CN201368447Y - 一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置 - Google Patents

Abstract

一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置，采用高温相变蓄热式干熄钢法对炼钢后成型的钢材或高温轧制后的钢材等初始温度达700～1200℃左右的高温钢物料进行干法冷却，可将蓄热材料分级加热到300～800℃，进入蓄热锅炉制取高中参数过热蒸汽，再驱动汽轮机发电，发电效率可达35～40％以上，同时还可以此高品位能源带动钢铁厂大量存在的低参数蒸汽余热用于发电，进一步提高钢铁厂能源综合利用效率，降低公共电网发电装机容量。在工业领域高效利用高温余热方面具有突破性创新意义，具有节约能源、节约水资源、减少温室气体排放等综合效益，同时具有良好的经济性和实用性。

Description

一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置，属于高温相变蓄热和钢铁厂余热发电技术领域。

背景技术

钢铁生产属高耗能、高污染、高排放行业，我国目前钢铁产量已达5亿吨左右，节能减排压力巨大，同时也存在着巨大的节能潜力。钢铁生产过程中产生了大量余热，如何变废为宝，有效利用这类废热，是钢铁行业提高能源利用效率、降低环境污染的重要途径。

钢铁生产需要耗费大量电能，加剧了公共电网的建设压力，钢铁厂通常设置自备电厂，目前采用高炉煤气余压发电、钢铁冶炼过程中产生的副产煤气等进行余气发电、回收一部分高品位热能进行余热发电等各种余能发电措施，已经逐渐在钢铁行业推广应用，取得了可观的节能减排效益和经济效益，所涉及的余能发电通常由钢铁厂自用，与公共电网形成并网而不上网的关系，相关电力应用技术已经走向成熟。

目前钢铁厂的大量余热是以温度不超过150～200℃的低品位能量形式存在的，此类热源除了作为供热、热力除氧等应用外，大部分由于无法利用而直接排放到室外，不利于能源、水资源和环境保护。

在钢铁炼制、加工流程中，例如在钢水成型后，由于其温度往往高达800～1200℃左右，采用新型干熄钢干法冷却余热回收技术可以将热量回收并获得300～800℃左右的高温热源，可以用量作为高品位能源驱动汽轮机发电，甚至可提升大量低品位能源用于增大发电功率，以获取更多的能源综合利用效益。

同时，目前各类高温及中温相变蓄热材料及其应用近年来得到很大发展，采用300～800℃左右的相变蓄热材料分级储存高品位能量，并连续的向发电工作介质提供驱动热能，将具有良好的技术和经济可行性。

发明内容

本实用新型的目的和任务是，研制一种利用高温钢物料的高品位余热进行发电的系统，采用高温相变蓄热式干熄钢法对炼钢后成型的钢材或高温轧制后的钢材等初始温度达700～1200℃左右的高温钢物料进行干法冷却，同时实现热回收，可获得300～800℃的高温相变蓄热热源，进入蓄热锅炉制取高中参数过热蒸汽，再驱动汽轮机发电，发电效率可达35～40％以上，从而实现利用工艺流程中的“废热”生产高品位能源的目的，同时还可以此高品位能源带动钢铁厂大量存在的低参数蒸汽余热用于发电，进一步提高钢铁厂能源综合利用效率，降低公共电网发电装机容量。

本实用新型的具体描述是：

一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置，由干高温相变蓄热式干熄钢法冷却余热回收部分和余热发电部分两部分组成，其中干熄钢干法冷却余热回收部分包括蓄热锅炉1和若干个相变温度分级的高温相变蓄热模块11，高温钢物料10以此与相变温度从高到低的高温相变蓄热模块11逐级换热，最后进入冷却风道8与冷却循环风进一步换热达到所需的冷却温度，冷却循环风在省煤器2中与从凝汽器6来的循环回水换热，被加热的循环回水进入蓄热锅炉1，利用从高温相变蓄热模块11的取热导热体13加热为高温高压的过热蒸汽，送往汽轮机4，并驱动发电机5发电，汽轮机4发电后的乏汽进入凝汽器6被冷却水冷凝后再次被高温钢物料的余热加热发电。

高温钢物料的初始温度范围为700～1300℃，高温相变蓄热模块11的蓄热温度范围为300～800℃，蓄热锅炉1的过热蒸汽出口的蒸汽压力范围为1～12MPa，温度范围为300℃～550℃，冷却风道8的出气侧进入省煤器2的空气温度范围为150℃～350℃。

由于采用了蓄热技术，上述干熄钢法蓄热锅炉可作为独立热源发电。同时，也可设置辅助热源3作为补充热源或备用热源，以进一步利用钢厂余能资源，提高设备利用率。辅助热源3既可采用作为补燃用的煤气锅炉，也可为钢铁生产工艺流程中大量存在的0.2～0.6MPa低压蒸汽等低参数热源的余热回收装置，其中辅助热源3可设置或者不设置辅助蒸汽管将辅助热源3的低压蒸汽送入汽轮机4的低压级。

