CN203615314U - 一种半密闭矿热炉节能利用新系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种半密闭矿热炉节能利用新系统，包括改造后的半密闭矿热炉、煤气锅炉系统、煤气处理系统、汽轮机发电系统以及辅助系统。采用的技术方案为：经改造后的半密闭矿热炉尾气中含有大量可燃气体和粉尘，先通过尾气净化系统后进入燃气锅炉利用，烟风依次经过高温过热器、低温过热器、一级省煤器、二级省煤器、空气预热器最后由引风机送至烟囱排放。本实用新型不仅一定程度上降低矿热炉冶炼的能耗，而且在节能方面与未改造前利用余热锅炉回收余热相比也有着相当大的优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半密闭矿热炉节能利用新系统，属于铁合金厂节能利用技术领域。
背景技术
我国是世界第一铁合金生产大国，2010年全国铁合金产量2435.5万t，同比增长10.23％，占世界铁合金总产量的50％以上。我国铁合金行业90％左右产品采用矿热炉电热法生产，能源消耗比较高，是国家节能减排的重点行业。铁合金矿热炉一般分3种炉型，第一种是全封闭型，第二种是矮烟罩半封闭型，第三种是高烟罩敞口型。目前，我国绝大多数大中型矿热炉采用矮烟罩半封闭型。
半密闭矿热炉烟气资源利用方式是上一台余热锅炉利用其显热，而针对锰硅和高碳铬铁的冶炼可以把半密闭型改造为密闭型，然后利用密闭型矿热炉炉气的化学热进行资源综合利用，这相比未改造前只能利用尾气显热在节能上要优势的多。以2×25000kVA的锰硅炉为例，半密闭型烟风量240000Nm3/h，温度390℃，配套一汽轮机发电机组（350℃、1.7Mpa）计算发电功率为4343kW，密闭型炉气10400Nm3/h（CO含量70%左右），相比之下，改造后密闭型矿热炉发电量远高于半密闭系统。由此可见改造后经济效果非常明显。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种半密闭矿热炉节能利用新系统，针对目前运行的半密闭锰硅、高碳铬铁矿热炉进行改造，回收炉气进行热电联产，从而大幅度提高锰硅、高碳铬铁冶炼过程中节能，降低企业生产成本。
为实现上述发明目的，本实用新型的系统采用如下技术方案：
一种半密闭矿热炉节能利用新系统，包括改造后的半密闭矿热炉、煤气锅炉系统、煤气处理系统、汽轮机发电系统以及辅助系统，所述煤气处理系统包括一部高温膜式过滤器、氮气罐、氮气调节设备和灰罐，灰罐连接在高温膜式过滤器的底部；所述改造后的半密闭矿热炉外形为全密闭型矿热炉，并且外部增设一套制氮装置和一套原料烘干系统；其中原料干燥系统通过输送皮带与矿热炉的加料装置连接，制氮装置采用独立系统，其产生的氮气一部分与下料管相接，另一部分与所述氮气罐相连；所述煤气锅炉系统包括煤气处理系统和燃气锅炉系统，改造后的半密闭矿热炉与所述高温膜式过滤器相连，高温膜式过滤器通过高温煤气引风机与燃气锅炉系统相连；所述燃气锅炉系统包括燃气锅炉及辅助设施，燃气锅炉内包括燃烧室、高温过热器、低温过热器、高级省煤器、低级省煤器、空气预热器，燃气锅炉的出口通过引风机一路连接至 烟囱，另一路连接原料预热器；所述汽轮机发电系统包括汽轮机和发电机，汽轮机与所述高温过热器相连，所述汽轮机与发电机相连。
所述燃气锅炉为“π”形炉，其一侧为烟气利用室，室内从上到下依次为低温过热器、高级省煤器、低级省煤器、空气预热器、出口烟道；另一侧为燃烧室，室内上部设有高温过热器，燃烧室的内壁设有膜式水冷壁，燃烧室的外部设有点火器，点火器与高温煤气引风机连接。
