CN115585441A - 一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，包括辊渣区余热回收系统、闷渣区余热回收系统、钢铁厂蒸汽管网、汽轮机发电系统、ORC发电系统、溴化锂制冷系统和供暖系统；辊渣区余热回收系统产生的蒸汽，进入汽轮机发电系统驱动汽轮机发电；或/和，进入溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统；或/和，进入钢铁厂蒸汽管网；或/和，进入供暖系统，为供暖系统提供热量。闷渣区余热回收系统产生的热水，进入ORC发电系统，驱动ORC发电系统发电；或/和，进入溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统；或/和，进入供暖系统，为供暖系统提供热量。本发明可解决辊压破碎‑余热自解有压热闷工艺余热回收的问题，减少资源浪费，降低钢厂碳排放。

Description

一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统
技术领域
本发明涉及余热回收利用技术领域，具体为一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统。
背景技术
钢铁行业在生产过程中产生大量余热。目前，中高品位的余热已被利用殆尽，而低温余热资源的利用率则较低。例如在钢渣有压热闷处理过程中产生的大量非连续性波动蒸汽，由于其温度低、含杂质，无法并入全厂低压蒸汽管网。且该热闷蒸汽的间断性和腐蚀性则对其回收利用造成一定难度，目前只能对空排放。不仅污染环境，且造成水资源和热能资源的极大浪费。
目前，国外对于钢渣余热的利用几乎空白。钢铁在欧美等国的规模相比国内差距很大，钢铁工艺流程又多为短流程，转炉钢渣产量少，对于技术难度较高的钢渣余热回收利用领域，没有过多的关注；亚洲的日、韩等国对钢渣处理及余热回收有一定的研究和实践，但只停留在试验阶段。
对于我国，钢铁企业适合回收利用的高品质余热已经回收殆尽，经济性较低的中低品质余热也进行了一定的回收。国家提出了更为严格的节能减排指标，钢铁企业再次面临生存挑战，挖掘自身的节能潜力、开发相应的余热回收技术是钢铁企业急需完成的课题之一。
我国每年的钢渣产量在1亿吨左右，熔融转炉钢渣温度高达1500-1600℃，具有极高的显热及潜热，且钢渣产量巨大，具有巨大的余热回收潜力。科研工作者和钢铁企业技术人员一直在探索回收钢渣余热的办法，目前没有工业化应用案例。
发明内容
本发明提供一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，解决辊压破碎-余热自解有压热闷工艺余热回收的问题，减少资源浪费，降低钢厂碳排放。
一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，包括辊渣区余热回收系统、闷渣区余热回收系统、钢铁厂蒸汽管网、汽轮机发电系统、ORC发电系统、溴化锂制冷系统和供暖系统；
所述辊渣区余热回收系统产生的蒸汽，进入所述汽轮机发电系统驱动汽轮机发电；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷；或/和，进入所述钢铁厂蒸汽管网作为蒸汽源；或/和，进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量；或/和，进入所述ORC发电系统，驱动ORC发电系统发电；
所述闷渣区余热回收系统产生的热水，进入所述ORC发电系统，驱动ORC 发电系统发电；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷；或/和，进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量。
优选地，所述辊渣区余热回收系统产生的蒸汽进入所述汽轮机发电系统发电后产生的热水通入所述供暖系统，为供暖系统提供热量。
优选地，所述辊渣区余热回收系统产生的蒸汽进入所述ORC发电系统发电后产生的热水可进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷。
优选地，所述闷渣区余热回收系统产生的热水进入所述ORC发电系统发电后产生的热水可进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷。
优选地，连接各个系统的管道上均设置用以调节对应管道的流量的阀门，所述阀门为手动阀门或电动阀门；所述电动阀门的电源均连至控制柜，并通过控制系统自动控制阀门开度。
优选地，所述汽轮机发电系统，包括汽轮机，发电机，汽轮机冷凝器，蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使其叶片转动而带动发电机发电；蒸汽做功后经汽轮机冷凝器冷凝为带有一定温度的热水，可进一步通入供暖系统作为热源。
优选地，所述ORC发电系统，包括蒸发器、冷凝器，液体泵，电机，蒸汽或热水从ORC发电系统的入口端进入蒸发器，同时冷凝器通过液体泵将冷凝介质输送到蒸发器，在蒸发器内，冷凝介质吸收热量并在蒸发器内气化形成高压蒸气，高压蒸气经过透平膨胀机带动电机发电。高压蒸气做功后成为常压蒸气进入冷凝器，以实现循环利用；经过换热的蒸汽或热水可进一步供暖系统和/或溴化锂制冷系统，可进一步通入供暖系统和/或通入溴化锂制冷系统作为热源。本发明具有如下技术效果：
可实现对钢渣余热资源的梯级利用，提升能源利用效率，降低钢铁企业碳排放。余热利用形式多样，可根据需要将发电、制冷和供热有机组合。
