CN217686664U - 一种用于aod炉余热利用的高转速汽电双拖机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，包括AOD炉和余热锅炉，AOD炉和余热锅炉烟侧之间通过汽化烟道连接；余热锅炉汽侧连接蓄热器，蓄热器排汽端连接高转速汽轮机进汽口；AOD炉除尘风机与异步电动机的一输出轴端同轴连接，异步电动机的另一输出轴端通过变速离合器与AOD炉余热回收高转速汽轮机同轴连接。与常规AOD炉余热回收机组中3000r/min汽轮机相比，拓宽除尘风机调速范围：通过改变电机变频器频率，将风机调整至目标工况转速，实现四象限变频器制动扭矩的反送电功能，提高同轴驱动机组中电机单一驱动状态下能量浪费问题。实现汽电双拖状态下能量的双向流动，消除对电网的谐波污染。

Description

一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组

技术领域

本实用新型属于AOD炉余热利用设备技术领域，涉及一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组。

背景技术

在现有不锈钢AOD炉冶炼中，AOD炉冶炼过程产生的大量带灰尘的高温烟气，经过降温净化后，通过变频除尘风机排入大气。AOD炉冶炼过程与转炉类似，均为间歇性冶炼工艺，每个冶炼周期较长，约为100min，最高时炉口温度接近1500℃，最低时炉口烟气温度约120℃左右，由于烟气工况的不间断性变化，导致标况流量发生不间断变化，整个除尘系统为变频工况运行。

针对上述冶炼过程存在的问题是：

AOD炉烟气温度和流量不断变化，配套余热锅炉产生的蒸汽流量和温度不断发生变化，蒸汽品质也同样处于变化过程中，经过蓄热稳压后，输出接近连续的饱和蒸汽，造成AOD炉余热回收只能利用饱和蒸汽。

由于AOD炉冶炼工艺的不稳定性，大多不锈钢冶炼企业将蒸汽并入厂区管网，通过单独新建饱和蒸汽汽轮发电机组发电。能量的回收效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，解决AOD炉冶炼过程的间断性和除尘风机的变频运行工况的问题，进一步提高AOD炉冶炼工艺的能量回收率。

本实用新型所采用的技术方案是，一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，包括AOD炉和余热锅炉，AOD炉和余热锅炉烟侧之间通过汽化烟道连接；余热锅炉连接增压风机，增压风机通过管道连接混风筒，混风筒经由低压脉冲式布袋除尘器进入除尘风机，除尘风机出口连接烟囱；变流式屋顶烟罩通过低温钢管道连接至混风筒；余热锅炉汽侧连接蓄热器，蓄热器排汽端连接高转速汽轮机进汽口；AOD炉除尘风机与异步电动机的一输出轴端同轴连接，异步电动机的另一输出轴端通过变速离合器与AOD炉余热回收高转速汽轮机同轴连接。

进一步地，AOD炉和余热锅炉汽化管道连接至余热锅炉增压风机，余热锅炉增压风机通过管道连接混风筒，混风筒经由低压脉冲式布袋除尘器进入除尘风机，除尘风机出口连接烟囱。

进一步地，高转速汽轮机工作转速在5600r/min。

进一步地，高转速汽轮机驱动变速离合器与驱动AOD炉除尘风机的异步电机联轴器自动啮合转速为5500r/min～5700r/min。

进一步地，高转速汽轮机与AOD炉除尘风机的转速比为7～8。

本实用新型的有益效果是：

(1)将高转速汽轮机在AOD炉余热回收机组中进行应用。

(2)设置异步电机，根据余热资源产生蒸汽量分别投入发电机和电动机工况。

(3)与常规AOD炉余热回收机组中3000r/min汽轮机相比，拓宽除尘风机调速范围：通过改变电机变频器频率，将风机调整至目标工况转速，并拖动汽轮机降转速运行，降速过程中四象限变频器施加给汽轮机制动作用，并将这部分能量反馈给电网，造成整个机组的调速工况，汽轮机始终处于被动降速过程；

