CN217235542U - 一种烟气循环余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于冶金技术领域，提供了一种烟气循环余热发电系统，包括取风装置，所述取风装置包括从环冷机一段收集烟气的第一取风管路，以及从环冷机二段收集烟气的第二取风管路；余热锅炉，所述余热锅炉内依次设置有第一锅炉段和第二锅炉段；回风装置，包括回风总管、以及与所述回风总管连通的第一回风支管和第二回风支管，所述回风总管上设置有循环风机；蒸汽发电装置，包括中压汽包、低压汽包和汽轮机。本实用新型解决了现有技术中热回收效率低，蒸汽产量低，发电量不理想的问题，减少了热能浪费，显著提高了蒸汽产量和发电量，具有结构巧妙、适应性强、能量利用率高、经济成效显著等。

Description

一种烟气循环余热发电系统

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，特别是涉及一种烟气循环余热发电系统。

背景技术

在冶金领域中，烧结环冷机产生的烟气残留有大量热能，为了避免热能浪费，常常配置有余热发电系统，即通过将烟气排至余热锅炉产生蒸汽，用于蒸汽发电，此方式极大地增加了能源的利用率，因此在实际生产中被广泛应用。

目前，常见的余热发电系统通过进气总管将环冷机一段和环冷机二段收集的烟气混合通入余热锅炉，其缺点在于环冷机一段和二段温度差异大、跨度大，实际生产中受限于维护成本和维护周期，无法随时根据进入余热锅炉的烟气温度适配余热锅炉的内部结构，普遍存在烟气进入余热锅炉后无法被有效利用，热回收效率低的问题，致使热能大量浪费，蒸汽产量低，发电量不理想。

综上所述，如何优化余热发电系统结构，提高余热发电系统的适应性，增加烧结余热利用率和利用效率，提高蒸汽产量，提高发电量，是冶金技术领域一项急需解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种烟气循环余热发电系统，用于解决现有技术中余热锅炉后热回收效率低，致使热能大量浪费，蒸汽产量低，发电量不理想的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种烟气循环余热发电系统，用于收集环冷机的烟气进行余热发电，包括取风装置，所述取风装置包括从环冷机一段收集烟气的第一取风管路，以及从环冷机二段收集烟气的第二取风管路；

余热锅炉，所述余热锅炉内依次设置有第一锅炉段和第二锅炉段，所述第一锅炉段与所述第一取风管路连通，且所述第一取风管路收集的烟气经所述第一锅炉段汇入所述第二锅炉段，所述第二锅炉段与所述第二取风管路连通；

回风装置，所述回风装置包括回风总管、以及与所述回风总管连通的第一回风支管和第二回风支管，所述回风总管与所述余热锅炉连接，且所述回风总管上设置有循环风机，烟气经所述第一回风支管和所述第二回风支管分别循环至环冷机一段和环冷机二段；

蒸汽发电装置，包括中压汽包、低压汽包和汽轮机，蒸汽发电装置与余热锅炉连接，用于发电。

进一步地，所述第一锅炉段包括依次设置的中压过热器和第一中压蒸发器。

进一步地，所述中压过热器和所述第一中压蒸发器均与所述中压汽包连接，所述中压过热器还与所述汽轮机连接。

进一步地，所述第二锅炉段包括依次设置的第二中压蒸发器、第三中压蒸发器、低压过热器、中压省煤器、第一低压蒸发器、第二低压蒸发器和凝水加热器。

进一步地，所述第二中压蒸发器、所述第三中压蒸发器和所述中压省煤器均与所述中压汽包连接，所述低压过热器、所述第一低压蒸发器、所述第二低压蒸发器和所述凝水加热器均与所述低压汽包连接，所述低压过热器还与所述汽轮机连接。

进一步地，所述回风总管在靠近与所述余热锅炉连接的位置还设置有混风口，用于向所述回风总管供给冷风。

进一步地，所述第一回风支管设置有至少两条，所述第二回风支管设置至少有一条，所述第二回风支管上设置有电动多叶片阀，通过所述电动多叶片阀可调节所述第一回风支管与所述第二回风支管内的回风量和回风比例。

进一步地，所述第一回风支管和所述第二回风支管上设置有鼓风机。

进一步地，所述第一取风管路在所述环冷机一段上设置有至少三个取风口，所述第二取风管路在所述环冷机二段上设置有至少两个取风口，有利于提高回风量的调节范围，提高所述烟气循环余热发电系统的发电效率。

