CN202470789U - 烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，包括：包括环冷机和余热锅炉的烧结余热回收装置，环冷机的前段设置有取风口，余热锅炉连接至取风口以从取风口获取烟气，烟气在余热锅炉内与工质发生热交换，并经由余热锅炉的主蒸汽出口输出主蒸汽；分别与余热锅炉主蒸汽出口和蒸汽过热炉出口连接的主蒸汽混合装置，用于分别接收并混合余热锅炉主蒸汽与外来蒸汽，余热锅炉主蒸汽的压力和外来饱和蒸汽的压力相匹配；进汽口连接至主蒸汽混合装置的汽轮机，以接收混合后的蒸汽；连接至汽轮机的发电机，以由汽轮机驱动并输出电能。该烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统通过两处蒸汽相互支撑，增加发电系统的稳定性，并且通过集中利用，减少重复建设。

Description

烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统

技术领域

本实用新型涉及热源利用领域，尤其涉及一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统。

背景技术

烧结余热和富余饱和蒸汽均为钢铁企业内常见的余热资源，目前，国内企业一般针对此两种余热资源分别进行回收，分别建设烧结余热发电项目和饱和蒸汽发电项目。

烧结余热发电主要以烧结工段中环冷机排出的高温废气为回收利用对象，利用废气的余热进行发电。图1为现有的烧结余热发电系统的示意图，如图1所示，烧结余热发电系统100包括环冷机101、余热锅炉102、循环风机110、汽轮机103、发电机104、凝汽器105、凝结水泵106、轴封加热器107、除氧器109和给水泵108等。环冷机101上设置有多个取风口，烟气经由环冷机101上的取风口被引出，并送入余热锅炉102。烟气在余热锅炉102内加热给水生产蒸汽，并经循环风机110返送回环冷机101的底部风箱，循环用于烧结矿冷却。蒸汽进入汽轮机103内，以使汽轮机103驱动发电机104输出电能。汽轮机103输出的做功后乏汽经凝汽器105冷却后变成凝结水，经由凝结水泵106和轴封加热器107后送入除氧器109，并由给水泵108送入余热锅炉102，开始下一循环。

对于现有的各种烧结余热发电系统，其主蒸汽参数依赖于环冷机排出的高温烟气的参数，系统运行受到烟气波动的限制。此外，出于烧结工艺及装备特点的原因，环冷机的烟气余热具有一定的波动性。一方面烧结机计划与非计划停机次数较多，短时停机比较频繁；另一方面布料、烧结、卸矿、布风等环节均具有一定的随机性，烟气温度难以稳定，在一定范围内连续波动。对于烧结余热发电项目，受到上游烧结生产波动的限制，系统的不稳定性为该技术领域的关键性问题，在单炉单机项目中尤其突出。

饱和蒸汽发电项目通过设置汽轮发电机组将饱和蒸汽送入汽轮机中进行膨胀做功，以使汽轮机驱动发电机输出电能。该项目利用富余的饱和蒸汽进行发电，工艺流程相对简单。

对于饱和蒸汽发电项目，由于钢铁企业的富余饱和蒸汽生产中转炉蒸汽往往占有相当比例。由于转炉生产具有周期性，其蒸汽生产相应具有周期性波动。当转炉数量较多时，整体的蒸汽生产相对连续，通过蓄热器稳流后参数波动较小；当转炉数量较少时，蒸汽的波动问题较为突出，对回收利用造成困难。

此外，烧结余热发电项目和饱和蒸汽发电项目均属小型发电项目，项目建设范围、主要设备及运行维护方式均大部分重合，项目分别独立建设，某种程度上造成资源的浪费。

因此，需要一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统以解决上述问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统包括：烧结余热回收装置，所述烧结余热回收装置包括环冷机和余热锅炉，所述环冷机的前段设置有取风口，所述余热锅炉连接至所述取风口以从所述取风口获取烟气，所述烟气在所述余热锅炉内与工质发生热交换，并经由所述余热锅炉的主蒸汽出口输出主蒸汽；主蒸汽混合装置，所述主蒸汽混合装置分别与所述主蒸汽出口和饱和蒸汽源连接，用于分别接收并混合所述主蒸汽与所述饱和蒸气源提供的饱和蒸汽，其中，所述主蒸汽混合装置接收的所述主蒸汽的压力和所述饱和蒸汽的压力相匹配；汽轮机，所述汽轮机的进汽口连接至所述主蒸汽混合装置，以接收混合后的蒸汽；以及发电机，所述发电机连接至所述汽轮机，以由所述汽轮机驱动并输出电能。