本高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置比空气冷却式干熄钢法余热发电装置具有易于实现可持续运行的优点，空气冷却式干熄钢法余热发电装置由于过热蒸汽的产生依赖于高温钢物料的冷却流程，如果由于各种因素的影响导致高温钢物料的冷却间断，由于余热无法储存，因此余热发电也被迫中断，需要采用较为复杂的辅助热源系统。

钢铁厂采用本高温相变蓄热式干熄钢余热发电技术，根据具体钢铁生产和加工工艺流程的不同，每生产1吨钢可发电约25～60kWh，平均约40kWh，如果按照平均电价0.8元计算，即可为钢铁厂节省约32元电费。对于一个年产量500万吨左右的中等钢铁厂而言，采用干熄钢余热发电技术每年可发电2亿kWh左右，每年可节省电费约1.6亿元。如在全国推广该新型技术系统，若一半钢铁生产中采用，每年可发电100亿kWh左右，可为钢铁行业节省电费80亿元，并且相当于少建4个50万kW的燃煤火力电站。据测算，通常建设一个干熄钢余热发电项目的投资回收期约为2～3年左右。因此，本新型技术具有巨大的节能、减排效益，同时具有良好的经济性和实用性。

附图说明

图1是本实用新型的系统示意图。

图1中各部件编号与名称如下：

蓄热锅炉1、省煤器2、辅助热源3、汽轮机4、发电机5、凝汽器6、水泵7、冷却风道8、风机9、高温钢物料10、高温相变蓄热模块11、冷却工作台12、取热导热体13、冷却气态工质进气口C、出气侧D、排气口E、凝汽器冷却进水口E、凝汽器冷却出水口F

具体实施方式

图1是本实用新型的系统示意图。

一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置，由干高温相变蓄热式干熄钢法冷却余热回收部分和余热发电部分两部分组成，其中干熄钢干法冷却余热回收部分包括蓄热锅炉1和若干个相变温度分级的高温相变蓄热模块11，高温钢物料10以此与相变温度从高到低的高温相交蓄热模块11逐级换热，最后进入冷却风道8与冷却循环风进一步换热达到所需的冷却温度，冷却循环风在省煤器2中与从凝汽器6来的循环回水换热，被加热的循环回水进入蓄热锅炉1，利用从高温相变蓄热模块11的取热导热体13加热为高温高压的过热蒸汽，送往汽轮机4，并驱动发电机5发电，汽轮机4发电后的乏汽进入凝汽器6被冷却水冷凝后再次被高温钢物料的余热加热发电。

高温钢物料的初始温度范围为700～1300℃，高温相变蓄热模块11的蓄热温度范围为300～800℃，蓄热锅炉1的过热蒸汽出口的蒸汽压力范围为1～12MPa，温度范围为300℃～550℃，冷却风道8的出气侧进入省煤器2的空气温度范围为150℃～350℃。

由于采用了蓄热技术，上述干熄钢法蓄热锅炉可作为独立热源发电。同时，也可设置辅助热源3作为补充热源或备用热源，以进一步利用钢厂余能资源，提高设备利用率。辅助热源3既可采用作为补燃用的煤气锅炉，也可为钢铁生产工艺流程中大量存在的0.2～0.6MPa低压蒸汽等低参数热源的余热回收装置，其中辅助热源3可设置或者不设置辅助蒸汽管将辅助热源3的低压蒸汽送入汽轮机4的低压级。

需要指出的是，基于目前国家电力生产与应用的实际，钢铁厂所发电量通常只能由钢铁厂自产自用，与公共电网形成并网而不上网的接口方式，由余热发电承担风机等稳定电力负荷，不足部分由公共电网补充，并且当余热发电部分因检修需要等停止运行时，系统可自动无缝切换到公共电网。

Claims (2)

1、一种钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置，由高温相变蓄热式干熄钢干法冷却余热回收和蓄热发电两部分组成，其特征在于所述的干熄钢干法冷却余热回收部分包括蓄热锅炉(1)和若干个相变温度分级的高温相变蓄热模块(11)，蓄热锅炉(1)和高温相变蓄热模块(11)之间通过取热导热体(13)相连，高温相变蓄热模块(11)与置于冷却工作台(12)上的高温钢物料(10)接触，冷却工作台(12)及其上面的高温钢物料(10)被置于冷却风道(8)内部，冷却风道(8)的进气侧通过风机(9)与回风口C相连，冷却风道(8)的出气侧(D)经过省煤器(2)从排气口(E)排出，省煤器(2)的水侧进口与循环回水管相连，水侧出口与蓄热锅炉(1)的水侧进口相连，蓄热锅炉(1)高温蒸汽出口与汽轮发电机(4、5)的蒸汽进口相连，汽轮机(4)的低压蒸汽出口与凝汽器(6)的蒸汽进口相连，凝汽器(6)的冷凝水出口与省煤器(2)或者省煤器(2)与辅助热源(3)组成的联合低位热源的进水侧相连。

2、如权利要求1所述的钢铁生产流程中高温相变蓄热式干熄钢余热发电装置，其特征在于所述的辅助热源(3)可设置或者不设置辅助蒸汽管将辅助热源(3)的低压蒸汽送入汽轮机(4)的低压级，也可不设置辅助热源(3)而只设置蓄热锅炉(1)和省煤器(2)作为独立热源。

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