(4)与AOD炉余热回收机组中相同容量的5600r/min汽轮机和3000r/min汽轮机外形尺寸相比，长度减小约21％，宽度减小约23％；汽耗率减小约6％。

附图说明

图1是本实用新型用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组工艺流程图。

图中，1.AOD炉，2.余热锅炉，3.蓄热器，4.高转速汽轮机，5.变速离合器，6.异步电机，7.变频器，8.烟囱，9.AOD炉除尘风机，10.低压脉冲布袋除尘器，11.变流式屋顶烟罩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示：一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，包括AOD炉1和余热锅炉2，AOD炉1和余热锅炉2烟侧之间通过汽化烟道连接；所述余热锅炉2汽侧连接蓄热器3，蓄热器3排汽端连接高转速汽轮机4进汽口；AOD炉除尘风机9与异步电动机6的一输出轴端同轴连接，异步电动机6的另一输出轴端通过变速离合器5与AOD炉余热回收高转速汽轮机4同轴连接。异步电机6和变速离合器5之间的联轴器可根据高转速汽轮机4负荷大小自动啮合或脱开。

所述AOD炉1和余热锅炉2汽化烟道连接至余热锅炉2增压风机，余热锅炉增压风机通过管道连接混风筒，混风筒经由低压脉冲式布袋除尘器10进入除尘风机9，除尘风机9出口连接烟囱8。异步电机6还连接有变频器7。

所述AOD炉1和变流式屋顶烟罩11通过低温钢管道连接至混风筒。

所述高转速汽轮机4工作转速在5600r/min。

所述高转速汽轮机4驱动变速离合器5与驱动AOD炉除尘风机9的异步电机6联轴器自动啮合转速为5500r/min～5700r/min。

所述高转速汽轮机4与AOD炉除尘风机9的转速比为7～8。其中：高转速汽轮机4的具体工作转速为5500～5700r/min；除尘风机9的同步转速为：740r/min。

如附图1所示，AOD炉1在正常冶炼过程产生的高温烟气进入汽化烟道，在汽化烟道换热后的烟气进入余热锅炉2再次进行换热，降温后约200℃，在混风筒中和低温钢管道连接的变流式屋顶烟罩11捕集烟气进行混合，经AOD炉除尘风机9驱动进入低压脉冲式布袋除尘器10除尘净化，净化后的烟气通过除尘风机9进入烟囱8排入大气。

除盐水补充水管道提供的除盐水，以及高转速汽轮机4中做功以后的乏汽通过凝汽器热交换形成凝结水，分别通过除盐水泵和凝结水泵驱动，循环至除氧头和除氧水箱，经由给水泵驱动在经过余热锅炉2和汽化冷却烟道后，转换成不连续的2.45Mpa(g)饱和蒸汽，经过蓄热器3产生连续的1.1MPa(g)的饱和蒸汽，进入布置在AOD炉除尘风机9一侧的高转速汽轮机4，蒸汽在高转速汽轮机4中通过静叶栅(喷嘴)实现热能转化成动能，通过动叶片实现动能转化为机械能，拖动AOD炉除尘风机9做功。和常规余热发电相比，减少内能转换成机械能，机械能转换为电能，电能再转换为机械能的中间热量损失。

本实用新型的工作过程为：

如附图1所示，先用变频器11启动AOD炉除尘风机9，运行至工艺所需工况转速，根据用户工艺需要，可以选择工频运行模式和变频运行两种模式。余热锅炉2饱和蒸汽出力稳定时，启动高转速汽轮机4，高转速汽轮机4转速达到5600r/min，经变速后拖动AOD炉除尘风机9达到工作转速740r/min自动啮合，汽轮机向轴系输入扭矩传递功率，根据汽轮机出力的不同，机组处于汽电双驱工况或发电工况。此状态下，异步电机6处于降负荷运行，高转速汽轮机4输出额定状态下，异步电机6轴功率减少，高转速汽轮机4和异步电机6共同驱动AOD炉除尘风机9运行。

本方案中，蓄热器3出口的蒸汽量≤20％高转速汽轮机4额定进汽量时，或高转速汽轮机4无法维持在额定5600r/min运行时，变速离合器5与异步电机6之间的联轴器自动脱开，AOD炉除尘风机9处于电机拖动状态，直至高转速汽轮机4冲转转速重新满足拖动AOD炉除尘风机9运行转速，变速离合器5与异步电机6之间的联轴器自动啮合。