优选地，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括蒸汽过热炉，所述蒸汽过热炉连接在所述饱和蒸气源与所述主蒸汽混合装置之间，所述蒸汽过热炉用于接收所述饱和蒸汽，并将所述饱和蒸汽加热至与所述余热锅炉主蒸汽的温度相匹配。

优选地，所述主蒸汽的压力低于2MPa。

优选地，所述烧结余热回收装置还包括循环风机，所述循环风机将热交换后的所述烟气从所述余热锅炉输送回所述环冷机。

优选地，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括顺次连接的凝汽器、凝结水泵、水箱、除氧水泵、除氧器和给水泵，其中，所述凝汽器与所述汽轮机连接，所述给水泵与所述余热锅炉连接。

优选地，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括回水泵，所述回水泵连接至所述水箱，以输出多余的凝结水。

优选地，所述余热锅炉上还设置有低压蒸汽出口，所述低压蒸汽出口输出的低压蒸汽的压力小于所述主蒸汽的压力，所述低压蒸汽出口连接至所述汽轮机的补汽口。

优选地，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统包括多套所述烧结余热回收装置。

优选地，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括低压蒸汽混合装置，且每个所述烧结余热回收装置的所述余热锅炉上都设置有低压蒸汽出口，所述低压蒸汽出口输出的低压蒸汽的压力小于所述主蒸汽的压力，所述低压蒸汽在所述低压蒸汽混合装置内混合后输送至所述汽轮机的补汽口。

优选地，所述主蒸汽混合装置和所述低压蒸汽混合装置为汽缸或母管。

本实用新型提供的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，通过使主蒸汽混合装置接收的主蒸汽和饱和蒸气源提供的饱和蒸汽的压力相匹配，将两处蒸汽汇集后统一进行发电，进而将烧结余热和富余的饱和蒸汽综合利用。一方面通过两处蒸汽的相互支撑，增加发电系统的稳定性，另一方面通过集中利用，减少重复建设。

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为现有的烧结余热发电系统的示意图；以及

图2是根据本实用新型一个实施方式的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

本实用新型提供了一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，该系统能够将烧结余热和富余的饱和蒸汽综合利用。图2是根据本实用新型一个实施方式的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200的示意图。下面将结合图2对根据本实用新型的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200进行详细描述。需要说明的是，当提到“顺次连接”或者“连接”多个装置时，此“顺次连接”或者“连接”可以是直接将相邻的装置连接在一起，还可以是在相邻的装置之间连接有中间装置；当提到“直接连接”多个装置时，应当理解为多个装置直接进行连接，即在多个装置之间未连接有中间装置。

烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200包括烧结余热回收装置220、主蒸汽混合装置204、汽轮机205和发电机206。

烧结余热回收装置220包括环冷机201和余热锅炉202。环冷机201的前段设置有取风口a、b。其中，环冷机201的“前段”为环冷机201上能够取出较高温度的烟气的位置，而根据对具体余热回收工艺的要求，取风口a、b可以设置在前段的不同位置处，例如设置在环冷机201前段能够取出温度高于250℃的位置处。此外，虽然图2中示出环冷机201上仅设置两个取风口a、b，但本实用新型并不意欲对取风口的数量进行限制。取风口a、b的位置和数量可以根据实际需要来设置，只要能够满足下游工艺要求即可。为了从取风口a、b获取烟气，余热锅炉202连接至取风口a、b，具体地，余热锅炉202的烟气入口连接至取风口a、b。进入余热锅炉202内的烟气在余热锅炉202内与工质发生热交换，工质转变为蒸汽后可经由余热锅炉202的蒸汽出口送出。烟气在余热锅炉202内换热降温后，可输送回环冷机201的底部，循环提供给环冷机201使用。余热锅炉202上设置有主蒸汽出口c，主蒸汽经由主蒸汽出口c输出以提供给下游汽轮机205来做功。

