CN215893282U - 一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，它涉及钢铁余热回收技术领域。它包括烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统、炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统和夏季制冷系统，所述的烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统由烟气换热系统和ORC发电系统组成，所述的夏季制冷系统包括有冲渣水余热制冷系统、套筒窑烟气余热制冷系统和蒸汽余热制冷系统。本实用新型充分利用钢铁厂内余热资源，提高余热利用效率，降低工序能耗水平，节约能源消耗，降低生产成本，响应国家整体节能减排要求，符合企业降本增效的需求，应用前景广阔。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是钢铁余热回收技术领域，具体涉及一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统。
背景技术
钢铁冶炼时，会产生大量的余热，譬如套筒窑烟气或其他相对低品位的热源、二、三烧结环冷机受料点烟气余热、50MWccpp抽汽等，若是直接排出，会浪费大量的能源，目前，我国钢铁企业的余热回收率普遍不高，现有的钢铁冶炼余热回收机构由于系统设计、工艺操作以及设备稳定性等方面的原因，出现了余热蒸汽大量放散、高参数蒸汽减温减压使用等情况，对内部的热量进行回收的效率存在不足，造成了极大的能源浪费，余热利用率较低。
针对不同品质的低温余热资源，结合迁钢生产生活中切实需要解决的能源平衡问题及供冷供热需求，开发一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统尤为必要。
实用新型内容
针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，结构设计合理，实现冷、热、电三联供的余热资源深度利用，降低工序能耗水平，节约能源消耗，减少碳排放，降低生产成本，提高余热利用效率，易于推广使用。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，包括烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统、炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统和夏季制冷系统，所述的烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统由烟气换热系统和ORC发电系统组成，所述的夏季制冷系统包括有冲渣水余热制冷系统、套筒窑烟气余热制冷系统和蒸汽余热制冷系统。
作为优选，所述的烟气换热系统包括有烟道式热水换热器、热水循环泵、定压补水泵和软水箱，ORC发电系统包括有涡轮膨胀机、磁浮发电机、工质蒸发器、工质冷凝器、工质预热器、工质泵、循环水泵和冷却水塔，烧结环冷机烟气接入烟道式热水换热器的进口，烟道式热水换热器的出口通过引风机接至烟囱，烟道式热水换热器通过水管接至工质蒸发器，工质蒸发器与工质预热器连接，工质蒸发器、磁浮发电机均接至涡轮膨胀机，涡轮膨胀机与工质冷凝器相连，工质冷凝器接至冷却水塔的进水口，冷却水塔的出水口通过循环水泵连接至工质冷凝器，所述的工质冷凝器通过工质泵接至工质预热器，工质预热器通过水管接至热水循环泵的进口，热水循环泵的进口还通过定压补水泵接至软水箱，热水循环泵的出口通过水管接至烟道式热水换热器。
作为优选，所述的炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统包括有引风机、气水换热器、第一翻板阀、第二翻板阀、第三翻板阀、循环泵，套筒窑通过管道接至废气风机，套筒窑与废气风机连接的管道上安装有第一翻板阀，套筒窑还通过引风机接至气水换热器，气水换热器通过管道接至废气风机，套筒窑与引风机连接的管道上安装有第二翻板阀，气水换热器与废气风机连接的管道上安装有第三翻板阀，所述的气水换热器通过循环泵及水管接至采暖用户。
作为优选，所述的冲渣水余热制冷系统包括有板式换热器、溴化锂吸收式制冷机组和冷却塔，高炉冲渣水接入板式换热器，板式换热器的出水口通过水管与溴化锂吸收式制冷机组连接，溴化锂吸收式制冷机组的出水口与板式换热器的回水口相连，溴化锂吸收式制冷机组与冷却塔循环相接。
