CN204002957U - 一种钢铁企业余能综合高效发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种钢铁企业余能综合高效发电系统。包括与转炉蒸汽锅炉蒸汽出口通过转炉蒸汽蓄热器连通的蒸汽加热锅炉，蒸汽加热锅炉燃料入口与副产煤气连通，设置于烧结冷却机的双压余热锅炉，双压余热锅炉设置饱和蒸汽出口和过热蒸汽出口，设置于烧结机上的烧结机余热锅炉，与蒸汽加热锅炉蒸汽出口、双压余热锅炉过热蒸汽出口和烧结机余热锅炉蒸汽出口连通的补汽式汽轮机，双压余热锅炉饱和蒸汽出口与补汽式汽轮机低压段连通，补汽式汽轮机驱动发电机发电。本实用新型具有余能综合利用率高、发电稳定性好、运行维护成本低的特点。

Description

一种钢铁企业余能综合高效发电系统

技术领域

本实用新型属于余能发电技术领域，涉及一种钢铁企业余能综合利用率高、发电能力强、发电稳定性好、运行维护成本低的余能综合高效发电系统。

背景技术

钢铁工业总能耗约占全国总能耗量的15%左右，钢铁生产主要以高温冶炼、加工为主，生产过程中产生大量余热能源，主要来自烧结机烟气显热、红焦显热、转炉烟气及加热炉炉底的余热回收装置等，各种余热资源约占全部生产能耗的68%，目前钢铁生产过程中2/3以上的能量是以废气、废渣和产品余热形式消耗。钢铁企业烧结、转炉炼钢生产过程中产生的大量余能资源，目前较为常用的是利用转炉产生的饱和蒸汽进行生产供热，烧结余热用于助燃空气、预热混合料或利用余热回收装置产生蒸汽，利用烧结冷却风余热进行单独低温余热发电和利用烧结机烧结余热进行单独低温余热发电的模式，而高炉煤气和转炉煤气等副产煤气虽得以较好的利用，但由于各种原因，放散率仍然超过10%。

转炉余热锅炉生产的饱和蒸汽除供生产供热外，由于钢铁企业管网蒸汽一般为过热蒸汽，饱和蒸汽无法直接并网使用，只能对空排放或经过热处理后并入管网，造成能源浪费。而采用饱和蒸汽发电，由于饱和蒸汽温度低，导致系统热效率低，发电量少；而且转炉周期性冶炼导致蒸汽温度、流量的冲击性变化，单独发电时会造成发电不稳定，虽然可以增加蒸汽储热器调节，但转炉的小修也会造成发电停机，影响设备的利用率。

烧结生产线有两部分余热，一是冷却机产生的热风，二是烧结机尾的高温烟气。由于影响烧结余热回收效率的因素很多，如烧结矿的产量、燃烧温度、料层层厚、冷却机的速度、冷却介质的初温和废气流量等，致使烧结低温余热发电工艺存在余热资源利用率底、发电机组作业率底等现象。而烧结余热用于助燃空气、预热混合料或利用余热回收装置产生蒸汽，回收利用效率不高。特别是现阶段伴随着烧结机的大型化，传统的余热利用途径已无法充分利用余热资源，达到效益的最大化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钢铁企业余能综合利用率高、发电能力强、发电稳定性好、运行维护成本低的余能综合高效发电系统。

本实用新型的目的是这样实现的，包括转炉蒸汽锅炉、转炉蒸汽蓄热器、蒸汽加热锅炉、双压余热锅炉、烧结机余热锅炉、补汽式汽轮机、发电机，所述转炉蒸汽锅炉的蒸汽通过转炉蒸汽蓄热器输入蒸汽加热锅炉，所述蒸汽加热锅炉燃料入口与副产煤气连通，所述双压余热锅炉设置于烧结冷却机上，所述双压余热锅炉设置有饱和蒸汽出口和过热蒸汽出口，所述烧结机余热锅炉设置于烧结机上，所述蒸汽加热锅炉蒸汽出口、双压余热锅炉的过热蒸汽出口和烧结机余热锅炉蒸汽出口与补汽式汽轮机高压段连通，所述双压余热锅炉的饱和蒸汽出口与补汽式汽轮机低压段连通，所述补汽式汽轮机驱动发电机发电。

