CN203653589U - 一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，包括高炉冲渣水余热回收装置（1）和低温型有机朗肯循环发电装置（2）；所述低温型有机朗肯循环发电装置（2）包括依次连接成环的储液箱（21）、工质泵（22）、蒸发器（23）、热功动力转换机械（24）和冷凝器（25）；所述高炉冲渣水余热回收装置（1）包括依次连接成环的高炉炉渣粒化装置（11）、沉淀热水池（12）、循环水泵（13）和第一阀门（14）；所述第一阀门（14）两端分别通过进水管路和出水管路与蒸发器（23）的连接，进水管路上设有第二阀门（15），出水管路上设有第三阀门（16）。该设备结构简单、使用方便，可对钢铁企业高炉渣的余热资源进行充分的利用，大大提高了能源利用效率。

Description

一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备

技术领域

本实用新型属于工业余热发电设备领域，特别涉及一种用于钢铁厂高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备。

背景技术

中国目前是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量已连续16年保持世界第一，并且遥遥领先于其他国家。钢铁工业也是重点的耗能大户，钢铁行业能耗约占全国总能耗的15%。目前钢铁行业有近1000多家钢铁厂，2012年全国粗钢产量7.2亿吨，消耗一次能源（标准煤）5.8亿吨，同时消耗电力5364亿度，钢铁行业的电力消耗占全国发电总量的10％左右。钢铁工业中余热资源约占37%，节能空间巨大。

我国高炉冶炼生产排出的高炉渣数量巨大，其含有丰富的热能。从节能与环保以及提高钢铁厂的经济效益的角度来看，对高炉渣的热量进行回收和高炉渣的资源化利用是十分必要的。炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间。每吨渣含（1260～1880）×10³kJ的显热，相当于60kg标准煤的热值。每生产1吨生铁要副产0.3吨高炉渣，1吨钢要副产0.13吨钢渣，以我国的钢铁产量7.2亿吨进行计算，可产生3亿吨以上的高炉渣和转炉渣，其显热量相当于1800万吨标准煤，其节能效益也是显著的，非常具有市场开发潜力。

然而，我国常见的对于高炉渣的处理方法有干渣坑冷却法和水冲渣法，90%的高炉渣都采用水冲渣法处理，得到的水渣用于生产水泥、渣砖、矿渣微粉和隔热填料。高炉渣水淬方式很多，主要处理工艺有：底滤法(OCP)、因巴法(INBA)、拉萨法(RASA)、图拉法(TYNA)等。尽管冲渣工艺在不断的发展，但其技术的核心还是对高炉熔渣进行喷水水淬，冷却、粒化成水渣，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。高炉冲渣水平均水温60-90℃，即使在最寒冷的冬夜仍可保持在50℃左右，由于冲渣水是循环重复使用，温度还会不断增高，对冲渣水废弃能源进行再利用，具有产生很大的经济价值。目前，只有少量的冲渣水余热用于采暖、加热洗澡等，更多的冲渣水的余热资源没有得到充分的利用。就目前应用大量水淬技术情况来看，这部分低温热源显然是被浪费了，如果能回收这部分热量得以重新利用，就可以为社会和企业带来可观的经济、社会和环保效益。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的提供一种用于钢铁厂高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备。

技术方案：本实用新型提供的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，包括高炉冲渣水余热回收装置和低温型有机朗肯循环发电装置；所述低温型有机朗肯循环发电装置包括依次连接成环的储液箱、工质泵、蒸发器、热功动力转换机械和冷凝器；所述高炉冲渣水余热回收装置包括依次连接成环的高炉炉渣粒化装置、沉淀热水池、循环水泵和第一阀门；所述第一阀门两端分别通过进水管路和出水管路与蒸发器的连接，进水管路上设有第二阀门，出水管路上设有第三阀门。

作为优选，还包括发电机，所述发电机与热功动力转换机械连接。

作为改进，还包括第四阀门，所述第四阀门设于沉淀热水池和循环水泵之间。

作为另一种优选，所述蒸发器的蒸发温度为30℃-100℃。

作为另一种优选，所述低温型有机朗肯循环发电装置采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的单一或混合工质作为循环工质。采用这样的工质具有不破坏臭氧层、化学性稳定的优点。

作为进一步优选，所述工质选自丙烷和二氧化碳中的一种或两种。

作为另一种优选，所述冷凝器为水冷装置或风冷装置。

作为另一种优选，所述的热功动力转换机械为汽轮机或膨胀机。

作为进一步优选，所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。

有益效果：该设备结构简单、使用方便，可对钢铁企业高炉渣的余热资源进行充分的利用，大大提高了能源利用效率。

该系统可在我国各钢铁厂企业利用自家的余热建立自备电站，改造钢铁厂产业结构，节能环保双赢，可有效降低钢铁厂的电力消耗及生产成本。能够大大提高能源使用效率，有效的实现节能减排的目的。

附图说明

图1为本实用新型高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于内容。

用于钢铁厂高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，见图1，包括高炉冲渣水余热回收装置1和低温型有机朗肯循环发电装置2。