具体来说，辊渣区余热回收系统可产生蒸汽，该蒸汽可用于发电、制冷、供暖及并入钢铁厂蒸汽管网；闷渣区余热回收系统可产生热水，该热水可用于发电、制冷和供暖。本发明提供的方案能够有效利用钢渣的余热资源，提升能源利用效率，降低钢铁企业碳排放。
附图说明
图1为本发明系统的原理示意图；
图2为汽轮机发电系统的原理示意图；
图3为ORC发电系统的原理示意图。
编号：1、闷渣区余热回收系统；2、溴化锂制冷系统；3、钢铁厂蒸汽管网； 4、ORC发电系统；401、冷凝器；402、蒸发器；403、电机；404、透平膨胀机 404；405、液体泵；5、供暖系统；6、汽轮机发电系统；601、汽轮机冷凝器；602、汽轮机；603、发电机；7、辊渣区余热回收系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，包括辊渣区余热回收系统7、闷渣区余热回收系统1、钢铁厂蒸汽管网3、汽轮机发电系统6、ORC发电系统4、溴化锂制冷系统2和供暖系统5；
所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽，进入所述汽轮机发电系统6驱动汽轮机发电；或/和，进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2制冷；或/和，进入所述钢铁厂蒸汽管网3作为蒸汽源；或/和，进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量；或/和，进入所述ORC发电系统，驱动ORC发电系统发电；
所述闷渣区余热回收系统1产生的热水，进入所述ORC发电系统4，驱动 ORC发电系统4发电；或/和，进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2制冷；或/和，进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽进入所述汽轮机发电系统6发电后产生的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽进入所述ORC发电系统4 发电后产生的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量；或/和，进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2。
进一步地，所述闷渣区余热回收系统1产生的热水进入所述ORC发电系统4 发电后产生的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量；或/和，进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2。
进一步地，连接各个系统的管道上均设置用以调节对应管道的流量的阀门，所述阀门为手动阀门或电动阀门；所述电动阀门的电源均连至控制柜，并通过控制系统自动控制阀门开度。所述控制系统可进一步选用PLC控制系统，其为常规技术手段，本方案中不做赘述。
作为本发明的一种实施方式，以某规格钢厂为例，钢渣在密闭封罩内辊压、冷却产生蒸汽的过程为：将盛有高温液态熔融钢渣的渣罐经由天车吊运至渣罐倾翻车上，渣罐倾翻车将盛渣渣罐运至密闭工作区域进行倾翻倒渣，将钢渣倒入转运台车上。倾翻完成后由辊压破碎机对高温钢渣进行破碎，同时密闭罩顶部喷淋系统打水冷却将钢渣硬化。辊压破碎机的主体部分是带齿的圆柱形破碎辊，破碎辊按照一定速度旋转，对钢渣进行碾压破碎、搅拌，来回往复运动对钢渣进行对此搅拌辊压破碎。完成后调节速度与台车行走机构运行速度达到匹配后将处理后的钢渣推入下渣口，完成落料。该过程主要是完成熔融钢渣的快速冷却、破碎，每罐钢渣在此阶段的处理时间约为30min，经过此阶段的处理，可将熔融钢渣的温度由1300℃以上冷却至600℃～800℃，粒度破碎之300mm以下。该过程中，可产生大量的蒸汽。
实施例
一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，包括辊渣区余热回收系统7、闷渣区余热回收系统1、钢铁厂蒸汽管网3、汽轮机发电系统6、ORC发电系统4、溴化锂制冷系统2和供暖系统5。所述辊渣区余热回收系统7可产生蒸汽。所述闷渣区余热回收系统1可产生热水。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽进入所述汽轮机发电系统6，驱动汽轮机发电。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽可进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽可进入所述钢铁厂蒸汽管网3。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽可进入所述ORC发电系统4，驱动ORC发电系统4发电。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽进入所述ORC发电系统4 发电后的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量；也可进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2。
进一步地，所述辊渣区余热回收系统7产生的蒸汽进入所述汽轮机发电系统6发电后的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量。
进一步地，所述闷渣区余热回收系统1产生的热水可进入所述ORC发电系统4，驱动ORC发电系统4发电。
