CN116358310A - 一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统 - Google Patents

一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统 Download PDF

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谭平
赵宏伟
刘显晨
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Abstract

本发明公开一种碳素煅烧烟气“冷、热、电”三联供余热利用系统，包括主供电单元、再热供电单元、制冷单元、蒸汽供热单元、循环水单元和分汽缸，其中多个煅烧炉通过母烟道分为两路将烟气分别输入至主供电单元和再热供电单元后经汽轮机供发电机发电，主供电单元和再热供电单元的部分蒸汽输出管路接至分汽缸，分汽缸的蒸汽分别输出至制冷单元、蒸汽供热单元和换热循环单元，换热循环单元输出管路分别接回至主供电单元和再热供电单元，完成煅烧烟气冷、热、电三联供余热循环回收利用。本发明在高效地利用罐式炉烟气的余热，提供稳定可靠冷、热、电三联供系统，减少了热利用过程中能量的损失，实现能源的梯级利用，提高蒸汽发电能力和回收效率。

Description

一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统
技术领域
本发明涉及烟气余热利用技术领域，具体为一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统。
背景技术
铝电解用预焙阳极是铝电解生产的主要材料之一，被称为铝电解槽的“心脏”。 预焙阳极是以石油焦为骨料，沥青为黏结剂制造而成。生石油焦高温煅烧后产生煅后焦，高温煅烧过程中会产生大量800～1050℃的高温烟气。煅后焦经破碎筛分后，与其它物料进行配料，与融化的沥青一起搅拌、混捏成型，再经过烧制、清理后，成为炭素制品的成品。混捏成型及沥青融化过程中是需要加热的，加热介质往往是导热油。所以煅烧过程中所产生的高温烟气余热首先应该满足预焙阳极的加热所需的热量。
目前，余热热管蒸汽锅炉后的蒸汽利用率不高，蒸汽发电能力和效率低，不能高效的转化成其他动力回收利用，例如，一般情况余热热管蒸汽锅炉排出的蒸汽用作浴室用汽等，浴室用汽是间断的，但是余热热管蒸汽锅炉产汽是连续的，浴室不用的时候会造成余热热管蒸汽锅炉中蒸汽外排造成了浪费，或者造成余热热管蒸汽锅炉低负荷运行，低负荷运行的后果就是排烟温度过高，这对系统后面的引风机是非常不利的。
部分碳素厂的办公楼、宿舍等面积较大，在夏天炎热的情况下对冷量需求比较大，以往通常采用分体空调供冷，并没有利用烟气的余热转化能量，这样同样造成能量的浪费。
发明内容
鉴于上述缺点与不足，本发明提供一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，目的是在满足预焙阳极生产所需的热量后，高效地利用剩余烟气的余热，提供稳定可靠冷、热、电三联供系统，减少了热利用过程中能量的损失，实现能源的梯级利用。
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：主供电单元、再热供电单元、制冷单元、蒸汽供热单元、循环水单元和分汽缸，多个煅烧炉通过母烟道分为两路将烟气分别输入至主供电单元和再热供电单元后经汽轮机供发电机发电，主供电单元和再热供电单元的部分蒸汽输出管路接至分汽缸，分汽缸的蒸汽分别输出至制冷单元、蒸汽供热单元和换热循环单元，换热循环单元输出管路分别接回至主供电单元和再热供电单元，完成煅烧烟气冷、热、电三联供余热循环回收利用。
所述主供电单元的余热发电锅炉接收煅烧炉产生的烟气，烟气与换热循环单元输出的除氧水进行换热后转换成蒸汽，蒸汽分为两路，一路输送至汽轮机高压端供发电机发电，另一路经第一减压装置输送至分汽缸。
所述再热供电单元包括余热导热油炉、余热热管蒸汽锅炉、锅炉再热器和除湿装置，其中余热导热油炉接收煅烧炉产生的烟气，烟气经余热热管蒸汽锅炉转换成蒸汽后分为两路，蒸汽一路经第二减压装置输送至分汽缸；另一路输送至锅炉再热器后再分两路，再热的蒸汽一路经除湿装置输送至汽轮机中压端供发电机发电，另一路经第三减压装置输送至分汽缸。
所述汽轮机低压端设置抽气管路连接至分汽缸。
所述换热循环单元包括循环水管路、凝汽器和除氧装置，汽轮机产生的汽-水混合物经管路流至凝汽器，流经凝汽器的循环水管路中的循环水作为凝汽器的冷却介质，将汽-水混合物转化为冷凝水，冷凝水流至除氧装置对其进行除氧操作后形成除氧水，除氧水分为两路分别补入主供电单元的余热发电锅炉和再热供电单元的余热热管蒸汽锅炉。
