CN220869487U - 一种烧结余热利用发电制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种烧结余热利用发电制氢系统，包括有凝结水管道、蒸汽管道、供水模块、烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块；通过烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块之间的结构设计与配合，使之产生与烧结环冷机余热利用模块同参数的高品质蒸汽，增加了可用于带动汽轮机的蒸汽量，进而增加了汽轮机的发电功率，以及制氢效率，从而提高了蒸汽利用的效率。

Description

一种烧结余热利用发电制氢系统

技术领域

本实用新型涉及烧结余热利用领域技术，尤其是指一种烧结余热利用发电制氢系统。

背景技术

工业企业尤其是钢铁企业中，有众多余热资源可被利用，并产生蒸汽向外输送。如：烧结余热蒸汽、转炉余热蒸汽、电炉余热蒸汽、轧钢加热炉余热蒸汽等。其中烧结余热蒸汽因其温度较高，通常会被应用于发电系统，烧结生产过程的余热资源主要包括烧结机烧结的高温废烟气余热，通过烧结机烧结的高温废烟气余热的回收并用于发电，以满足钢铁工艺用电需求或上网发电，从而减少钢铁厂的运行成本。

目前，烧结余热利用中可回收的烟气主要分为两部分，一部分为烧结大烟道内的热烟气，一部分为烧结环冷机上部烟罩内的热烟气，配套分别设置两套余热回收装置，分别为烟结机大烟道余热锅炉及烧结环冷机余热锅炉，在以往的工程中，烧结环冷机余热锅炉由于环冷机烟罩内的热烟气温度较高，可达400～450℃，产生的蒸汽温度也较高，可达350～400℃，此部分蒸汽可用于带动汽轮机，产生电能，带来非常可观的经济效益。

而烧结大烟道内的可回收热量的烟气温度为250～350℃，产生的蒸汽温度通常在300℃以下，此部分蒸汽通常设计成产生250℃左右的饱和蒸汽，用以厂区内加热用汽或采暖用汽，该烟结机大烟道余热锅炉内的余热并没有得到充分的利用，降低了烧结余热利用系统的余热回收利用率，适用范围小。

因此，需要研究一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种烧结余热利用发电制氢系统，其通过烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块之间的结构设计与配合，使之产生与烧结环冷机余热利用模块同参数的高品质蒸汽，增加了可用于带动汽轮机的蒸汽量，进而增加了汽轮机的发电功率，以及制氢效率，从而提高了蒸汽利用的效率。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种烧结余热利用发电制氢系统，包括有凝结水管道、蒸汽管道、供水模块、烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块；

所述凝结水管道的输出端连接于供水模块的输入端，所述供水模块的输出端分别连接于烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块的输入端，所述烧结烟道余热利用模块的输出端通过蒸汽管道衔接于烧结环冷机余热利用模块的输入端；

所述蒸汽管道包括有第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、第三蒸汽管道和蒸汽总管道，所述第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、第三蒸汽管道和蒸汽总管道上分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述烧结烟道余热利用模块的输出端连接于第一蒸汽管道的输入端，所述第一蒸汽管道的输出端连通于蒸汽总管道的输入端，所述第二蒸汽管道的输入端连通于蒸汽总管道的输出端，所述第二蒸汽管道的输出端连通于烧结烟道余热利用模块的输入端；所述烧结环冷机余热利用模块的输出端通过第三蒸汽管道连通于蒸汽总管道的输出端，所述蒸汽总管道的另一侧输出端连通于蓄热器的输入端，所述蓄热器的输出端连接于蒸汽过热模块的输入端，所述蒸汽过热模块的输出端连接于汽水发电模块的输入端，所述汽水发电模块的输出端连接于制氢模块的输入端。

作为一种优选方案，所述供水模块包括有第一供水单元、第二供水单元和加压泵，所述加压泵设置于凝结水管道与第一供水单元和、第二供水单元之间，所述第一供水单元的输出端连接于烧结环冷机余热利用模块的另一侧输入端，所述第二供水单元的输出端连接于烧结烟道余热利用模块的另一侧输入端。