将改造后矿热炉排放的炉气经高温膜式过滤器后，炉气温度为500℃左右、炉气含尘低于5mg/Nm3。然后由高温煤气引风机送入燃气锅炉内进行利用，部分尾气送入原料余热器中、大部分送入烟囱集中放散。
本实用新型利用煤气锅炉系统代替之前余热锅炉系统，从而进行资源有效利用。其优点如下：
①机械化程度高，全密闭矿热炉采用多料管自动加料，减轻工人的劳动强度；
②改善工作环境，全密闭矿热炉避免了炉门口的热辐射及炉尘，优化了工作环境；
③资源合理利用，全密闭矿热炉产生的炉气（CO）净化后回收利用，降低生产成本；
④短网节能，相比半密闭矿热炉短网系统不受高温影响因此软母线可尽可能靠近电极减少导电管长度，从而降低了短网感抗；
⑤降低电耗，作为高耗能的矿热炉产业，为完成“十二五”规划中节能减排的任务必须对生产进行改造。相比半密闭矿热炉全密闭矿热炉能耗较低；
⑥经过高温膜式过滤器后，其炉气温度变化不大，充分利用了炉气的显热。
本实用新型不仅一定程度上降低矿热炉冶炼的能耗，而且在节能方面与未改造前利用余热锅炉回收余热相比也有着相当大的优势。
附图说明
图1是常规只回收半密闭矿热炉烟气余热发电系统。
图2是本实用新型的一种半密闭矿热炉节能利用新系统。
图中除已经标明的文字外，1-原料预热器；2-下料管；3-改造后密闭矿热炉；4-制氮机；5-氮气储存罐；6-电动蝶阀；7-高温电动蝶阀；8-放散器；9-高温膜式过滤器；10-灰罐；11-氮气罐；12-氮气调节设备；13-高温煤气引风机；14-点火器；15-燃烧室；16-膜式水冷壁；17a-高温过热器；17b-低温过热器；18-汽包；19-高级省煤器；20-低级省煤器；21-空气预热器；22-燃气锅炉；23-引风机；24-烟囱；25-汽轮机；26-发电机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例作进一步说明。
首先对半密闭矿热炉进行改造，把矮烟罩改为全密闭烟罩、对炉盖改造要有一定强度和较好的密封性、根据电极的位置重新布置下料管分布；其次要额外新增加一套制氮装置4和一套原料烘干系统1；其中原料干燥系统1通过输送皮带与矿热炉的加料装置连接，制氮装置4产生的氮气分两部分一部分与下料管2相接，另一部分与高温膜式过滤器9中的氮气瓶相连。
如图2所示，改造后矿热炉的原料先由原料预热器1经输送皮带与矿热炉加料口相连，制氮机4经氮气管道与矿热炉加料口相连；
燃气锅炉22回收利用改造后矿热炉的炉气，其燃气锅炉的点火器14与高温膜式过滤器9通过高温煤气引风机13相连，高温膜式过滤器9通过烟风管道与改造后的矿热炉1相连。
燃气锅炉22为“π”形炉，左侧从上到下依次是低温过热器17b、高级省煤器19、低级省煤器20、空气过热器21，右侧从上到下依次是高温过热器17a、燃烧室15、膜式水冷壁16、点火器14。膜式水冷壁16与锅炉汽包18相连形成闭合回路，高温过热器17出口与汽轮机25主气门相连，汽轮机25与发电机26相连；
辅助系统主要是烟气放散装置，包括引风机23与烟囱24，烟囱24通过引风机23与燃气锅炉烟气出口相连。
本实用新型将半密闭矿热炉改造后变为全密闭型，其排出的高温炉气经过上述的煤气净化冷却系统后温度为500℃左右含尘小于5mg/Nm3，再由煤气引风机送至燃气锅炉进行燃烧利用，其尾气经烟囱集中放散和去预热原料，燃气锅炉产生的高温高压蒸汽被送到汽轮机主气门做功带动发电机发电。
具体工艺流程：
改造后矿热炉的原料先由原料预热器1干燥至水分低于5～6%后经皮带输送到加料口，当加料完毕或在生产中加料管中应充满制氮机4送入的氮气以防止由于空气进入引起的爆炸；