所述换热循环单元还包括换热器，换热器接收分汽缸输送的蒸汽，循环水管路中的循环水作为换热器的冷却介质，将蒸汽转化为冷凝水，冷凝水流至除氧装置对其进行除氧操作后形成除氧水，除氧水分为两路分别补入主供电单元的余热发电锅炉和再热供电单元的余热热管蒸汽锅炉。
本发明具有以下有益效果及优点：
1、母烟道中高温烟气分别进入余热发电锅炉、余热导热油炉+余热热管蒸汽锅炉，余热发电锅炉产生的主蒸汽进入汽轮机进行发电；余热热管蒸汽锅炉产生的蒸汽进行再热，补入汽轮机中压端进行发电，提高蒸汽发电能力和回收效率；
2、为了保证“冷、热”联供不断、避免汽轮机检修或者事故时无法正常运行，本发明设置备用汽源，主蒸汽和再热蒸汽通过减压装置进入分汽缸进行蒸汽再分配，保证“冷、热”联供稳定运行；
3、利用原有汽轮机循环水系统，将汽轮机循环水作为汽-水换热器的冷却介质，将分汽缸中多余的蒸汽冷却成凝结水，凝结水再补入除氧装置循环使用，达到了循环利用，节约资源的目的；
4、为了防止余热发电锅炉低负荷运行时造成再热蒸汽热度过低，进而造成汽轮机水击的危害，再热蒸汽送入汽轮机前设置除湿装置，保证汽轮机安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明的系统流程图。
其中，1、余热发电锅炉；1.1、锅炉再热器；2、余热导热油炉；3、余热热管蒸汽锅炉；4、汽轮机； 5、发电机；6、凝汽器；7.1、第一减压装置；7.2、第二减压装置；7.3、第三减压装置；8、分汽缸；9、换热器； 10、去汽轮机主蒸汽管路；10.1、去分汽缸减压蒸汽管路；11、低温再热蒸汽管路；11.1、低温再热蒸汽去分汽缸减压蒸汽管路；12、高温再热蒸汽管路；12.1、高温再热蒸汽去分汽缸减压蒸汽管路；13、抽汽管路； 14、去制冷机组蒸汽管路；15、去供热蒸汽管路；16、去换热器蒸汽管路；17、循环水管路；18、除湿装置；19、除氧装置。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。 如图1所示，本发明为一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于，包括：主供电单元、再热供电单元、制冷单元、蒸汽供热单元、换热循环单元和分汽缸，多个煅烧炉通过母烟道分为两路将烟气分别输入至主供电单元和再热供电单元后经汽轮机4供发电机5发电，主供电单元和再热供电单元的部分蒸汽输出管路接至分汽缸8，分汽缸8的烟气分别通过去制冷机组蒸汽管路14输出至制冷单元（本实施例为吸收式制冷机组）、通过供热蒸汽管路15输出至蒸汽供热单元（本实施例为蒸汽供热）和换热循环单元，换热循环单元输出管路分别接回至主供电单元和再热供电单元，完成煅烧烟气冷、热、电三联供余热循环回收利用。
所述主供电单元的余热发电锅炉1接收煅烧炉产生的烟气，烟气与换热循环单元输出的除氧水进行换热后转换成蒸汽，蒸汽分为两路，一路通过去汽轮机主蒸汽管路10输送至汽轮机4高压端供发电机5发电，另一路经第一减压装置7.1后通过去分汽缸减压蒸汽管路10.1输送至分汽缸8。
所述再热供电单元包括余热导热油炉2、余热热管蒸汽锅炉3、锅炉再热器1.1和除湿装置18，其中余热导热油炉2接收煅烧炉产生的烟气，烟气经余热热管蒸汽锅炉3转换成蒸汽后分为两路，蒸汽一路经第二减压装置7.2通过通过低温再热蒸汽去分汽缸减压蒸汽管路11.1输送至分汽缸8；另一路通过低温再热蒸汽管路11输送至锅炉再热器1.1后再分两路，再热的蒸汽一路通过高温再热蒸汽管路12经除湿装置18输送至汽轮机4中压端供发电机5发电，另一路经第三减压装置7.3后通过高温再热蒸汽去分汽缸减压蒸汽管路12.1输送至分汽缸8。
所述汽轮机4低压端设置抽气管路13连接至分汽缸8。
所述换热循环单元包括循环水管路17、凝汽器6和除氧装置19，汽轮机4产生的汽-水混合物经管路流至凝汽器6，流经凝汽器6的循环水管路中17的循环水作为凝汽器6的冷却介质，将汽-水混合物转化为冷凝水，冷凝水流至除氧装置19对其进行除氧操作后形成除氧水，除氧水分为两路分别补入主供电单元的余热发电锅炉1和再热供电单元的余热热管蒸汽锅炉3。
所述换热循环单元还包括换热器9，换热器9接收分汽缸8输送的蒸汽，循环水管路17中的循环水作为换热器9的冷却介质，将蒸汽转化为冷凝水，冷凝水流至除氧装置19对其进行除氧操作后形成除氧水，除氧水分为两路分别补入主供电单元的余热发电锅炉1和再热供电单元的余热热管蒸汽锅炉3。
本发明的使用流程及原理为：主供电单元和再热供电单元分别接收煅烧炉烟气和换热循环单元输出的除氧水，余热发电锅炉1和余热热管蒸汽锅炉3的高温烟气与除氧水换热，得到热蒸汽进入汽轮机4，汽轮机4高压端和中压端的蒸汽热能转化到机械能再转化到电能进行发电；汽轮机4抽出的蒸汽至分汽缸8后分别输入至制冷单元、蒸汽供热单元进行制冷或供热；减压后的蒸汽作为汽轮机抽气的备用气源保证制冷单元、蒸汽供热单元进行制冷或供热。