进一步地，所述低压汽包上设置有除氧器。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

通过设置包括第一取风管路和第二取风管路的取风装置、包括第一锅炉段和第二锅炉段的余热锅炉、包括第一回风支管和第二回风支管的回风装置、以及包括中压汽包和低压汽包的蒸汽发电装置，实现了环冷机烟气的分层发电和循环利用，解决了现有技术中余热锅炉对环冷机各段烟气的适应性差，大量烟气进入余热锅炉后无法被有效利用，热回收效率低，致使热能大量浪费，蒸汽产量低，发电量不理想的问题，减少了热能浪费，显著提高了蒸汽产量和发电量，具有结构巧妙、适应性强、能量利用率高、经济成效显著等特点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的烟气路径示意图；

图2为本实用新型实施例的余热锅炉产生中压蒸汽的部分原理示意图；

图3为本实用新型实施例的余热锅炉产生低压蒸汽的部分原理示意图。

零件标号说明

取风装置1，集烟罩101，烟囱102，膨胀节103，第一取风管路11，第二取风管路12；

余热锅炉2，第一锅炉段21，中压过热器211，第一中压蒸发器212，第二锅炉段22，第二中压蒸发器221，第三中压蒸发器222，低压过热器223，中压省煤器224，第一低压蒸发器225，第二低压蒸发器226，凝水加热器227；

回风装置3，回风总管31，循环风机311，混风口312，第一回风支管32，鼓风机321，第二回风支管路33，电动多叶片阀331；

余热发电装置4，中压汽包41，低压汽包42，汽轮机43；

环冷机5。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1：

请参阅图1、图2和图3，本实用新型实施例提供一种烟气循环余热发电系统，用于收集环冷机5中的高温烟气，并通过高温烟气的余热进行发电。本实施例的一种烟气循环余热发电系统包括：

取风装置1，取风装置1包括从环冷机5一段收集烟气的第一取风管路11，以及从环冷机5二段收集烟气的第二取风管路12，由于环冷机5一段和二段的温度差异较大，因此第一取风管路11和第二取风管路12收集的烟气温度也有较大差异；

余热锅炉2，余热锅炉2内依次设置有第一锅炉段21和第二锅炉段22，第一取风管路 11与第一锅炉段21连通，第二取风管路12与第二锅炉段22连通，采用此结构，第一取风管路11和第二取风管路12中的烟气不会发生混合；

回风装置3，回风装置3包括回风总管31、以及与回风总管31连通的第一回风支管32和第二回风支管33，回风总管31与余热锅炉2的末端连接，且回风总管31上设置有循环风机 311，第一回风支管32与环冷机5一段连通，第二回风支管33与环冷机5二段连通，高温烟气经余热锅炉2利用之后冷却，从余热锅炉2的末端进入回风总管31，在循环风机311的驱动下，进入第一回风支管32和第二回风支管33，再分别回流至环冷机5的一段和二段用作冷却风，实现烟气的循环利用；

蒸汽发电装置4，包括中压汽包41、低压汽包42和汽轮机43，中压汽包41和低压汽包 42用于储存高温烟气经过余热锅炉2产生的蒸汽，并将蒸汽送入汽轮机43，带动汽轮机43 运转从而进行发电。

采用此结构，将环冷机5一段和二段中的烟气分别从不同的路径导入余热锅炉2中的不同腔室，余热锅炉2对环冷机5不同段的烟气有效利用，有利于提高烟气中热能的回收利用率。

在本实施例中，第一锅炉段21包括从上到下依次设置的中压过热器211和第一中压蒸发器212。

在上述实施方式中，中压过热器211和第一中压蒸发器212均与中压汽包41连接，中压过热器211与汽轮机43连接。

环冷机5一段高温烟气温度较高，环冷机5一段高温烟气经第一取风管路11进入第一锅炉段21，从上到下经过中压过热器211和第一中压蒸发器212，对中压过热器211内的中压蒸汽进行过热，对第一中压蒸发器212加热产生中压蒸汽，第一中压蒸发器212中产生的中压蒸汽进入中压汽包41储存，同时，中压汽包41中的中压蒸汽进入中压过热器211进行过热，过热后的中压过热蒸汽从中压过热器211进入汽轮机43，用于驱动汽轮机43进行发电。经过此过程后，环冷机5一段高温烟气温度降低，进入第二锅炉段22。