经改造后的矿热炉3出来的炉气达到进入燃气锅炉的条件时关闭电动蝶阀7，让炉气通过煤气净化系统，高温炉气在经过高温膜式过滤器9后炉气温度在500℃左右，含尘小于5mg/Nm3；在系统开车、停车、加料预热时由氮气罐11经氮气调节设备12把氮气输送到过滤器中进行在线吹扫清灰到灰罐10中。
气路系统：高温炉气由高温煤气引风机13送入点火器14中与经空气预热器21加热后的空气混合在燃烧室15内燃烧，燃烧后的烟气在膜式水冷壁16、高温过热器17、高级省煤器19、低级省煤器20、空气预热器21的作用下温度降至150℃左右由引风机23分两路，一路送 至烟囱24排放，一路送至原料预热器1中干燥原料；
蒸汽循环：膜式水冷壁16作为蒸发器布置在燃烧室四周与汽包18组成回路，汽包18内的蒸汽再通过过热器管道与低温过热器17b、高温过热器17a相连，经过热后符合工艺参数的蒸汽送入汽轮机25的主汽门进行做功；
水路循环则是有给水泵送的水先后经过低级省煤器20、高级省煤器19后进入汽包18中。
为了便于对本实用新型的进一步理解，下面以现有2×25000kVA的锰硅炉为例进一步对本实用新型进行描述，但不限于实施例。
表1改造前后节能利用方案对比
由此可见若矿热炉项目没有配套余热发电系统，改造后配套煤气发电系统，提高发电参数则具有不错的效益，具体如下：①当采用同样参数发电，改造后的发电量比之前高11.7%；②当采用中温中压蒸汽参数时，其发电量比半密闭系统约增加22.8%；
以上所述仅为本实用新型一种半密闭矿热炉节能利用新方法的一个优选例实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种半密闭矿热炉节能利用新系统，包括改造后的半密闭矿热炉、煤气锅炉系统、煤气处理系统、汽轮机发电系统以及辅助系统，其特征在于：所述煤气处理系统包括一部高温膜式过滤器（9）、氮气罐（11）、氮气调节设备（12）和灰罐（10），灰罐（10）连接在高温膜式过滤器（9）的底部；所述改造后的半密闭矿热炉（3）外形为全密闭型矿热炉，并且外部增设一套制氮装置（4）和一套原料烘干系统（1）；其中原料干燥系统（1）通过输送皮带与矿热炉的加料装置连接，制氮装置（4）采用独立系统，其产生的氮气一部分与下料管（2）相接，另一部分与所述氮气罐（11）相连；所述煤气锅炉系统包括煤气处理系统和燃气锅炉系统，改造后的半密闭矿热炉（3）与所述高温膜式过滤器（9）相连，高温膜式过滤器（9）通过高温煤气引风机（13）与燃气锅炉系统相连；所述燃气锅炉系统包括燃气锅炉（22）及辅助设施，燃气锅炉（22）内包括燃烧室（15）、高温过热器（17a）、低温过热器（17b）、高级省煤器（19）、低级省煤器（20）、空气预热器（21），燃气锅炉（22）的出口通过引风机（23）一路连接至烟囱（24）排放，另一路去连接原料预热器（1）预热原料；所述汽轮机发电系统包括汽轮机（25）、和发电机（26），汽轮机（25）与所述高温过热器（17）相连，所述汽轮机（25）与发电机（26）相连。
2.根据权利要求1所述的一种半密闭矿热炉节能利用新系统，其特征在于，所述燃气锅炉（22）为“π”形炉，其一侧为烟气利用室，室内从上到下依次为低温过热器（17b）、高级省煤器（19）、低级省煤器（20）、空气预热器（21）、出口烟道；另一侧为燃烧室（15），室内上部设有高温过热器（17a），燃烧室（15）的内壁设有膜式水冷壁，燃烧室（15）的外部设有点火器（14），点火器（14）与高温煤气引风机（13）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140528 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |