CN202692720U - 一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：所述的余热发电系统，将整个回转窑-矿热电炉冶炼过程中存在的矿石干燥、电炉冶炼粗制镍铁、转炉精炼、熔渣处理工艺中出现的矿热电炉烟气余热、回转窑烟气余热、矿热电炉熔渣余热和精炼转炉烟气余热与同一个由余热锅炉和汽轮机构成的余热发电系统组合在一起而构成；形成矿热电炉烟气余热利用子系统、回转窑烟气余热利用子系统、矿热电炉熔渣余热利用子系统和精炼转炉烟气余热利用子系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种金属冶炼余热利用方法或装置，尤其是指一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统；属于环保能源技术领域。
背景技术
目前以氧化镍矿为原料生产原生镍的冶炼工艺可以分为火法冶金和湿法冶金两种，回转窑－矿热电炉熔炼工艺即RKEF冶炼工艺为火法冶金的一种。RKFE冶炼工艺矿石基本工艺流程如下：
氧化镍矿石预烘干燥处理（干燥窑）和还原剂的准备→回转窑干燥、煅烧至600~900℃，并选择性还原→封闭热装入矿热电炉进一步还原、冶炼→粗制镍铁的炉外脱硫→在转炉中脱除硅、磷、炭、硫、锰等杂质→精制镍铁水铸块。
RKEF冶炼工艺的原料、燃料及烟气工艺流程如图2所示：
经回转窑3干燥、焙烧后的矿石在矿热电炉1中通过电弧冶炼，还原分离出粗制镍铁和电炉炉渣，同时产生主含CO（70～75%），H2、CH4可燃成份的低热值高温烟气，经沉降室2灰分沉降后，一部分送入回转窑3与煤粉一并作为燃料干燥、加热、焙烧矿石原料并预还原矿石，后送入干燥窑4干燥矿石原料；另一部分出自矿热电炉1的烟气直接送入干燥窑4并混入煤粉与回转窑3烟气一起干燥矿石原料；烟气经干燥窑4利用后，又经脱硫、除尘处理后、由引风机6从烟囱7排放。
尽管与传统氧化镍的其它冶炼工艺相比，RKEF冶炼工艺已较为先进，能效已大为提高，但此工艺自引进国内应用至今，工艺技术尚在探索阶段，应用尚不完善、成熟，余热利用更是一片空白。目前国内为数不多企业引进并采用此工艺，尽管已取得较大直接工业成果，但整套工艺实际应用中仍存在以下诸多问题：
1、系统冗长，各环节大量漏风，引风机工况不良，系统负压不足，导致矿热电炉负荷不足，很难达到额定负荷；
2、烟管结焦情况严重，火焰外冒时有发生，存在安全隐患；热量大量浪费，煤炭利用能效不高等问题。
上述多种问题的存在，不仅表明该技术在技术性能上具有进一步提高的需要和可能，尤其是如何解决工艺路线中存在的能源利用效率、余热资源回收、节能环保等问题，就成为该行业科技人员迫切需要解决的课题。
实用新型内容
本实用新型的目的：旨在将余热发电系统引入RKEF冶练工艺，既解决本工艺目前在国内遇到的问题，又能回收余热资源，节能环保，提高能源利用率。
本实用新型涉及的回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：将整个回转窑-矿热电炉冶炼过程中存在的电炉冶炼粗制镍铁、矿石干燥、熔渣处理、转炉精炼工艺中出现的矿热电炉烟气余热、回转窑烟气余热、矿热电炉熔渣余热和精炼转炉烟气余热与由至少一个汽轮发电机构成的余热发电系统组合在一起；形成矿热电炉烟气余热利用子系统、回转窑烟气余热利 用子系统、矿热电炉熔渣余热利用子系统和精炼转炉烟气余热利用子系统。
其中：所述的矿热电炉烟气余热利用子系统B，包括矿热电炉1、沉降室2、第一除尘器5.1、第一引风机6.1、第一烟囱7.1和第一余热锅炉8.1，通过输送管线将矿热电炉1、沉降室2、第一余热锅炉8.1、第一引风机6.1和第一烟囱7.1串接构成一个烟气排放路径；矿热电炉低热值高温烟气经再次充分燃烧后，经第一余热锅炉8.1进行热交换后的载热蒸汽送入汽轮机10由发电机11实现余热发电。
所述的回转窑烟气余热利用子系统A，包括回转窑3、干燥室4、第二除尘器5.2、第二引风机6.2、第二烟囱7.2和第二余热锅炉8.2，通过输送管线将回转窑3、第二余热锅炉8.2、第二除尘器5.2、第二引风机6.2和第二烟囱7.2串接构成一个烟气排放路径；回转窑3烟气引入第二余热锅炉8.2进行热交换后的载热蒸汽送入汽轮机10由发电机11实现余热发电。