进一步地，所述闷渣区余热回收系统1产生的热水可进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2。
进一步地，所述闷渣区余热回收系统1产生的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量。
进一步地，所述闷渣区余热回收系统1产生的热水进入所述ORC发电系统4 发电后的热水可进入所述供暖系统5，为供暖系统5提供热量；也可进入所述溴化锂制冷系统2，驱动溴化锂制冷系统2。
进一步地，连接各个系统的管道上均有用以调节对应管道的流量。所述阀门为手动阀门或电动阀门。所述电动阀门的电源均连至控制柜，并通过控制系统自动控制阀门开度。
钢铁厂蒸汽管网3的入口端需注入蒸汽源，并在需要的位置输出蒸汽，以供钢铁厂各处使用。
汽轮机发电系统6：包括汽轮机602，发电机603，汽轮机冷凝器601，蒸汽进入汽轮机602内膨胀做功，使其叶片转动而带动发电机603发电；蒸汽做功后经汽轮机冷凝器601冷凝为带有一定温度的热水，可进一步通入供暖系统5 作为热源。
ORC发电系统4：包括蒸发器402、冷凝器401，液体泵405，电机403，蒸汽或热水从ORC发电系统4的入口端进入蒸发器402，同时冷凝器401通过液体泵405将冷凝介质输送到蒸发器402，在蒸发器402内，冷凝介质吸收热量并在蒸发器402内气化形成高压蒸气，高压蒸气经过透平膨胀机404带动电机403 发电。高压蒸气做功后成为常压蒸气进入冷凝器401，以实现循环利用；经过换热的蒸汽或热水可进一步供暖系统和/或溴化锂制冷系统，可进一步通入供暖系统和/或通入溴化锂制冷系统作为热源。
溴化锂制冷系统2：包括蒸汽入口端和热水入口端，可接入蒸汽或/和热水，制冷时是通过使制冷剂相变吸热制冷，溴化锂制冷系统为现有技术中的制冷设备，因此本发明中对其具体工作过程不作赘述。
供暖系统5：包括蒸汽入口端和热水入口端，可接入蒸汽或/和热水，进而通过管道输送至用户。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，包括辊渣区余热回收系统、闷渣区余热回收系统、钢铁厂蒸汽管网、汽轮机发电系统、ORC发电系统、溴化锂制冷系统和供暖系统；
所述辊渣区余热回收系统产生的蒸汽，进入所述汽轮机发电系统驱动汽轮机发电；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷；或/和，进入所述钢铁厂蒸汽管网作为蒸汽源；或/和，进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量；或/和，进入所述ORC发电系统，驱动ORC发电系统发电；
所述闷渣区余热回收系统产生的热水，进入所述ORC发电系统，驱动ORC发电系统发电；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷；或/和，进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，所述辊渣区余热回收系统产生的蒸汽进入所述汽轮机发电系统发电后产生的热水通入所述供暖系统，为供暖系统提供热量。
3.根据权利要求1所述的一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，所述辊渣区余热回收系统产生的蒸汽进入所述ORC发电系统发电后产生的热水可进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷。
4.根据权利要求1所述的一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，所述闷渣区余热回收系统产生的热水进入所述ORC发电系统发电后产生的热水可进入所述供暖系统，为供暖系统提供热量；或/和，进入所述溴化锂制冷系统，驱动溴化锂制冷系统制冷。
5.根据权利要求1所述的一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，连接各个系统的管道上均设置用以调节对应管道的流量的阀门，所述阀门为手动阀门或电动阀门；所述电动阀门的电源均连至控制柜，并通过控制系统自动控制阀门开度。
6.根据权利要求1所述的一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，所述汽轮机发电系统，包括汽轮机，发电机，汽轮机冷凝器，蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使其叶片转动而带动发电机发电；蒸汽做功后经汽轮机冷凝器冷凝为带有一定温度的热水，可进一步通入供暖系统作为热源。
7.根据权利要求1所述的一种基于钢渣辊压和热闷工艺的余热资源回收系统，其特征在于，所述ORC发电系统，包括蒸发器、冷凝器、液体泵、电机，蒸汽或热水从ORC发电系统的入口端进入蒸发器，同时冷凝器通过液体泵将冷凝介质输送到蒸发器，在蒸发器内，冷凝介质吸收热量并在蒸发器内气化形成高压蒸气，高压蒸气经过透平膨胀机带动电机发电。高压蒸气做功后成为常压蒸气进入冷凝器，以实现循环利用；经过换热的蒸汽或热水可进一步供暖系统和/或溴化锂制冷系统，可进一步通入供暖系统和/或通入溴化锂制冷系统作为热源。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115200249A (zh) * 2022-06-17 2022-10-18 中国五冶集团有限公司 利用工业余热的溴化锂系统及控制方法

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