Claims (6)

1.一种碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于：包括主供电单元、再热供电单元、制冷单元、蒸汽供热单元、循环水单元和分汽缸，其中多个煅烧炉通过母烟道分为两路将烟气分别输入至主供电单元和再热供电单元后经汽轮机供发电机发电，主供电单元和再热供电单元的部分蒸汽输出管路接至分汽缸，分汽缸的蒸汽分别输出至制冷单元、蒸汽供热单元和换热循环单元，换热循环单元输出管路分别接回至主供电单元和再热供电单元，完成煅烧烟气冷、热、电三联供余热循环回收利用。
2.根据权利要求1所述的碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于：所述主供电单元的余热发电锅炉接收煅烧炉产生的烟气，烟气与换热循环单元输出的除氧水进行换热后转换成蒸汽，蒸汽分为两路，一路输送至汽轮机高压端供发电机发电，另一路经第一减压装置输送至分汽缸。
3.根据权利要求1所述的碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于：所述再热供电单元包括余热导热油炉、余热热管蒸汽锅炉、锅炉再热器和除湿装置，其中余热导热油炉接收煅烧炉产生的烟气，烟气经余热热管蒸汽锅炉转换成蒸汽后分为两路，蒸汽一路经第二减压装置输送至分汽缸；另一路输送至锅炉再热器后再分两路，再热的蒸汽一路经除湿装置输送至汽轮机中压端供发电机发电，另一路经第三减压装置输送至分汽缸。
4.根据权利要求1所述的碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于：所述汽轮机低压端设置抽气管路连接至分汽缸。
5.根据权利要求1所述的碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于：所述换热循环单元包括循环水管路、凝汽器和除氧装置，汽轮机产生的汽-水混合物经管路流至凝汽器，流经凝汽器的循环水管路中的循环水作为凝汽器的冷却介质，将汽-水混合物转化为冷凝水，冷凝水流至除氧装置对其进行除氧操作后形成除氧水，除氧水分为两路分别补入主供电单元的余热发电锅炉和再热供电单元的余热热管蒸汽锅炉。
6.根据权利要求5所述的碳素煅烧烟气冷、热、电三联供余热利用系统，其特征在于：所述换热循环单元还包括换热器，换热器接收分汽缸输送的蒸汽，循环水管路中的循环水作为换热器的冷却介质，将蒸汽转化为冷凝水，冷凝水流至除氧装置对其进行除氧操作后形成除氧水，除氧水分为两路分别补入主供电单元的余热发电锅炉和再热供电单元的余热热管蒸汽锅炉。
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