在本实施例中，第二锅炉段22包括从上到下依次设置的第二中压蒸发器221、第三中压蒸发器222、低压过热器223、中压省煤器224、第一低压蒸发器225、第二低压蒸发器226和凝水加热器227。

在上述实施方式中，第二中压蒸发器221、第三中压蒸发器222和中压省煤器224均与中压汽包41连接，低压过热器223、第一低压蒸发器225、第二低压蒸发器226和凝水加热器 227均与低压汽包42连接，低压过热器223还与汽轮机连接43。

环冷机5一段高温烟气经过第一锅炉段21后，其温度降低至与环冷机5二段高温烟气温度相当，并与通过第二取风管路12进入第二锅炉段21的环冷机5二段高温烟气在第二锅炉段21内混合形成混合烟气。

混合烟气从上到下经过第二中压蒸发器221和第三中压蒸发器222，对第二中压蒸发器 221和第三中压蒸发器222加热产生中压蒸汽，第二中压蒸发器221和第三中压蒸发器222 中产生的中压蒸汽进入中压汽包41储存，同时，中压汽包41中的中压蒸汽进入中压过热器211进行过热，过热后的中压过热蒸汽从中压过热器211进入汽轮机43，用于驱动汽轮机43 进行发电；经过第二中压蒸发器221和第三中压蒸发器222后，混合烟气向下经过低压过热器223并对低压过热器223内的低压蒸汽进行过热，随后混合烟气继续向下经过中压省煤器 224，凝结水或外部供水进入中压省煤器224被混合烟气加热，产生蒸汽补充到中压汽包 41，经过上述过程，混合烟气的温度再次降低；混合烟气经中压省煤器224后依次经过第一低压蒸发器225和第二低压蒸发器226，对第一低压蒸发器225和第二低压蒸发器226加热，产生低压蒸汽，第一低压蒸发器225和第二低压蒸发器226中产生的低压蒸汽进入低压汽包 42储存，同时，低压汽包42中的低压蒸汽进入低压过热器223进行过热，过热后的低压过热蒸汽从低压过热器223进入汽轮机43，用于驱动汽轮机43进行发电；经过第一低压蒸发器225和第二低压蒸发器226的混合烟气温度较低，进入凝水加热器227对蒸汽发电装置4内的凝结水或外部供水进行加热，并供给至低压汽包42。

在本实施例中，回风总管31上还设置有混风口312，混风口312的设置位置靠近回风总管31与余热锅炉2的连接处，用于向回风总管31内供给冷风，防止从余热锅炉2进入回风总管31的烟气温度过高，导致烟气经过的管路受高温影响寿命衰减。

在一些实施方式中，为确保回风量可调可控，第一回风支管32设置有至少两条，第二回风支管33设置有至少一条，在本实施例中，第一回风支管32设置有两条，第二回风支管33设置有一条，第二回风支管33上设置有电动多叶片阀331，通过调节电动多叶片阀331 的开度，可控制第一回风支管32和第二回风支管33回风量和回风比例，以适应不同工况下的回风需求。

在上述实施方式中，第一回风支管32和第二回风支管33上还设置有鼓风机321，鼓风机321可将外部冷空气泵入第一回风支管32和第二回风支管33，可用于控制第一回风支管 32和第二回风支管33内的回风量，且有利于避免回风的烟气温度过高。

在一些实施方式中，为确保取风量和发电量，第一取风管路11在环冷机5一段设置有至少三个取风口，第二取风管路12在环冷机5二段设置有至少两个取风口，在本实施例中，第一取风管路11在环冷机5一段设置有三个取风口，第二取风管路12在环冷机5二段设置有两个取风口。

在上述实施方式中，每个取风口处设置有集烟罩101，有利于提高取风量；第一取风管路11和第二取风管路12上各设置有一个带有蝶阀的烟囱102，有利于对第一取风管路11和第二取风管路12内的烟气流量进行控制；第一取风管路11和第二取风管路12上还设置有膨胀节103，防止烟气温度过高导致管路破坏。

