CN206158808U - 一种利用钢渣有压热闷过程所产蒸汽发电的装置 - Google Patents

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韩自博
赵蕊
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Abstract

本实用新型一种利用钢渣有压热闷过程所产蒸汽发电的装置，是利用钢渣有压热闷过程中所产生的大量低温低压蒸汽(压力0.2MPa以上、温度约为140℃)，采用有机朗肯系统原理，通过与发电工质(氟利昂)间接换热后驱动ORC汽轮机连续发电，可实现吨渣净发电量3kW·h以上。与现有技术相比，该技术既实现了钢渣处理过程的洁净化、自动化，又完成了钢渣热能的高附加值回收利用，真正实现了钢渣处理“零排放”的目标，这既在一定程度上降低了钢铁企业的生产成本，同时也创造了巨大的社会、环境效益，符合我国可持续发展、节能减排等相关政策的要求。

Description

一种利用钢渣有压热闷过程所产蒸汽发电的装置
技术领域
本实用新型涉及一种冶金行业的能源回收利用装置，尤其是一种利用钢渣处理过程中所产的低温低压蒸汽进行发电的装置。
背景技术
钢渣作为炼钢过程中所产生的一种固体废弃物，其中含有大量热量，1吨钢渣中所蕴含的热量约相当于40kg标准煤所蕴含的热量，采用原有钢渣处理方法，因其处理过程多是敞开或半封闭状态，造成钢渣中所蕴含的热量无法有效地进行回收利用，大量热量白白浪费。
钢渣有压热闷工艺作为钢渣处理领域最新的一种钢渣处理方法，该工艺集洁净化、自动化和机械化等优势于一体，其处理过程主要包括辊压破碎和有压热闷两个工序，辊压破碎工序主要是快速完成1600℃熔融钢渣的固化和粒化，有压热闷工序是在一密闭的压力容器中进行的，该工序主要是利用钢渣热能加热水产生过饱和蒸汽完成钢渣中不稳定物质的消解，同时该工序还稳定输出大量的低温低压蒸汽，从而为采用ORC系统发电提供了充足的热源来源。
实用新型内容
本实用新型提供了一种利用钢渣有压热闷过程中所产蒸汽发电的工艺方法，包括如下工艺步骤：
(1)将钢渣有压热闷罐在有压热闷过程中产生的蒸汽引入汽水换热器(2-1)；
(2)循环后的冷水从汽水换热器(2-1)输入，与蒸汽进行热换，用来提供连续的热水；
(3)热水通过被送入到蒸发器(3-1)和预热器(3-5)内对发电工质进行加热和预热，热水换热后变成冷水再返回到汽水换热器(2-1)中循环使用，发电工质吸热后气化膨胀进入到ORC汽轮发电机组(3-2)中做功发电，发电工质之后进入到冷凝器(3-3)中被冷却成液体，再被送入到预热器(3-5)中预热，而后重新进入到蒸发器(3-1)中吸热气化，如此反复，从而可实现连续发电。
其中，步骤(3)具体为：热水首先通过热水泵(2-2)被送入到蒸发器(3-1)内对经预热后的发电工质，优选为氟利昂进行加热，蒸发器(3-1)内与发电工质换热后的热水再进入到预热器(3-5)内对冷凝后的发电工质进行预热；经蒸发器(3-1)和预热器(3-5)换热后的热水温度降低后变成冷水再返回到汽水换热器中循环使用，而发电工质吸热后气化膨胀进入到ORC汽轮发电机组(3-2)中做功发电，发电工质之后进入到冷凝器(3-3)中被冷却成液体，再通过工质泵(3-4)送入到预热器(3-5)中预热，而后重新进入到蒸发器(3-1)中吸热气化，如此反复，从而可实现连续发电。
其中，钢渣有压热闷罐(1-1)运行过程中产生的蒸汽为低温低压过饱和蒸汽，其温度约为140℃左右，压力为0.2-0.4MPa。
其中，钢渣有压热闷罐(1-1)为一端带快开门结构的压力容器。
其中，所述蒸汽中携带的粉尘会变成污泥沉积在汽水换热器底部，在汽水换热器底部设排污口，并设阀门，定时利用热水冲刷排污，排污同时维持钢渣余热发电的工艺系统水平衡。