所述的矿热电炉烟气余热利用子系统B，除了通过管线将烟气接入第一余热锅炉8.1外，同时还通过管线连通回转窑烟气余热利用子系统A中的回转窑3和干燥室4。
所述的AOD精炼转炉烟气余热利用系统D，高温烟气依次经过汽化冷却烟道、余热锅炉，将产生的蒸汽送入汽轮机10补汽发电；烟气经除尘器，由引风机送至烟囱排放。
所述的矿热电炉熔渣余热利用系统C，高温熔渣淬水后产蒸汽，经收集后，依其品位作为主汽或补汽送入汽轮机10发电。
根据以上技术方案提出的这种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，不仅保持了RKEF冶炼工艺在实际使用中的众多优越性能。同时，也为提 高能源利用率、减少环境污染和克服国内引进RKEF冶炼工艺消化吸收中存在的一些问题找到了解决办法。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图；
图2为回转窑-矿热电炉原燃料及烟气工艺流程示意图。
图中：1-矿热电炉 2-沉降室 3-回转窑 4-干燥室 5-除尘器5.1-第一除尘器 5.2-第二除尘器 6-引风机 6.1-第一引风机 6.2-第二引风机 7-烟囱 7.1-第一烟囱 7.2-第二烟囱 8.1-第一余热锅炉8.2-第二余热锅炉 9.1-中压分气缸 9.2-低压分气缸 10-汽轮机 11-发电机 A-矿热电炉烟气余热利用系统 B-回转窑烟气余热利用系统 C-矿热电炉熔渣余热利用系统 D-精炼转炉烟气余热利用系统。
具体实施方式
以下结合说明书附图进一步阐述本实用新型，并给出本实用新型的实施例。
如图1所示的回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：将整个回转窑-矿热电炉冶炼过程中存在的电炉冶炼粗制镍铁、矿石干燥、熔渣处理、转炉精炼工艺中出现的矿热电炉烟气余热、回转窑烟气余热、矿热电炉熔渣余热和精炼转炉烟气余热与由至少一个汽轮发电机构成的余热发电系统组合在一起；形成矿热电炉烟气余热利用子系统B、回转窑烟气余热利用子系统A、矿热电炉熔渣余热利用子系统C和精炼转炉烟气余热利用子系统D。
其中：
所述的矿热电炉烟气余热利用子系统B，包括矿热电炉1、沉降室2、除尘器5.1、第一引风机6.1、第一烟囱7.1和第一余热锅炉8.1，通过输送管线将矿热电炉1、沉降室2、第一余热锅炉8.1、第一引风机6.1和第一烟囱7.1串接构成一个烟气排放路径；矿热电炉低热值高温烟气经再次充分燃烧后，经第一余热锅炉8.1进行热交换后的载热蒸汽送入汽轮机10由发电机11实现余热发电。
所述的回转窑烟气余热利用子系统A，包括回转窑3、干燥室4、第二除尘器5.2、第二引风机6.2、第二烟囱7.2和第二余热锅炉8.2，通过输送管线将回转窑3、第二余热锅炉8.2、第二除尘器5.2、第二引风机6.2和第二烟囱7.2串接构成一个烟气排放路径；回转窑3烟气引入第二余热锅炉8.2进行热交换后的载热蒸汽送入汽轮机10由发电机11实现余热发电。
所述的矿热电炉烟气余热利用子系统B，除了通过管线将烟气接入第二余热锅炉8.1外，同时还通过管线连通回转窑烟气余热利用子系统A中的回转窑3和干燥室4。这样，原RKEF熔炼工艺烟气连接管路仍作为旁通保留，在余热发电系统检修或出现故障时启通旁路，不影响冶炼工艺运行。
所述的AOD精炼转炉烟气余热利用系统D，高温烟气依次经过汽化冷却烟道、余热锅炉，将产生的蒸汽送入汽轮机10补汽发电；烟气经除尘器，由引风机送至烟囱排放。
所述的矿热电炉熔渣余热利用系统C，高温熔渣淬水后产蒸汽，经收集后，依其品位作为主汽或补汽送入汽轮机10发电。
本实用新型中，由于余热发电系统的引入，在不影响RKEF冶炼原工艺的前提下，使原本冗长的燃料及烟风系统变得既相互独立又统一协作，增加了 各环节的可控性，使各工艺设备良好运行，工艺效能可充分发挥。
譬如：由矿热电炉-沉降室-余热锅炉-除尘器-引风机-烟囱构成的矿热电炉烟气余热利用子系统B，本系统相对独立，烟管密封保温，且缩短烟气连接管道，减少漏风及热量损失，引风机工况可控，负荷及负压不足可得到有效解决，烟管冒火情况得到消除。矿热电炉低热值烟气充分燃烧，并使空气过量，降低烟气温度。即可回收热量，又使烟气温度降低，避免结焦。烟气进入余热锅炉回收热能，产生蒸汽发电，提高热资源利用，节能环保。