作为一种优选方案，所述烧结环冷机余热利用模块包括有第一余热锅炉、预热器、第一蒸发器、第一汽包和第一过热器，所述第一余热锅炉的输出端连接于余热器的输入端，所述预热器的输出端连接于第一蒸发器的输入端，所述第一蒸发器的输出端连接于第一汽包的输入端，所述第一汽包的输出端连接于第一过热器的输入端，所述第一过热器的输出端连接于第三蒸汽管道的输入端。

作为一种优选方案，所述烧结烟道余热利用模块包括有第二余热锅炉、热管省煤器、第二蒸发器、第二汽包和第二过热器，所述第二预热锅炉的输出端连接于热管省煤器的输入端，所述热管省煤器的输出端连接于第二蒸发器的输入端，所述第二蒸发器的输出端连接于第二汽包的输入端，所述第二汽包的输出端连接于第二过热器的输入端，所述第二过热器的输出端连接于第一蒸汽管道的输入端。

作为一种优选方案，所述汽水发电模块具有进汽端和出水端，所述第一余热锅炉、蒸汽过热模块均与汽水发电系统的进汽端连通，所述第一汽包与汽水发电模块的出水端连通，所述汽水发电模块包括有汽轮机、给水泵、发电机、凝汽器、冷却塔、除氧器和凝结水泵，所述汽轮机分别连接于发电机、凝汽器，所述凝结水泵、除氧器依次设置于凝汽器、给水泵之间，所述凝汽器通过循环水泵连接于冷却塔，所述进汽端设置于汽轮机上，所述出水端设置于给水泵上。

作为一种优选方案，所述制氢模块包括有电解槽、氢分离器、氢气净化装置和氢气储存罐，所述发电机的输出端连接于电解槽的输入端，所述电解槽的输出端连接于氢气分离器的输入端，所述氢气分离器的输出端连接于氢气净化装置的输入端，所述氢气净化装置的输出端连接于氢气储存罐的输入端。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是通过烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块之间的结构设计与配合，将第二锅炉内所产生过热蒸汽进入第一锅炉的第一蒸发器并与第一蒸发器所产生的饱和蒸汽共同进入第一汽包，该饱和蒸汽经第一汽包进入第一过热器过热后产生统一参数的过热蒸汽经蒸汽总管道输出至蓄热器、汽水发电模块进行发电，发出的电力输送至电解槽进行制氢，产出的氢气进入氢分离器和氢气净化装置进行分离和净化，经过氢气净化装置提纯后的高纯氢气进入氢气储存罐内，以便于后续的利用；并且烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块也可以单独使用，当第一锅炉事故状态时，将第一阀门和第三阀门开启，第二阀门和第四阀门关闭，使得第一锅炉所产生的过热蒸汽直接送入汽轮机以进行后续的发电制氢；当第二锅炉事故状态时，将第一阀门、第二阀门和第三阀门关闭，第四阀门开启，使得第二锅炉所产生的过热蒸汽直接送入汽轮机以进行后续的发电制氢，使之产生与烧结环冷机余热利用模块同参数的高品质蒸汽，增加了可用于带动汽轮机的蒸汽量，进而增加了汽轮机的发电功率，以及制氢效率，从而提高了蒸汽利用的效率。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之实施例的连接结构及工艺流程示意图。

附图标识说明：

10、凝结水管道 20、蒸汽管道

21、第一蒸汽管道 22、第二蒸汽管道

23、第三蒸汽管道 24、蒸汽总管道

25、第一阀门 26、第二阀门

27、第三阀门 28、第四阀门

30、供水模块 31、第一供水单元

32、第二供水单元 33、加压泵

40、烧结环冷机余热利用模块 41、第一余热锅炉

42、预热器 43、第一蒸发器

44、第一汽包 45、第一过热器

50、烧结烟道余热利用模块 51、第二余热锅炉

52、热管省煤器 53、第二蒸发器

54、第二汽包 55、第二过热器

60、蓄热器 70、蒸汽过热模块

80、汽水发电模块 81、汽轮机

82、给水泵 83、发电机

84、凝汽器 85、冷却塔

86、除氧器 87、凝结水泵

88、循环水泵 90、制氢模块

91、电解槽 92、氢分离器

93、氢气净化装置 94、氢气储存罐。

具体实施方式

请参照图1所示，其显示出了本实用新型之实施例的具体结构。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位和位置关系为基于附图或者正常佩戴使用时所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