本实用新型将钢铁企业富余的转炉饱和蒸汽、烧结生产线废气、富余高炉煤气和/或转炉煤气等余能资源整合转化为电能。通过将副产煤气燃烧加热，使转炉蒸汽锅炉产生的低温低压饱和蒸汽转变为过热蒸汽，从而增大蒸汽参数，大幅提高蒸汽做功能力，既减少了副产煤气和饱和蒸汽的排放，特别是不达标煤气的放散，又增加发电量；特别是通过在烧结机尾部风箱设置烧结机余热锅炉和在烧结冷却机上设置双压余热锅炉，充分利用烧结机后风箱300~400℃的烟气余热和烧结冷却机废气余热，联合收集热量占整个烧结矿热能消耗23~28%的烧结机烟气和环冷机废气显热，既提高余热回收率，又降低能耗；而且，通过设置双压余热锅炉产生一路饱和蒸汽配合补汽式汽轮机，从而增大汽轮机的发电量，提高蒸汽利用效率；通过整合转炉饱和蒸汽、烧结生产线废气和副产煤气进行蒸汽发电作业，可使目前300m²烧结机配套发电机组发电量由5MW提升至12MW，即大幅提升烧结余热发电机组装机容量；可实现烧结热风余热独立发电和转炉炼钢蒸汽和煤气独立发电，即在钢铁烧结生产线或炼钢生产线出现故障停运状况下，实现发电机组仍可不停机作业，较常规烧结热风余热独立发电机组不足80%的作业率提高至90%以上，提高了发电机作业率；副产煤气在蒸汽加热锅炉内燃烧产生900~1100℃的高温烟气，该烟气通过蒸汽加热锅炉过热器，将转炉生产过程中的1.0~1.5MPa的饱和蒸汽加热至300~380℃的过热蒸汽后送入汽轮机做功，同时将通过过热器后温度约为500~800℃的烟气混入烧结热风送入烧结冷却机双压余热锅炉，提高或保证进入烧结冷却机双压余热锅炉的进风温度，从而保证锅炉运行的稳定性性（常规烧结冷却机余热锅炉由于烧结运行工况的变动致使烧结热风温度波动或过低，造成烧结机余热锅炉负荷大幅波动甚至停产），由此可见，蒸汽加热锅炉烟气混入烧结机热风实现了转炉低温饱和蒸汽品质提升的同时，还提升了烧结冷却机余热锅炉运行的稳定性；通过增加煤气混合站和蒸汽储热器，相比单独的副产煤气利用、转炉蒸汽利用、烧结冷却风余热利用和烧结机烧结余热利用系统具有投资费用和运行成本低的优势，而且钢铁企业中某一产生余能设备的检修或故障可依靠其它锅炉产生的蒸汽维持机组在低负荷运行，从而减少发电机组的停机时间，又均衡了各生产工序间歇式生产对发电设备造成的冲击，使钢铁企业的余能综合利用率高，发电稳定性好。因此，本实用新型具有钢铁企业余能综合利用率高、发电能力强、发电稳定性好、运行维护成本低的特点。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图；

图中：1-转炉蒸汽锅炉，2-转炉蒸汽蓄热器，3-蒸汽加热锅炉，31-烟气管道，4-双压余热锅炉，41-烧结冷却机废气管道，5-烧结机余热锅炉，51-烧结机废气管道，6-补汽式汽轮机，7-发电机，8-蒸汽蓄热器Ⅰ，9-蒸汽蓄热器Ⅱ，10-煤气混合站，11-高炉煤气管道，12-转炉煤气管道，13-凝汽器，14-除氧器，15-凝结水泵，16-进水调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不得以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型包括转炉蒸汽锅炉1、转炉蒸汽蓄热器2、蒸汽加热锅炉3、双压余热锅炉4、烧结机余热锅炉5、补汽式汽轮机6、发电机7，所述转炉蒸汽锅炉1的蒸汽通过转炉蒸汽蓄热器2输入蒸汽加热锅炉3，所述蒸汽加热锅炉3燃料入口与副产煤气连通，所述双压余热锅炉4设置于烧结冷却机上，所述双压余热锅炉4设置有饱和蒸汽出口和过热蒸汽出口，所述烧结机余热锅炉5设置于烧结机上，所述蒸汽加热锅炉3蒸汽出口、双压余热锅炉4的过热蒸汽出口和烧结机余热锅炉5蒸汽出口与补汽式汽轮机6高压段连通，所述双压余热锅炉4的饱和蒸汽出口与补汽式汽轮机6低压段连通，所述补汽式汽轮机6驱动发电机7发电。