其中，汽水换热器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、换热区、蓄热区、供水口、排污口，冷水回水口设置在汽水换热器的顶部，用于将所述冷水引入汽水换热器，换热区设置在冷水回水口的下部，蒸汽入口设置在换热区的下部，与钢渣有压热闷罐的蒸汽出口连接，用于将所述蒸汽引入汽水换热器，汽水换热器为直接接触式，冷水流经换热区与所述蒸汽直接接触，最终混合形成热水，蓄热区设置在蒸汽入口的下部，热水落下，在蓄热区聚集，热水出口位于蓄热区，用来提供连续的热水资源；排污口设置在汽水换热器的底部。
本实用新型还涉及一种利用钢渣有压热闷过程中所产蒸汽发电的装置，其包括：钢渣有压热闷罐(1-1)、汽水换热器(2-1)、蒸发器(3-1)、预热器(3-5)、冷凝器(3-3)以及ORC汽轮发电机组(3-2)，所述钢渣有压热闷罐(1-1)通过蒸汽管道与汽水换热器(2-1)相连，组成一套蒸汽流通系统；汽水换热器(2-1)通过热水管道与蒸发器(3-1)、预热器(3-5)依次连接，组成一套热水流通循环系统；预热器(3-5)、蒸发器(3-1)、ORC汽轮发电机组(3-2)和冷凝器(3-3)之间通过工质管道依次串联在一起，组成一套发电工质流通系统。
其中，蒸汽流通系统具体为：钢渣有压热闷罐(1-1)生产过程中所产生的带压蒸汽进入汽水换热器(2-1)，与水逆向流动过程中充分换热；优选热水流通循环系统具体为：汽水换热器(2-1)中的过热水经加压后被首先送入到蒸发器(3-1)中，之后再流入到预热器(3-5)中，最后换热后变成冷水从汽水换热器(2-1)顶部以雾状形态喷入，与逆流而来的蒸汽换热；优选，发电工质流通系统具体为：将冷凝器(3-3)中的液态工质加压后送入到预热器(3-5)中经初步预热后，再流进蒸发器(3-1)内被加热气化膨胀，之后流入到ORC汽轮发电机组(3-2)内做功发电，做功后的工质再自流进入到冷凝器内被冷却成液态，如此反复；优选，冷凝器(3-3)与冷却系统进、回水管道相连，组成一套工质冷却系统。
其中，钢渣有压热闷罐(1-1)运行过程中产生的蒸汽为低温低压过饱和蒸汽，其温度约为140℃左右，压力为0.2-0.4MPa；优选，钢渣有压热闷罐(1-1)为一端带快开门结构的压力容器；优选，所述蒸汽中携带的粉尘会变成污泥沉积在汽水换热器底部，在汽水换热器底部设排污口，并设阀门，定时利用热水冲刷排污，排污同时维持钢渣余热发电的工艺系统水平衡。
其中，汽水换热器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、换热区、蓄热区、供水口、排污口，冷水回水口设置在汽水换热器的顶部，用于将所述冷水引入汽水换热器，换热区设置在冷水回水口的下部，蒸汽入口设置在换热区的下部，与钢渣有压热闷罐的蒸汽出口连接，用于将所述蒸汽引入汽水换热器，汽水换热器为直接接触式，冷水流经换热区与所述蒸汽直接接触，最终混合形成热水，蓄热区设置在蒸汽入口的下部，热水落下，在蓄热区聚集，热水出口位于蓄热区，用来提供连续的热水资源；排污口设置在汽水换热器的底部。
附图说明
图1是本实用新型的工艺方法流程图。
1-有压热闷罐模块；1-1钢渣有压热闷罐；1-2热闷循环水池；1-3热闷喷淋水泵；2-汽水换热模块；2-1汽水换热器；2-2热水泵；3-发电模块；3-1蒸发器；3-2ORC汽轮发电机组；3-3冷凝器；3-4工质泵；3-5预热器
具体实施方式
如图1所示，热闷喷淋水泵1-3将热闷循环水池1-2中的水泵入到钢渣有压热闷罐1-1以进行钢渣有压热闷过程，产生蒸汽，钢渣有压热闷罐1-1运行过程中产生的蒸汽为低温低压过饱和蒸汽，其温度约为140℃左右，压力为0.2-0.4MPa；钢渣有压热闷罐1-1为一端带快开门结构的压力容器。