一种烧结余热利用发电制氢系统，包括有凝结水管道10、蒸汽管道20、供水模块30、烧结环冷机余热利用模块40、烧结烟道余热利用模块50、蓄热器60、蒸汽过热模块70、汽水发电模块80以及制氢模块90。

所述凝结水管道10的输出端连接于供水模块30的输入端，所述供水模块30的输出端分别连接于烧结环冷机余热利用模块40、烧结烟道余热利用模块50的输入端，所述烧结烟道余热利用模块50的输出端通过蒸汽管道20衔接于烧结环冷机余热利用模块40的输入端；

所述蒸汽管道20包括有第一蒸汽管道21、第二蒸汽管道22、第三蒸汽管道23和蒸汽总管道24，所述第一蒸汽管道21、第二蒸汽管道22、第三蒸汽管道23和蒸汽总管道24上分别设置有第一阀门25、第二阀门26、第三阀门27和第四阀门28；所述烧结烟道余热利用模块50的输出端连接于第一蒸汽管道21的输入端，所述第一蒸汽管道21的输出端连通于蒸汽总管道24的输入端，所述第二蒸汽管道22的输入端连通于蒸汽总管道24的输出端，所述第二蒸汽管道22的输出端连通于烧结烟道余热利用模块50的输入端；所述烧结环冷机余热利用模块40的输出端通过第三蒸汽管道23连通于蒸汽总管道24的输出端，所述蒸汽总管道24的另一侧输出端连通于蓄热器60的输入端，所述蓄热器60的输出端连接于蒸汽过热模块70的输入端，所述蒸汽过热模块70的输出端连接于汽水发电模块80的输入端，所述汽水发电模块80的输出端连接于制氢模块90的输入端。

优选地，所述供水模块30包括有第一供水单元31、第二供水单元32和加压泵33，所述加压泵33设置于凝结水管道10与第一供水单元31和、第二供水单元32之间，所述第一供水单元31的输出端连接于烧结环冷机余热利用模块40的另一侧输入端，所述第二供水单元32的输出端连接于烧结烟道余热利用模块50的另一侧输入端。所述第一供水单元31和第二供水单元32分别就具有第五阀门和第六阀门。

凝结水经给加压泵33加压后分别进入第一锅炉的给水预热器42及第二锅炉的热管省煤器52做为锅炉给水，第一锅炉的第五阀门和第二锅炉的第六阀门可实现水量的自动调节。

优选地，所述烧结环冷机余热利用模块40包括有第一余热锅炉41、预热器42、第一蒸发器43、第一汽包44和第一过热器45，所述第一余热锅炉41的输出端连接于余热器的输入端，所述预热器42的输出端连接于第一蒸发器43的输入端，所述第一蒸发器43的输出端连接于第一汽包44的输入端，所述第一汽包44的输出端连接于第一过热器45的输入端，所述第一过热器45的输出端连接于第三蒸汽管道23的输入端。

优选地，所述烧结烟道余热利用模块50包括有第二余热锅炉51、热管省煤器52、第二蒸发器53、第二汽包和第二过热器55，所述第二预热锅炉的输出端连接于热管省煤器52的输入端，所述热管省煤器52的输出端连接于第二蒸发器53的输入端，所述第二蒸发器53的输出端连接于第二汽包的输入端，所述第二汽包的输出端连接于第二过热器55的输入端，所述第二过热器55的输出端连接于第一蒸汽管道21的输入端。为保证第二锅炉所产生的蒸汽能顺利进入第一锅炉内，将第一锅炉所产生的蒸汽温度设定为350℃～400℃，将第二锅炉所产生的蒸汽参数温度设定为300℃，压力设定为第一锅炉的蒸汽压力+0.3MPa。