作为优选，所述的套筒窑烟气余热制冷系统与蒸汽余热制冷系统的结构相同，均由第一蒸发器、第一冷凝器、吸收器、低温热交换器、高温热交换器、低温发生器，冷却水泵的出水管道依次经吸收器、第一冷凝器，冷水泵的出水管道依次经依次经吸收器、第一蒸发器，低温热交换器、高温热交换器均与吸收器连接，低温热交换器还与低温发生器相连。
本实用新型的有益效果：本系统能较大程度地利用钢铁厂内余热、余压资源，挖掘各工序流程余热资源并加以利用，提高对余热的回收利用效率，提升我国钢铁企业余热利用水平，降低工序能耗水平，降低企业吨钢能耗指标，节约能源消耗，减少碳排放，降低生产成本，同时响应国家整体节能减排要求，既满足国家的大政方针，也符合企业降本增效的需求，应用前景广阔。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型的系统框图；
图2为本实用新型烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统的结构示意图；
图3为本实用新型炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统的结构示意图；
图4为本实用新型冲渣水余热制冷系统的结构示意图；
图5为本实用新型套筒窑烟气余热制冷系统、蒸汽余热制冷系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
参照图1-5，本具体实施方式采用以下技术方案：一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，包括烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统A、炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统B和夏季制冷系统C，所述的烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统A由烟气换热系统1和ORC发电系统2组成，所述的夏季制冷系统C包括有冲渣水余热制冷系统4、套筒窑烟气余热制冷系统5和蒸汽余热制冷系统6。
本具体实施方式针对供暖、供冷及供应热水的季节性需求，考虑该需求的季节性特征，将余热资源拟定组合利用方式确定为：(1)套筒窑烟气或其它相对低品位的热源：冬季主要保供暖、供热水，夏季供冷，夏季如有富裕，作为ORC发电的补充热源；
(2)烧结环冷机受料点烟气余热：高效磁浮ORC发电，全年运行；
(3)50MWccpp抽汽，蒸汽流量约60t/h，温度120-130℃，处于不饱和状态，重点用作溴化锂制冷机组驱动热源，夏季供应15-20℃冷水，用于向业主指定用户供冷。冬季可根据需要为高效磁浮ORC发电补充热量，平衡烟气余热冬季的温度偏差，提高发电效率。
具体地，各系统结构如下：
(1)烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统A：烟气换热系统1包括有烟道式热水换热器101、热水循环泵102、定压补水泵103和软水箱104，烟道式热水换热器101采用螺旋鳍片管，具有阻力小、耐磨及换热面积大的特点，ORC发电系统2包括有涡轮膨胀机201、磁浮发电机202、工质蒸发器203、工质冷凝器204、工质预热器205、工质泵206、循环水泵207和冷却水塔208，烧结环冷机烟气接入烟道式热水换热器101的进口，烟道式热水换热器101的出口通过引风机105接至烟囱106，烟道式热水换热器101通过水管接至工质蒸发器203，工质蒸发器203与工质预热器205连接，工质蒸发器203、磁浮发电机202均接至涡轮膨胀机201，涡轮膨胀机201与工质冷凝器204相连，工质冷凝器204接至冷却水塔208的进水口，冷却水塔208的出水口通过循环水泵207连接至工质冷凝器204，所述的工质冷凝器204通过工质泵206接至工质预热器205，工质预热器205通过水管接至热水循环泵102的进口，热水循环泵102的进口还通过定压补水泵103接至软水箱104，热水循环泵102的出口通过水管接至烟道式热水换热器101。