在采用回转窑—余热锅炉—除尘器—引风机—和烟囱—串接构成的回转窑烟气余热利用子系统A中，回转窑采用煤粉作为燃料，干燥、焙烧矿石；其中碳及燃烧产生的CO作为预还原剂，不再依靠矿热炉烟气，受其影响，回转窑运行变得可控性较强，为系统正常、有效运行创造条件。回转窑烟气送入第一余热锅炉8.1和第二余热锅炉8.2回收热能，产生蒸汽供汽轮发电机发电，回收热资源，节能环保，热资源利用率高。
一般情况下，干燥室4不再采用矿热炉烟气作为热源干燥矿石原料，而采用RK余热锅炉烟气及附加煤粉燃烧作为热源。干燥室热源变得简单可控，且不再有矿热电炉烟气送入干燥窑的沿程余热损失，热量分品位得到充分利用。
回转窑3及干燥室4沿程减少了漏风点，采用相对独立的第二除尘器5.2及第二引风机6.2，不再受矿热电炉工况影响，系统漏风得到控制，设备运行工况可得到改善。
此外，矿热电炉熔渣冷却过程中可回收余热产生两种蒸汽，中温中压过热蒸汽和低温低压过热蒸汽。中温中压蒸汽与EF余热锅炉蒸汽作为主汽进入 汽轮机10，由发电机11发电。
同样，镍铁AOD转炉精炼过程中产生的AOD转炉余热蒸汽亦可根据其压力温度作为汽轮机10的二级补汽并入本系统发电，提高热能利用效率。
本实用新型中，原RKEF冶炼工艺烟气连接作为旁通仍保留，余热发电系统检修或出现故障时启动旁通，不影响冶炼工艺运行。
第一余热锅炉6.1、第二余热锅炉6.2配有相对独立的给水系统，为两台锅炉的运行互不影响创造条件
本实用新型提出的技术方案将RKEF冶炼工艺中能源分品位利用，回收热能，就地产生电能，减少了电能输送过程中的损失，对于冶金行业这样的耗能大户，也是节能的有效途径。
对于冶金行业企业，建设余热发电系统，投资小，见效快，可大幅降低冶金生产能耗，相应地可以大幅提高企业经济效益。对于我国经济和社会的可持续发展，节能是当前一项极为紧迫的任务。节能必须依靠技术，没有相应的技术支持，那么节能减排将成为一句空话。同时RKEF冶炼工艺，引进我国还是初级阶段，它的成熟、完善对于我国冶金行业发展也有着特殊的意义。本实用新型立足于整个RKEF冶炼工艺，创新的引入余热发电技术，对工艺系统的有效安全运行以及能源合理利用做出了积极、有效的探索，对于我国的节能减排以及冶金行业的发展都有极为重要的意义。
Claims (4)
1.一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：将整个回转窑-矿热电炉冶炼过程中存在的电炉冶炼粗制镍铁、矿石干燥、熔渣处理、转炉精炼工艺中出现的矿热电炉烟气余热、回转窑烟气余热、矿热电炉熔渣余热和精炼转炉烟气余热与由至少一个汽轮发电机构成的余热发电系统组合在一起；形成矿热电炉烟气余热利用子系统、回转窑烟气余热利用子系统、矿热电炉熔渣余热利用子系统和精炼转炉烟气余热利用子系统。
2.如权利要求1所述的一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：所述的矿热电炉烟气余热利用子系统，包括矿热电炉（1）、沉降室（2）、第一除尘器（5.1）、第一引风机（6.1）、第一烟囱（7.1）和第一余热锅炉（8.1），通过输送管线将矿热电炉（1）、沉降室（2）、第一余热锅炉（8.1）、第一引风机（6.1）和第一烟囱（7.1）串接构成一个烟气排放路径；矿热电炉低热值高温烟气经再次充分燃烧后，经第一余热锅炉（8.1）进行热交换后的载热蒸汽送入汽轮机（10）由发电机（11）实现余热发电。
3.如权利要求1所述的一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：所述的回转窑烟气余热利用子系统，包括回转窑（3）、干燥室（4）、第二除尘器（5.2）、第二引风机（6.2）、第二烟囱（7.2）和第二余热锅炉（8.2），通过输送管线将回转窑（3）、第二余热锅炉（8.2）、第二除尘器（5.2）、第二引风机（6.2）和第二烟囱（7.2）串接构成一个烟气排放路径；回转窑（3）烟气引入第二余热锅炉（8.2）进行热交换后的载热蒸汽送入汽轮机（10）由发电机（11）实现余热发电。
4.如权利要求2所述的一种回转窑-矿热电炉冶炼工艺的余热发电系统，其特征在于：所述的矿热电炉烟气余热利用子系统，除了通过管线将烟气接入第一余热锅炉（8.1）外，同时还通过管线连通回转窑烟气余热利用子系统中的回转窑（3）和干燥室（4）。
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