如图1所示，一种利用钢渣有压热闷过程中所产蒸汽发电的装置，其包括钢渣有压热闷罐1-1、气水换热器2-1、预热器3-5、蒸发器3-1、冷凝器3-3、ORC(Organic RankineCycle,有机朗肯循环)汽轮发电机组3-2、工质泵3-4、热水泵2-2，所述钢渣有压热闷罐1-1通过蒸汽管道与汽水换热器2-1相连，组成一套蒸汽流通系统，具体为钢渣有压热闷罐1-1生产过程中所产生的带压蒸汽进入汽水换热器，与水逆向流动过程中充分换热；汽水换热器2-1通过热水管道与热水泵2-2、蒸发器3-1、预热器3-5依次连接，组成一套热水流通系统，具体为汽水换热器2-1中的过热水经热水泵2-2加压后被首先送入到蒸发器3-1中，之后再流入到预热器3-5中，最后换热后变成冷水从汽水换热器2-1顶部以雾状形态喷入，与逆流而来的蒸汽换热；同时，预热器3-5、蒸发器3-1、ORC汽轮发电机组3-2、冷凝器3-3和工质泵3-4之间通过工质管道依次串联在一起，组成一套发电工质流通系统,具体为工质泵3-4将冷凝器3-3中的液态工质加压后送入到预热器3-5中经初步预热后，再流进蒸发器3-1内被加热气化膨胀，之后流入到ORC汽轮发电机组3-2内做功发电，做功后的工质再自流进入到冷凝器内被冷却成液态，如此反复；优选，冷凝器3-3与冷却系统(未图示)进、回水管道相连，组成一套工质冷却系统。
其具体发电过程如下：钢渣有压热闷处理开始时，热闷喷淋水泵1-3从热闷循环水池1-2中取水，之后喷入到钢渣有压热闷罐1-1中的高温钢渣上，利用钢渣余热加热水产生的蒸汽通过管道直接进入汽水换热器2-1中与水换热，产生过热水，过热水首先通过热水泵2-2被送入到蒸发器3-1内对经预热后的发电工质(氟利昂)进行加热，蒸发器3-1内与发电工质(氟利昂)换热后的热水再进入到预热器3-5内对冷凝后的工质(氟利昂)进行预热；经蒸发器3-1和预热器3-5换热后的热水温度降低后再返回到汽水换热器中循环使用，而发电工质(氟利昂)吸热后气化膨胀进入到ORC汽轮发电机组3-2中做功发电，之后进入到冷凝器3-3中被冷却成液体，再通过工质泵3-4送入到预热器3-5中预热，而后重新进入到蒸发器3-1中吸热气化，如此反复，从而可实现发电机组的连续发电。
优选，所述蒸汽中携带的粉尘会变成污泥沉积在汽水换热器底部，在汽水换热器底部设排污口，并设阀门，定时利用热水冲刷排污，排污同时维持钢渣余热发电的工艺系统水平衡。即热闷蒸汽冷凝成水后会使系统循环水量增加，需要定时排放，维持循环水量一定。汽水换热器蓄热区的底部为锥形，便于排污物的聚集排出。
优选，如图1所示，一种利用钢渣有压热闷过程中所产蒸汽发电的工艺方法，包括如下工艺步骤：
(1)将钢渣有压热闷罐在有压热闷过程中产生的蒸汽引入汽水换热器2-1；(2)循环后的冷水从汽水换热器2-1输入，与蒸汽进行热换，用来提供连续的热水；(3)热水首先通过热水泵2-2被送入到蒸发器3-1内对经预热后的发电工质，优选为氟利昂进行加热，蒸发器3-1内与发电工质换热后的热水再进入到预热器3-5内对冷凝后的发电工质进行预热；经蒸发器3-1和预热器3-5换热后的热水温度降低后变成冷水再返回到汽水换热器中循环使用，而发电工质吸热后气化膨胀进入到ORC汽轮发电机组3-2中做功发电，发电工质之后进入到冷凝器3-3中被冷却成液体，再通过工质泵3-4送入到预热器3-5中预热，而后重新进入到蒸发器3-1中吸热气化，如此反复，从而可实现连续发电。
作为一种优选，汽水换热器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、换热区、蓄热区、供水口、排污口，冷水回水口设置在汽水换热器的顶部，用于将所述冷水引入汽水换热器，换热区设置在冷水回水口的下部，蒸汽入口设置在换热区的下部，与钢渣有压热闷罐的蒸汽出口连接，用于将所述蒸汽引入汽水换热器，汽水换热器为直接接触式，冷水流经换热区与所述蒸汽直接接触，最终混合形成热水，蓄热区设置在蒸汽入口的下部，热水落下，在蓄热区聚集，热水出口位于蓄热区(当然也可以位于其他部位，只要能够将热水排出的任何位置都可以)，用来提供连续的热水资源；排污口设置在汽水换热器的底部，当然也可以为下端的其他部位，只要有利于排污的任何位置都可以设置排污口。