(2)炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统B：包括有引风机301、气水换热器302、第一翻板阀EV1、第二翻板阀EV2、第三翻板阀EV3、循环泵303，套筒窑304通过管道接至废气风机305，套筒窑304与废气风机305连接的管道上安装有第一翻板阀EV1，套筒窑304还通过引风机301接至气水换热器302，气水换热器302通过管道接至废气风机305，套筒窑304与引风机301连接的管道上安装有第二翻板阀EV2，气水换热器302与废气风机305连接的管道上安装有第三翻板阀EV3，所述的气水换热器302通过循环泵303及水管接至采暖用户306。
(3)夏季制冷系统C：冲渣水余热制冷系统4包括有板式换热器401、溴化锂吸收式制冷机组402和冷却塔403，高炉冲渣水接入板式换热器401，板式换热器401的出水口通过水管与溴化锂吸收式制冷机组402连接，溴化锂吸收式制冷机组402的出水口与板式换热器401的回水口相连，溴化锂吸收式制冷机组402与冷却塔403循环相接。所述的套筒窑烟气余热制冷系统5与蒸汽余热制冷系统6的结构相同，均由第一蒸发器501、第一冷凝器502、吸收器503、低温热交换器504、高温热交换器505、低温发生器506，冷却水泵507的出水管道依次经吸收器503、第一冷凝器502，冷水泵508的出水管道依次经依次经吸收器503、第一蒸发器501，低温热交换器504、高温热交换器505均与吸收器503连接，低温热交换器504还与低温发生器506相连。
本具体实施方式烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统A分为烟气换热系统1和ORC发电系统2两部分，工质预热器205、工质蒸发器203接受水温大于80℃的水或低压蒸汽热源的热量，将有机工质加热成高压的蒸气,然后进入涡轮膨胀机201推动转子做功，同时降温降压，再进入工质冷凝器204冷凝成液体，液体被工质泵206升压，进入工质预热器205、工质蒸发器203，完成一轮循环，从而可将低品位热能转换为高品位的电能。该烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统A的优势在于：
①低温余热发电，减少外购电，提高自发电率，降低烧结工序能耗。能有效利用炼铁作业部烧结环冷机受料段排放掉的烟气余热，通过建设高效磁浮ORC发电机组，就近并入用户供配电设施，增加发电量，具有直接经济效益。
②减少烧结矿带入环冷机的热量，提高环冷机冷却效率，降低烧结矿温度，延长皮带使用寿命。
③烟气余热被有效利用，有利于改善环境除尘系统工况，提高除尘效率，保护除尘系统设备并延长滤袋使用寿命，降低环保能耗和工序综合能耗，还具有可观的间接经济效益。
炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统B的工作原理为：换热系统正常运行时，关闭第一翻板阀EV1，第二翻板阀EV2、第三翻板阀EV3打开，烟气通过引风机301抽至气水换热器302，热交换之后的烟气温度下降后导入原有除尘系统净化后排入空气，热交换后的供暖水通过热力管网，按照供暖制度向采暖用户306提供供暖服务。该系统大幅改善环境除尘系统运行工况，节约除尘系统能耗和滤料消耗，带来相应的间接经济效益和环境效益。
夏季制冷系统C中的冲渣水余热制冷系统4，板式换热器401换热的热水进入溴化锂吸收式制冷机组402，作为驱动热源，利用热水余热，通过单效热水型溴化锂吸收式制冷机组制备冷水，回水，冷却塔403的循环冷却水经溴化锂吸收式制冷机组402吸收热量温度上升，经冷却塔403降温后，重新进入溴化锂吸收式制冷机组402循环使用，从溴化锂吸收式制冷机组402出来的冷水经冷水泵，进入一级表冷器进行热交换，冷水由于吸收空气中的热量而温度升高，升温后的冷水由冷水泵抽走送到冷冻机内，经制冷之后送出低温冷水，循环使用。该系统将夏季套筒窑烟气余热、冲渣水换热站富裕余热、抽汽低品位蒸汽余热全部用于溴化锂机组制冷，一方面充分利用余热资源制备的冷水，可用于集中供冷，设备、设施冷却或区域环境温度控制，改善设备运行条件和工况；另一方面，减少原有取冷方式的能耗，获得经济效益。
