷却后的烟气经循环风机被送回环冷机底部风箱，用于再次冷却矿料。
烧结环冷机中低温烟气余热回收制取的24MW热水，非供暖季用于有机朗肯循环ORC发电，发电功率2.4MW。
烧结环冷机中低温烟气制取的24MW热水，供暖季直接用于采暖。
在夏季极端天气，烧结环冷机启用消除烧结环冷机烟气无组织排放的备用系统，增开环冷机五段鼓风机和除尘器，将矿料降低到100℃。少量烟气经除尘器除尘后排入大气。
实施例2
265㎡烧结机：烧结环冷机三段中低温热烟气温度200℃～300℃，四段中低温热烟气温度100℃～200℃，经环冷机上烟罩烟风管道收集热烟气，经换热器制取热水17MW；冷却后的烟气经循环风机被送回环冷机底部风箱，用于再次冷却矿料。
烧结环冷机中低温烟气余热回收制取的17MW热水，非供暖季用于有机朗肯循环ORC发电，发电功率1.7MW。
烧结环冷机中低温烟气制取的17MW热水，供暖季直接用于采暖。
在夏季极端天气，烧结环冷机启用消除烧结环冷机烟气无组织排放的备用系统，增开环冷机五段鼓风机和除尘器，将矿料降低到100℃。少量烟气经除尘器除尘后排入大气。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电技术，其特征在于，该技术包括：收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，非供暖季制备热水，作为有机朗肯循环ORC发电系统使用；收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，供暖季制备热水，作为供暖系统使用；收集收集烧结环冷机中低温烟气余热，采用中低温烟气闭式自循环，消除环冷机烟气无组织排放。
2.如权利要求1所述的技术，其特征在于：所述中低温烟气的温度范围是100℃～300℃。
3.一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效发电系统，其特征在于，包括：烟水换热器(1)、烟水换热器(2)、循环风机(5)、循环风机(6)、鼓风机(9)、除尘器(10)、后烟风管道(3)、后烟风管道(4)、前烟风管道(7)、前烟风管道(8)、烟风管道(11)、有机朗肯循环ORC发电系统(蒸发器(12)、透平机(13)、冷凝器(14)、工质泵(15)、冷却塔(16))。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：环冷机三段热烟气通过前烟风管道(7)进入烟水换热器(1)，与ORC发电系统热源回水换热，将ORC发电系统热源回水加热，从烟水换热器(1)出来的冷却烟气经循环风机(3)重新经后烟风管道(5)送入环冷机三段，而ORC发电系统热源回水被加热后汇入到ORC发电系统管网中；环冷机四段热烟气通过前烟风管道(8)进入烟水换热器(2)，与ORC发电系统热源回水换热，将ORC发电系统热源回水加热，从烟水换热器(2)出来的冷却烟气经循环风机(4)重新经后烟风管道(6)送入环冷机四段，而ORC发电系统热源回水被加热后汇入到ORC发电系统管网中。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：环冷机四段热烟气通过烟风管道(11)进入环冷机三段，热烟气再次被加热到更高温度，热烟气经前烟风管道(7)进入烟水换热器(1)，与ORC发电系统回水换热，将ORC发电系统回水加热，从烟水换热器(1)出来的冷却烟气经循环风机(3)送入环冷机四段，而ORC发电系统回水被加热后回到ORC发电系统管网中。
6.一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的高效采暖系统，其特征在于，包括：烟水换热器(1)、烟水换热器(2)、循环风机(5)、循环风机(6)、鼓风机(9)、除尘器(10)、后烟风管道(3)、后烟风管道(4)、前烟风管道(7)、前烟风管道(8)。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：环冷机三段热烟气通过前烟风管道(7)进入烟水换热器(1)，与采暖回水换热，将采暖水加热后从烟水换热器(1)出来的冷却烟气经循环风机(3)重新经后烟风管道(5)送入环冷机三段，而采暖水被加热后汇入到采暖系统管网中；环冷机四段热烟气通过前烟风管道(8)进入烟水换热器(2)，与采暖回水换热，将采暖水加热后从烟水换热器(2)出来的冷却烟气经循环风机(4)重新经后烟风管道(6)送入环冷机四段，而采暖水被加热后汇入到采暖系统管网中。
8.一种消除烧结环冷机烟气无组织排放的备用系统，其特征在于，包括：鼓风机(9)、除尘器(10)。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：环冷机五段鼓风机(9)根据烧结矿量冷却情况来确定是否开启，环冷机五段热烟气部分或全部作为环冷机四段、三段的补充冷却气，或者冷却矿料后的热烟气经除尘器(10)除尘后经烟囱排向大气。
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| CN113932620A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-14 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种烧结环冷机烟气余热利用的装置及方法 |
| CN114001559A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-02-01 | 北京新世翼节能环保科技股份有限公司 | 烧结机烟气余热深度利用发电系统及方法 |
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