主蒸汽混合装置204分别与主蒸汽出口c和饱和蒸汽源230连接。主蒸汽混合装置204分别接收来自主蒸汽出口c的主蒸汽和饱和蒸汽源230提供的饱和蒸汽，并将两者在其内混合后提供给汽轮机205使用。作为示例，主蒸汽混合装置204可以为混合汽缸，还可以为分别连接主蒸汽和饱和蒸汽的输送管路的母管，或其它类似装置。其中，主蒸汽混合装置204接收的主蒸汽的压力和饱和蒸汽的压力应当相匹配，以保证两股蒸汽的顺利混合。需要说明的是，主蒸汽与饱和蒸汽的压力相匹配应当理解为主蒸汽与饱和蒸汽的压力设置为能够使主蒸汽与饱和蒸汽被输送至主蒸汽混合装置204内混合并顺利地提供至汽轮机205。

作为示例，所述主蒸汽的压力通常低于2MPa，以保证两股蒸汽的顺利混合。

汽轮机205的进汽口连接至主蒸汽混合装置204，以接收混合后的蒸汽。汽轮机205可以为凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽气式汽轮机、抽气背压式汽轮机或多压式汽轮机等等。本领域的技术人员可以根据需要来选择汽轮机205的种类及技术参数。

发电机206连接至汽轮机205，以由汽轮机205驱动并输出电能。发电机206的种类和型号可以根据汽轮机205进行选择。在主蒸汽混合装置204内混合的蒸汽进入汽轮机205后，在汽轮机205内膨胀做功，以拖动发电机206输出电能。

可见，本实用新型提供的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200，通过使主蒸汽混合装置204接收的主蒸汽和饱和蒸汽的压力相匹配，将两处蒸汽汇集后统一进行发电，进而将烧结余热和富余的饱和蒸汽综合利用。一方面通过两处蒸汽的相互支撑，增加发电系统的稳定性，另一方面通过集中利用，减少重复建设。

进一步，烧结余热回收装置220还包括循环风机211，循环风机211连接在环冷机201与余热锅炉202的烟气出口之间，以将热交换后的烟气从余热锅炉202输送回环冷机201。此外，在循环风机211的上游和下游还可以分别设置补风装置和排风装置，以满足系统正常运行和特殊工况下的调节控制，其中，在图2中未示出补风装置和排风装置，而仅以箭头M和N来表示补风和排风。当然，余热锅炉202的烟气出口排出的低温烟气还可以排入大气中，在排入大气中之前还可以对这些低温烟气进行处理，以避免对环境产生影响。

优选地，烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200还包括蒸汽过热炉203，蒸汽过热炉203连接在饱和蒸汽源230与主蒸汽混合装置204之间。蒸汽过热炉203从饱和蒸汽源230接收饱和蒸汽，并将饱和蒸汽加热至与余热锅炉主蒸汽的温度相匹配。蒸汽过热炉203可以为燃烧式过热炉或通电式过热炉等，并且燃料种类、燃烧方式、通电加热方式和/或换热方式等可以根据需要进行合理选择。通过蒸汽过热炉203将饱和蒸汽加热至与主蒸汽的温度相匹配，以使该烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200能够长时间稳定地运行。所述温度相匹配应当理解为，使两股蒸汽的温度差值达到主蒸汽混合装置材质或性能允许的范围内，以满足两股蒸汽的顺利混合为目的。在达到过热外来蒸汽以满足混合要求的前提下，蒸汽过热炉也可增加自产部分蒸汽的功能。此外，蒸汽过热炉203可以不仅仅对饱和蒸汽源230提供的饱和蒸汽进行加热，还可以具有生产部分蒸汽的功能。

根据本实用新型一个优选实施例，该烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200还包括顺次连接的凝汽器207、凝结水泵208、水箱209、除氧水泵210、除氧器211和给水泵212。其中，凝汽器207与汽轮机207连接，给水泵212与余热锅炉202连接。在汽轮机205内做功后的乏汽进入凝汽器207，并在凝汽器207内凝结成水，凝结水经凝结水泵208输送至水箱209。除氧水泵210从水箱209抽取凝结水送至除氧器211，以除去凝结水中的溶解氧及其它气体，防止相关部件受到腐蚀。经过除氧器211后的锅炉给水由给水泵212抽送至余热锅炉202，这些给水在余热锅炉202内与高温烟气发生热交换并转变为蒸汽，送入汽轮机205内做功，开始下一循环。此外，由于上述循环系统需要不断地从饱和蒸汽源230接收饱和蒸汽，因此，由水箱209提供给余热锅炉202使用的给水仅为水箱209接收的凝结水的一部分，而其余部分(即多余的凝结水)可以经由回水泵213输出，例如送回厂区管网等。