优选地，所述汽水发电模块80具有进汽端和出水端，所述第一余热锅炉41、蒸汽过热模块70均与汽水发电系统的进汽端连通，所述第一汽包44与汽水发电模块80的出水端连通，所述汽水发电模块80包括有汽轮机81、给水泵82、发电机83、凝汽器84、冷却塔85、除氧器86和凝结水泵87，所述汽轮机81分别连接于发电机83、凝汽器84，所述凝结水泵87、除氧器86依次设置于凝汽器84、给水泵82之间，所述凝汽器84通过循环水泵88连接于冷却塔85，所述进汽端设置于汽轮机81上，所述出水端设置于给水泵82上。优选地，所述蒸汽过热模块70为煤气过热炉或燃气热处理炉。

优选地，所述制氢模块90包括有电解槽91、氢分离器92、氢气净化装置93和氢气储存罐94，所述发电机83的输出端连接于电解槽91的输入端，所述电解槽91的输出端连接于氢气分离器的输入端，所述氢气分离器的输出端连接于氢气净化装置93的输入端，所述氢气净化装置93的输出端连接于氢气储存罐94的输入端。

所述电解槽91内采用电极电解电解液以产生氢气和氧气，氢分离器92用于将电解槽91产生的氢气进行气液分离，在本实施例中采用工业软水经纯水装置制取纯水，并送入原料水箱，经补水泵输入碱液系统，补充被电解消耗的水，电解槽91中的水，在直流电的作用下被分解成氢气与氧气，并与循环电解液一起分别进入框架中的氢、氧分离洗涤器后进行气液分离、洗涤、冷却，分离后的电解液与补充的纯水混合后，经碱液换热器、碱液循环泵、过滤器送回电解槽91循环电解。

正常工况下，第一阀门25、第二阀门26和第四阀门28开启，第三阀门27关闭，

第二锅炉所产生过热蒸汽进入第一锅炉的第一蒸发器43后管道，与第一蒸发器43所产生的饱和蒸汽共同进入第一汽包44，饱和蒸汽经第一汽包44进入烧第一过热器45过热后产生统一参数的过热蒸汽输出直接送入汽轮机81以进行后续的发电制氢；

当第一锅炉事故状态时，将第一阀门25和第三阀门27开启，第二阀门26和第四阀门28关闭，使得第一锅炉所产生的过热蒸汽直接送入汽轮机81以进行后续的发电制氢；当第二锅炉事故状态时，将第一阀门25、第二阀门26和第三阀门27关闭，第四阀门28开启，使得第二锅炉所产生的过热蒸汽直接送入汽轮机81以进行后续的发电制氢，使之产生与烧结环冷机余热利用模块40同参数的高品质蒸汽，增加了可用于带动汽轮机81的蒸汽量，进而增加了汽轮机81的发电功率，以及制氢效率，从而提高了蒸汽利用的效率。

本实用新型的设计重点在于，其主要是通过烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块之间的结构设计与配合，将第二锅炉内所产生过热蒸汽进入第一锅炉的第一蒸发器并与第一蒸发器所产生的饱和蒸汽共同进入第一汽包，该饱和蒸汽经第一汽包进入第一过热器过热后产生统一参数的过热蒸汽经蒸汽总管道输出至蓄热器、汽水发电模块进行发电，发出的电力输送至电解槽进行制氢，产出的氢气进入氢分离器和氢气净化装置进行分离和净化，经过氢气净化装置提纯后的高纯氢气进入氢气储存罐内，以便于后续的利用；并且烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块也可以单独使用，当第一锅炉事故状态时，将第一阀门和第三阀门开启，第二阀门和第四阀门关闭，使得第一锅炉所产生的过热蒸汽直接送入汽轮机以进行后续的发电制氢；当第二锅炉事故状态时，将第一阀门、第二阀门和第三阀门关闭，第四阀门开启，使得第二锅炉所产生的过热蒸汽直接送入汽轮机以进行后续的发电制氢，使之产生与烧结环冷机余热利用模块同参数的高品质蒸汽，增加了可用于带动汽轮机的蒸汽量，进而增加了汽轮机的发电功率，以及制氢效率，从而提高了蒸汽利用的效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种烧结余热利用发电制氢系统，其特征在于：包括有凝结水管道、蒸汽管道、供水模块、烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块、蓄热器、蒸汽过热模块、汽水发电模块以及制氢模块；