当高转速汽轮机4满负荷工况对应转速超过异步电机6拖动AOD炉除尘风机9转速时，异步电机6以发电机形式运行；若高转速汽轮机4负荷降低或余热锅炉2蒸汽量下降，则高转速汽轮机4输出功率随之降低至与异步电机6拖动AOD炉除尘风机9的转速相同，此时异步电机6处于空载状态，即异步电机6发电量为零，AOD炉除尘风机9完全由高转速汽轮机4拖动；当高转速汽轮机4的负荷继续降低或余热锅炉2出力减小，高转速汽轮机4输出功率降低至转速低于异步电机6拖动AOD炉除尘风机9的转速，变速离合器5与异步电机6之间的联轴器自动脱开，AOD炉除尘风机9处于电机拖动状态，即厂用电的电能驱动AOD炉除尘风机9。通过机组同轴布置，完全出力的高转速汽轮机4直驱AOD炉除尘风机9直接将机械能转换为机械能，减少中间能量转换损失，提高AOD炉1余热回收的利用率。

本方案的运行工况需要对AOD炉除尘风机9调速：通过改变异步电机6的四象限变频器7频率，AOD炉除尘风机9转速降低，机组同轴驱动且离合器处于啮合状态使高转速汽轮机4降转速运行，这个过程中四象限变频器7会产生制动转矩，通过四象限变频器7再反向送电至电网，达到节能的效果，此时，机组处于变频发电状态。避免了普通变频器只能在电驱状态工作，即两象限变频器没有办法将电机回馈系统的能量送回电网的缺点。即四象限变频器7的使用，可以实现能量的双向流动，消除对电网的谐波污染。

本实用新型的机组停机工况：正常停机应该先停高转速汽轮机4，再停AOD炉除尘风机7；紧急事故停机时，AOD炉除尘风机7先停，高转速汽轮机4同时执行紧急停机程序，AOD炉除尘风机7和高转速汽轮机4几乎同时停机，降速过程中速度交替变化，变速离合器5与异步电机6之间的联轴器频繁脱开啮合，直至整个机组降至零转速。高转速汽轮机4不能在临界转速区域内长时间运行，低于调速范围的工况可以关闭高转速汽轮机4进气阀，完全由异步电机6出力变频调节。

本实用新型中的高转速汽轮机4除了能够更大限度的增加AOD炉除尘风机7的变频调速范围外，由于其机型较为紧凑，占地面积较小。额定进汽量15.7t/h时，3000r/min转速高转速汽轮机4汽耗率7.711(kW·h)，5600r/min转速高转速汽轮机4汽耗率7.476kg/(kW·h)，即相同容量的余热拖动机组高转速汽耗率减小约6％。

Claims (5)

1.一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，其特征在于，包括AOD炉(1)和余热锅炉(2)，AOD炉(1)通过汽化烟道连接至余热锅炉(2)，余热锅炉(2)连接增压风机，增压风机通过管道连接混风筒，混风筒经由低压脉冲式布袋除尘器(10)进入除尘风机(9)，除尘风机(9)出口连接烟囱(8)；变流式屋顶烟罩(11)通过低温钢管道连接至混风筒；所述余热锅炉(2)汽侧连接蓄热器(3)，蓄热器(3)排汽端连接高转速汽轮机(4)进汽口；AOD炉除尘风机(9)与异步电动机(6)的一输出轴端同轴连接，异步电动机(6)的另一输出轴端通过变速离合器(5)与AOD炉余热回收高转速汽轮机(4)同轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，其特征在于，所述高转速汽轮机(4)工作转速在5600r/min。

3.根据权利要求1所述的一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，其特征在于，所述高转速汽轮机(4)驱动变速离合器(5)与驱动AOD炉除尘风机(9)的异步电动机(6)联轴器自动啮合转速为5500r/min～5700r/min。

4.根据权利要求1所述的一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，其特征在于，所述高转速汽轮机(4)与AOD炉除尘风机(9)的转速比为7～8。

5.根据权利要求1所述的一种用于AOD炉余热利用的高转速汽电双拖机组，其特征在于，所述异步电动机(6)还连接有变频器(7)。

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