进一步，余热锅炉202上还可以设置有低压蒸汽出口(未示出)，低压蒸汽出口输出的低压蒸汽的压力小于主蒸汽的压力，并且该低压蒸汽出口连接至汽轮机205的补汽口。本领域的技术人员可以根据系统需要来设置余热锅炉202所产蒸汽的级数以及各级蒸汽的参数，只要能够实现该烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200的功能即可。

此外，烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200可以包括多个烧结余热回收装置220，以通过一套或多套汽轮发电机组(主要包括汽轮机204和发电机205)来回收多处烧结余热，进而避免重复建设，并且还能够更有效地提高发电系统的稳定性。进一步，该烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统200还包括低压蒸汽混合装置(未示出)，且每个烧结余热回收装置220的余热锅炉202上都可设置有低压蒸汽出口，低压蒸汽出口输出的低压蒸汽的压力小于主蒸汽的压力。低压蒸汽混合装置分别与多个余热锅炉202的低压蒸汽出口连接，分别接收来自多个余热锅炉的低压蒸汽。多股低压蒸汽在低压蒸汽混合装置内混合后输送至汽轮机205的补汽口。作为示例，低压蒸汽混合装置可以为混合汽缸，还可以为分别连接各余热锅炉的低压蒸汽母管，或其它类似装置。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统包括：

烧结余热回收装置，所述烧结余热回收装置包括环冷机和余热锅炉，所述环冷机的前段设置有取风口，所述余热锅炉连接至所述取风口以从所述取风口获取烟气，所述烟气在所述余热锅炉内与工质发生热交换，并经由所述余热锅炉的主蒸汽出口输出主蒸汽；

主蒸汽混合装置，所述主蒸汽混合装置分别与所述主蒸汽出口和饱和蒸汽源连接，用于分别接收并混合所述主蒸汽与所述饱和蒸气源提供的饱和蒸汽，其中，所述主蒸汽混合装置接收的所述主蒸汽的压力和所述饱和蒸汽的压力相匹配；

汽轮机，所述汽轮机的进汽口连接至所述主蒸汽混合装置，以接收混合后的蒸汽；以及

发电机，所述发电机连接至所述汽轮机，以由所述汽轮机驱动并输出电能。

2.按照权利要求1所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括蒸汽过热炉，所述蒸汽过热炉连接在所述饱和蒸气源与所述主蒸汽混合装置之间，所述蒸汽过热炉用于接收所述饱和蒸汽，并将所述饱和蒸汽加热至与所述余热锅炉主蒸汽的温度相匹配。

3.按照权利要求1所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述主蒸汽的压力低于2MPa。

4.按照权利要求1所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热回收装置还包括循环风机，所述循环风机将热交换后的所述烟气从所述余热锅炉输送回所述环冷机。

5.按照权利要求1所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括顺次连接的凝汽器、凝结水泵、水箱、除氧水泵、除氧器和给水泵，其中，所述凝汽器与所述汽轮机连接，所述给水泵与所述余热锅炉连接。

6.按照权利要求5所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括回水泵，所述回水泵连接至所述水箱，以输出多余的凝结水。

7.按照权利要求1所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述余热锅炉上还设置有低压蒸汽出口，所述低压蒸汽出口输出的低压蒸汽的压力小于所述主蒸汽的压力，所述低压蒸汽出口连接至所述汽轮机的补汽口。

8.按照权利要求1所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统包括多套所述烧结余热回收装置。

9.按照权利要求8所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统还包括低压蒸汽混合装置，且每个所述烧结余热回收装置的所述余热锅炉上都设置有低压蒸汽出口，所述低压蒸汽出口输出的低压蒸汽的压力小于所述主蒸汽的压力，所述低压蒸汽在所述低压蒸汽混合装置内混合后输送至所述汽轮机的补汽口。

10.按照权利要求9所述的烧结余热与饱和蒸汽综合利用系统，其特征在于，所述主蒸汽混合装置和所述低压蒸汽混合装置为汽缸或母管。

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