本具体实施方式针对供暖、供冷及供应热水的季节性需求，对钢铁厂内余热资源采用梯级利用的策略，实现“冷-热-电三联供”的余热资源深度利用的目标，充分利用余热资源，提高余热利用效率，降低能耗，节约能源，响应国家整体节能减排要求，符合企业降本增效的需求，具有广阔的市场应用前景。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，其特征在于，包括烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统(A)、炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统(B)和夏季制冷系统(C)，所述的烧结烟气余热高效磁浮ORC发电系统(A)由烟气换热系统(1)和ORC发电系统(2)组成，所述的夏季制冷系统(C)包括有冲渣水余热制冷系统(4)、套筒窑烟气余热制冷系统(5)和蒸汽余热制冷系统(6)；
所述的烟气换热系统(1)包括有烟道式热水换热器(101)、热水循环泵(102)、定压补水泵(103)和软水箱(104)，ORC发电系统(2)包括有涡轮膨胀机(201)、磁浮发电机(202)、工质蒸发器(203)、工质冷凝器(204)、工质预热器(205)、工质泵(206)、循环水泵(207)和冷却水塔(208)，烧结环冷机烟气接入烟道式热水换热器(101)的进口，烟道式热水换热器(101)的出口通过引风机(105)接至烟囱(106)，烟道式热水换热器(101)通过水管接至工质蒸发器(203)，工质蒸发器(203)与工质预热器(205)连接，工质蒸发器(203)、磁浮发电机(202)均接至涡轮膨胀机(201)，涡轮膨胀机(201)与工质冷凝器(204)相连，工质冷凝器(204)接至冷却水塔(208)的进水口，冷却水塔(208)的出水口通过循环水泵(207)连接至工质冷凝器(204)，所述的工质冷凝器(204)通过工质泵(206)接至工质预热器(205)，工质预热器(205)通过水管接至热水循环泵(102)的进口，热水循环泵(102)的进口还通过定压补水泵(103)接至软水箱(104)，热水循环泵(102)的出口通过水管接至烟道式热水换热器(101)。
2.根据权利要求1所述的一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，其特征在于，所述的炼钢部套筒窑烟气余热供暖系统(B)包括有引风机(301)、气水换热器(302)、第一翻板阀(EV1)、第二翻板阀(EV2)、第三翻板阀(EV3)、循环泵(303)，套筒窑(304)通过管道接至废气风机(305)，套筒窑(304)与废气风机(305)连接的管道上安装有第一翻板阀(EV1)，套筒窑(304)还通过引风机(301)接至气水换热器(302)，气水换热器(302)通过管道接至废气风机(305)，套筒窑(304)与引风机(301)连接的管道上安装有第二翻板阀(EV2)，气水换热器(302)与废气风机(305)连接的管道上安装有第三翻板阀(EV3)，所述的气水换热器(302)通过循环泵(303)及水管接至采暖用户(306)。
3.根据权利要求1所述的一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，其特征在于，所述的冲渣水余热制冷系统(4)包括有板式换热器(401)、溴化锂吸收式制冷机组(402)和冷却塔(403)，高炉冲渣水接入板式换热器(401)，板式换热器(401)的出水口通过水管与溴化锂吸收式制冷机组(402)连接，溴化锂吸收式制冷机组(402)的出水口与板式换热器(401)的回水口相连，溴化锂吸收式制冷机组(402)与冷却塔(403)循环相接。
4.根据权利要求1所述的一种钢铁行业余热资源冷热电三联供深度利用系统，其特征在于，所述的套筒窑烟气余热制冷系统(5)与蒸汽余热制冷系统(6)的结构相同，均由第一蒸发器(501)、第一冷凝器(502)、吸收器(503)、低温热交换器(504)、高温热交换器(505)、低温发生器(506)，冷却水泵(507)的出水管道依次经吸收器(503)、第一冷凝器(502)，冷水泵(508)的出水管道依次经依次经吸收器(503)、第一蒸发器(501)，低温热交换器(504)、高温热交换器(505)均与吸收器(503)连接，低温热交换器(504)还与低温发生器(506)相连。
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| CN117365696A (zh) * | 2023-10-27 | 2024-01-09 | 仟亿达集团股份有限公司 | 多能互补联产联供工艺系统 |
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