本实用新型实施例的实施过程如下：

第一取风管路11和第二取风管路12分别与环冷机5一段和二段连接，环冷机5一段高温烟气通过集烟罩101进入第一取风管路，环冷机5二段高温烟气通过集烟罩101进入第二取风管路；环冷机5二段高温烟气经第二取风管路12进入余热锅炉2的第二锅炉段22，环冷机5一段高温烟气经第一取风管路11进入余热锅炉2的第一锅炉段21，并在依次对第一锅炉段21内的中压过热器211和第一中压蒸发器212加热后进入第二锅炉段22与环冷机5 二段高温烟气混合，混合烟气在第二锅炉段22内依次对第二中压蒸发器221、第三中压蒸发器222、低压过热器223、中压省煤器224、第一低压蒸发器225、第二低压蒸发器226和凝水加热器227进行加热；加热完成后的混合烟气温度降低成为低温烟气，并从余热锅炉2底端排入回风总管31，当回风总管31内的低温烟气的温度仍偏高，可从混风口312供入冷空气降温，低温烟气在循环风机311的驱动下进入第一回风支管32和第二回风支管33，第一回风支管32和第二回风支管33上设置有鼓风机321，通过鼓风机321的启停可控制从第一回风支管32和第二回风支管33进入环冷机5的低温烟气的温度和流速，第二回风支管33上设置有电动多叶片阀331，可通过调节电动多叶片阀331的开闭程度，调节第一回风支管32和第二回风支管33内混合烟气的回风量和回风比例。

上述过程中，加热第一中压蒸发器212、第二中压蒸发器221、第三中压蒸发器222和中压省煤器224产生的中压蒸汽进入中压汽包41，再经过中压过热器211过热后，进入汽轮机 43用于蒸汽发电；加热第一低压蒸发器225、第二低压蒸发器226和凝水加热器227产生的低压蒸汽进入低压汽包42，在经过低压过热器223过热后，进入汽轮机43用于蒸汽发电。

实施例2：

基本同实施例1，不同之处在于：低压汽包42上设置有除氧器，低压汽包42与除氧器集成，配置为一体式除氧器，有利于在产生蒸汽时同步除氧，节省除氧设备的布置空间。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种烟气循环余热发电系统，解决了现有技术中余热锅炉对环冷机各段烟气的适应性差，大量烟气进入余热锅炉后无法被有效利用，热回收效率低，致使热能大量浪费，蒸汽产量低，发电量不理想的问题，减少了热能浪费，显著提高了蒸汽产量和发电量，具有结构巧妙、适应性强、能量利用率高、经济成效显著等特点。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种烟气循环余热发电系统，用于收集环冷机的烟气进行余热发电，其特征在于：包括取风装置，所述取风装置包括从环冷机一段收集烟气的第一取风管路，以及从环冷机二段收集烟气的第二取风管路；

余热锅炉，所述余热锅炉内依次设置有第一锅炉段和第二锅炉段，所述第一锅炉段与所述第一取风管路连通，且所述第一取风管路收集的烟气经所述第一锅炉段汇入所述第二锅炉段，所述第二锅炉段与所述第二取风管路连通；

回风装置，包括回风总管、以及与所述回风总管连通的第一回风支管和第二回风支管，所述回风总管与所述余热锅炉连接，且所述回风总管上设置有循环风机，烟气经所述第一回风支管循环至环冷机一段，经所述第二回风支管循环至环冷机二段；

蒸汽发电装置，包括中压汽包、低压汽包和汽轮机。

2.根据权利要求1所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述第一锅炉段包括依次设置的中压过热器和第一中压蒸发器。

3.根据权利要求2所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述中压过热器和所述第一中压蒸发器均与所述中压汽包连接，所述中压过热器还与所述汽轮机连接。

4.根据权利要求1所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述第二锅炉段包括依次设置的第二中压蒸发器、第三中压蒸发器、低压过热器、中压省煤器、第一低压蒸发器、第二低压蒸发器和凝水加热器。

5.根据权利要求4所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述第二中压蒸发器、所述第三中压蒸发器和所述中压省煤器均与所述中压汽包连接，所述低压过热器、所述第一低压蒸发器、所述第二低压蒸发器和所述凝水加热器均与所述低压汽包连接，所述低压过热器还与所述汽轮机连接。

6.根据权利要求1所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述回风总管在靠近与所述余热锅炉连接的位置还设置有混风口，用于向所述回风总管供给冷风。

7.根据权利要求1所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述第一回风支管设置有至少两条，所述第二回风支管设置有至少一条，所述第二回风支管上设置有用于调节回风量的电动多叶片阀。

8.根据权利要求1或7所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述第一回风支管和所述第二回风支管上设置有鼓风机。

9.根据权利要求1所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述第一取风管路在所述环冷机一段上设置有至少三个取风口，所述第二取风管路在所述环冷机二段上设置有至少两个取风口。

10.根据权利要求1所述的一种烟气循环余热发电系统，其特征在于：所述低压汽包上设置有除氧器。

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