Claims (8)

1.一种利用钢渣有压热闷过程所产蒸汽发电的装置，其包括：钢渣有压热闷罐(1-1)、汽水换热器(2-1)、热水泵(2-2)、蒸发器(3-1)、预热器(3-5)、冷凝器(3-3)以及ORC汽轮发电机组(3-2)，所述钢渣有压热闷罐(1-1)通过蒸汽管道与汽水换热器(2-1)相连，组成一套蒸汽流通系统；汽水换热器(2-1)通过热水管道和热水泵与蒸发器(3-1)、预热器(3-5)依次连接，组成一套热水流通循环系统；预热器(3-5)、蒸发器(3-1)、ORC汽轮发电机组(3-2)和冷凝器(3-3)之间通过工质管道依次串联在一起，组成一套发电工质流通系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，蒸汽流通系统具体为：钢渣有压热闷罐(1-1)生产过程中所产生的带压蒸汽进入汽水换热器(2-1)，与水逆向流动过程中充分换热。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，其特征在于，热水流通循环系统具体为汽水换热器(2-1)中的过热水经热水泵(2-2)加压后被首先送入到蒸发器(3-1)中，之后再流入到预热器(3-5)中，最后换热后变成冷水从汽水换热器(2-1)顶部以雾状形态喷入，与逆流而来的蒸汽换热。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，发电工质流通系统具体为工质泵(3-4)将冷凝器(3-3)中的液态工质加压后送入到预热器(3-5)中经初步预热后，再流进蒸发器(3-1)内被加热气化膨胀，之后流入到ORC汽轮发电机组(3-2)内做功发电，做功后的工质再自流进入到冷凝器内被冷却成液态，如此反复；冷凝器(3-3)与冷却系统进、回水管道相连，组成一套工质冷却系统。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，钢渣有压热闷罐(1-1)运行过程中产生的蒸汽为低温低压过饱和蒸汽，其温度为140℃左右，压力为0.2-0.4MPa。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，钢渣有压热闷罐(1-1)为一端带快开门结构的压力容器。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述蒸汽中携带的粉尘会变成污泥沉积在汽水换热器底部，在汽水换热器底部设排污口，并设阀门，定时利用热水冲刷排污，排污同时维持钢渣余热发电的工艺系统水平衡。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，汽水换热器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、换热区、蓄热区、供水口、排污口，冷水回水口设置在汽水换热器的顶部，用于将所述冷水引入汽水换热器，换热区设置在冷水回水口的下部，蒸汽入口设置在换热区的下部，与钢渣有压热闷罐的蒸汽出口连接，用于将所述蒸汽引入汽水换热器，汽水换热器为直接接触式，冷水流经换热区与所述蒸汽直接接触，最终混合形成热水，蓄热区设置在蒸汽入口的下部，热水落下，在蓄热区聚集，热水出口位于蓄热区，用来提供连续的热水资源；排污口设置在汽水换热器的底部。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111853757A (zh) * 2020-08-20 2020-10-30 浙江特富发展股份有限公司 高效废热蒸汽蓄热利用的锅炉系统及其运作方法

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