低温型有机朗肯循环发电装置2包括发电机26和依次连接成环的储液箱21、工质泵22、蒸发器23、热功动力转换机械24、冷凝器25；发电机26与热功动力转换机械24连接。

高炉冲渣水余热回收装置1包括第四阀门17以及依次连接成环的高炉炉渣粒化装置11、沉淀热水池12、循环水泵13和第一阀门14；第一阀门14两端分别通过进水管路和出水管路与蒸发器23的连接，进水管路上设有第二阀门15，出水管路上设有第三阀门16；第四阀门17设于循环水泵13和高炉炉渣粒化装置11之间。

本实用新型中，低温型有机朗肯循环发电装置2的蒸发器23的蒸发温度通过工质的选择和设计控制在30℃-100℃之间的低温区域，更优选60℃-90℃。

热功转换机械24为汽轮机；可选地，也可以选择任意合适的热功转换机械24；优选地，可选用汽轮机或膨胀机，其中，膨胀机包括但不限于涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机和活塞式膨胀机。

本实用新型设备的工作原理是:

该装置在使用时，关闭第一阀门14，开启第二阀门15和第三阀门16，循环水泵13将冲渣水泵入高炉炉渣粒化装置11中冲渣，送入沉淀热水池12中，沉淀热水池12出来的高温冲渣水在蒸发器23中换热，降温后的冲渣水被泵入高炉炉渣粒化装置11冲渣，完成余热回收循环；在余热回收循环过程中，通过调节第四阀门17的流量来改变蒸发器23的换热量，使得沉淀热水池12尽量保持较高的温度，从而提高冲渣水余热发电的效率。在低温型有机朗肯循环发电装置2中，工质被工质泵22从储液箱21中泵入蒸发器23中吸收钢铁厂高炉冲渣水余热后，被加热到亚临界或超临界状态变成压力较高的蒸汽；高压有机蒸汽进入热功动力转换机械24中膨胀做功，带动发电机26发电，乏汽的有机工质进入冷凝器25，冷凝后回到储液箱21，完成发电循环。

若冲渣水温度较低，可开启第一阀门14，关闭第二阀门15和第三阀门16，从而提高冲渣水温度。

将上述低温型有机朗肯循环钢铁厂冲渣水余热发电设备用于不同条件下循环发电。

应用实例一，蒸发器23的蒸发温度为70℃，冷凝器5冷凝温度为20℃,水冷；采用体积比为1:1的丙烷和液态二氧化碳的混合物作为循环工质。

应用实例二，蒸发器23的蒸发温度为60℃，冷凝器5冷凝温度为0℃,风冷；采用液态二氧化碳作为循环工质。适合于的寒冷的北方地区。

应用实例三，蒸发器23的蒸发温度为90℃，冷凝器5冷凝温度为30℃,水冷；采用体积比为2:1的丙烷和液态二氧化碳的混合物作为循环工质。适合于的较热的南方地区。

应用实例四，蒸发器23的蒸发温度为100℃，冷凝器5冷凝温度为10℃,水冷；采用丙烷作为循环工质。适合于的较热的南方地区。

应用实例五，蒸发器23的蒸发温度为30℃，冷凝器5冷凝温度为0℃,风冷；采用液态二氧化碳作为循环工质。适合于的寒冷的北方地区。

以上实例均可实现钢铁厂冲渣水的连续循环发电。

以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，实例中采用工质的比较如表1。

表1低温型有机朗肯循工质的特性

以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，除此之外，本实用新型还可以其他方式实现，在不脱离本实用新型构思及实用新型精神的前提下，任何显而易见的修改及替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：包括高炉冲渣水余热回收装置（1）和低温型有机朗肯循环发电装置（2）；所述低温型有机朗肯循环发电装置（2）包括依次连接成环的储液箱（21）、工质泵（22）、蒸发器（23）、热功动力转换机械（24）和冷凝器（25）；所述高炉冲渣水余热回收装置（1）包括依次连接成环的高炉炉渣粒化装置（11）、沉淀热水池（12）、循环水泵（13）和第一阀门（14）；所述第一阀门（14）两端分别通过进水管路和出水管路与蒸发器（23）的连接，进水管路上设有第二阀门（15），出水管路上设有第三阀门（16）。

2.根据权利要求1所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：还包括发电机（26），所述发电机（26）与热功动力转换机械（24）连接。

3.根据权利要求1所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：还包括第四阀门（17），所述第四阀门（17）设于沉淀热水池（12）和循环水泵（13）之间。

4.根据权利要求1所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：所述蒸发器（23）的蒸发温度为30℃-100℃。

5.根据权利要求1所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：所述低温型有机朗肯循环发电装置（2）采用临界温度100℃以下、沸点在-40℃以下的单一或混合工质作为循环工质。

6.根据权利要求5所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：所述工质选自丙烷和二氧化碳中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：所述冷凝器（25）为水冷装置或风冷装置。

8.根据权利要求1所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：所述的热功动力转换机械（24）为汽轮机或膨胀机。

9.根据权利要求8所述的一种高炉冲渣水余热发电的低温型有机朗肯循环发电设备，其特征在于：所述膨胀机为涡旋式膨胀机、螺杆式膨胀机、离心式膨胀机或活塞式膨胀机。

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