所述蒸汽加热锅炉3设置有与烟气管道31连通的烟气出口，所述烟气管道31与烧结冷却机废气出口连通后与双压余热锅炉4热气入口连通。

所述蒸汽加热锅炉3蒸汽出口、双压余热锅炉4的过热蒸汽出口和烧结机余热锅炉5蒸汽出口通过蒸汽蓄热器Ⅰ8与补汽式汽轮机6蒸汽入口连通，所述双压余热锅炉4的饱和蒸汽出口通过蒸汽蓄热器Ⅱ9与补汽式汽轮机6补汽入口连通。

所述转炉蒸汽蓄热器2通过调节阀与蒸汽蓄热器Ⅱ9连通。

所述蒸汽加热锅炉3燃料入口通过煤气混合站10与副产煤气连通，所述煤气混合站10输入口与高炉煤气管道11和/或转炉煤气管道12连通。

所述补汽式汽轮机6的蒸汽出口依次通过凝汽器13、除氧器14、凝结水泵15与蒸汽加热锅炉3、双压余热锅炉4和/或烧结机余热锅炉5的注液口连通。

所述烧结机余热锅炉5设置于烧结机尾部风箱，所述双压余热锅炉4设置于烧结冷却机冷却机前段。

本实用新型工作原理及工作过程：

本实用新型通过烧结机机外布置单压余热锅炉+烧结冷却机余热锅炉+补燃过热炉+富余转炉饱和蒸汽+补汽凝汽式汽轮机发电方案，同时对钢铁厂内的富余转炉饱和蒸汽、烧结生产线废气余热、富余高炉及转炉煤气进行综合利用，可使目前300m²烧结机配套发电机组发电量由5MW提升至12MW，即大幅提升烧结余热发电机组装机容量；可实现烧结热风余热独立发电和转炉炼钢蒸汽和煤气独立发电，即在钢铁烧结生产线或炼钢生产线出现故障停运状况下，实现发电机组仍可不停机作业，较常规烧结热风余热独立发电机组不足80%的作业率提高至90%以上，提高了发电机作业率；总体提高了余热的利用效率，既能减少副产煤气外放污染和饱和蒸汽排放的浪费，又能增加发电量；特别是通过将蒸汽加热锅炉500~800℃的烟气混入烧结热风送入烧结冷却机双压余热锅炉，可提高或保证进入烧结冷却机双压余热锅炉的进风温度，从而保证锅炉运行的稳定性性，既实现了转炉低温饱和蒸汽品质提升的同时，还提升了烧结冷却机余热锅炉运行的稳定性；通过在烧结机尾部风箱设置烧结机余热锅炉和在烧结冷却机上设置双压余热锅炉，充分利用烧结机后风箱300~400℃的烟气余热和烧结冷却机废气余热，联合收集热量占整个烧结矿热能消耗23~28%的烧结机烟气和环冷机废气显热，既提高余热回收率，又降低能耗；而且，通过设置双压余热锅炉产生饱和蒸汽配合补汽式汽轮机，从而增大汽轮机的发电量，提高蒸汽利用效率；通过增加煤气混合站和蒸汽储热器，相比单独的副产煤气利用、转炉蒸汽利用、烧结冷却风余热利用和烧结机烧结余热利用系统具有投资费用和运行成本低的优势，而且能够实现钢铁企业中烧结机、转炉或高炉检修或故障时，还可依靠其它锅炉产生的蒸汽维持机组在低负荷运行，从而减少发电机组的停机时间，又均衡了各生产工序间歇式生产对发电设备造成的冲击，使钢铁企业的余能综合利用率高，发电稳定性好；通过冷凝水的循环利用，节约了软水资源，降低了钢铁企业运营成本。

如图1所示，将转炉炼钢生产过程中转炉蒸汽锅炉1产生的低压饱和蒸汽汇聚进入转炉蒸汽蓄热器2，然后将转炉蒸汽蓄热器2中的蒸汽导入以煤气混合站10中高炉煤气和/或转炉煤气为燃料的蒸汽加热锅炉3，使该低压饱和蒸汽升温形成过热蒸汽，同时排出烟气；在烧结冷却机上配置一台双压低温余热锅炉4，利用烧结冷却机生产过程中产生的具有一定温度的废气与蒸汽加热锅炉3排出的烟气混合后汇入双压低温余热锅炉4，从而产生一定温度和压力的低温低压饱和蒸汽和过热蒸汽；在烧结机上配置一台烧结机余热锅炉5，利用烧结机烧结过程中产生具有一定温度的废气，产生一定温度和压力的过热蒸汽；将蒸汽加热锅炉3、双压低温余热锅炉4和烧结机余热锅炉5产生的过热蒸汽通过过热管道连接汇聚并送入一台低温低压补汽式汽轮机6高压段，推动汽轮机6带动发电机7进行发电作业，其中烧结冷却机上配置双压低温余热锅炉4产生的低温低压饱和蒸汽通过饱和蒸汽补汽管道送入该汽轮机6低压段进行补汽辅助推动汽轮机做功；汽轮机6做功后产生的凝结水通过凝汽器13、除氧器14、凝结水泵15利用锅炉进水调节阀16进行水量分配返回锅炉循环。

本实用新型将钢铁企业富余的转炉饱和蒸汽、烧结生产线废气、富余高炉煤气和/或转炉煤气等余能资源整合转化为电能，具有钢铁企业余能综合利用率高、发电能力强、发电稳定性好、运行维护成本低的特点。

Claims (5)

1.一种钢铁企业余能综合高效发电系统，其特征在于包括转炉蒸汽锅炉（1）、转炉蒸汽蓄热器（2）、蒸汽加热锅炉（3）、双压余热锅炉（4）、烧结机余热锅炉（5）、补汽式汽轮机（6）、发电机（7），所述转炉蒸汽锅炉（1）的蒸汽通过转炉蒸汽蓄热器（2）输入蒸汽加热锅炉（3），所述蒸汽加热锅炉（3）燃料入口与副产煤气连通，所述双压余热锅炉（4）设置于烧结冷却机上，所述双压余热锅炉（4）设置有饱和蒸汽出口和过热蒸汽出口，所述烧结机余热锅炉（5）设置于烧结机上，所述蒸汽加热锅炉（3）蒸汽出口、双压余热锅炉（4）的过热蒸汽出口和烧结机余热锅炉（5）蒸汽出口与补汽式汽轮机（6）高压段连通，所述双压余热锅炉（4）的饱和蒸汽出口与补汽式汽轮机（6）低压段连通，所述补汽式汽轮机（6）驱动发电机（7）发电。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于所述蒸汽加热锅炉（3）设置有与烟气管道（31）连通的烟气出口，所述烟气管道（31）与烧结冷却机废气出口连通后与双压余热锅炉（4）热气入口连通。

3.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于所述蒸汽加热锅炉（3）蒸汽出口、双压余热锅炉（4）的过热蒸汽出口和烧结机余热锅炉（5）蒸汽出口通过蒸汽蓄热器Ⅰ（8）与补汽式汽轮机（6）蒸汽入口连通，所述双压余热锅炉（4）的饱和蒸汽出口通过蒸汽蓄热器Ⅱ（9）与补汽式汽轮机（6）补汽入口连通。

4.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于所述蒸汽加热锅炉（3）燃料入口通过煤气混合站（10）与副产煤气连通，所述煤气混合站（10）输入口与高炉煤气管道（11）和/或转炉煤气管道（12）连通。

5.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于所述补汽式汽轮机（6）的蒸汽出口依次通过凝汽器（13）、除氧器（14）、凝结水泵（15）与蒸汽加热锅炉（3）、双压余热锅炉（4）和/或烧结机余热锅炉（5）的注液口连通；所述烧结机余热锅炉（5）设置于烧结机尾部风箱，所述双压余热锅炉（4）设置于烧结冷却机冷却机前段。