所述凝结水管道的输出端连接于供水模块的输入端，所述供水模块的输出端分别连接于烧结环冷机余热利用模块、烧结烟道余热利用模块的输入端，所述烧结烟道余热利用模块的输出端通过蒸汽管道衔接于烧结环冷机余热利用模块的输入端；

所述蒸汽管道包括有第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、第三蒸汽管道和蒸汽总管道，所述第一蒸汽管道、第二蒸汽管道、第三蒸汽管道和蒸汽总管道上分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述烧结烟道余热利用模块的输出端连接于第一蒸汽管道的输入端，所述第一蒸汽管道的输出端连通于蒸汽总管道的输入端，所述第二蒸汽管道的输入端连通于蒸汽总管道的输出端，所述第二蒸汽管道的输出端连通于烧结烟道余热利用模块的输入端；所述烧结环冷机余热利用模块的输出端通过第三蒸汽管道连通于蒸汽总管道的输出端，所述蒸汽总管道的另一侧输出端连通于蓄热器的输入端，所述蓄热器的输出端连接于蒸汽过热模块的输入端，所述蒸汽过热模块的输出端连接于汽水发电模块的输入端，所述汽水发电模块的输出端连接于制氢模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种烧结余热利用发电制氢系统，其特征在于：所述供水模块包括有第一供水单元、第二供水单元和加压泵，所述加压泵设置于凝结水管道与第一供水单元和、第二供水单元之间，所述第一供水单元的输出端连接于烧结环冷机余热利用模块的另一侧输入端，所述第二供水单元的输出端连接于烧结烟道余热利用模块的另一侧输入端。

3.根据权利要求1所述的一种烧结余热利用发电制氢系统，其特征在于：所述烧结环冷机余热利用模块包括有第一余热锅炉、预热器、第一蒸发器、第一汽包和第一过热器，所述第一余热锅炉的输出端连接于余热器的输入端，所述预热器的输出端连接于第一蒸发器的输入端，所述第一蒸发器的输出端连接于第一汽包的输入端，所述第一汽包的输出端连接于第一过热器的输入端，所述第一过热器的输出端连接于第三蒸汽管道的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种烧结余热利用发电制氢系统，其特征在于：所述烧结烟道余热利用模块包括有第二余热锅炉、热管省煤器、第二蒸发器、第二汽包和第二过热器，所述第二余热锅炉的输出端连接于热管省煤器的输入端，所述热管省煤器的输出端连接于第二蒸发器的输入端，所述第二蒸发器的输出端连接于第二汽包的输入端，所述第二汽包的输出端连接于第二过热器的输入端，所述第二过热器的输出端连接于第一蒸汽管道的输入端。

5.根据权利要求3所述的一种烧结余热利用发电制氢系统，其特征在于：所述汽水发电模块具有进汽端和出水端，所述第一余热锅炉、蒸汽过热模块均与汽水发电系统的进汽端连通，所述第一汽包与汽水发电模块的出水端连通，所述汽水发电模块包括有汽轮机、给水泵、发电机、凝汽器、冷却塔、除氧器和凝结水泵，所述汽轮机分别连接于发电机、凝汽器，所述凝结水泵、除氧器依次设置于凝汽器、给水泵之间，所述凝汽器通过循环水泵连接于冷却塔，所述进汽端设置于汽轮机上，所述出水端设置于给水泵上。

6.根据权利要求5所述的一种烧结余热利用发电制氢系统，其特征在于：所述制氢模块包括有电解槽、氢分离器、氢气净化装置和氢气储存罐，所述发电机的输出端连接于电解槽的输入端，所述电解槽的输出端连接于氢气分离器的输入端，所述氢气分离器的输出端连接于氢气净化装置的输入端，所述氢气净化装置的输出端连接于氢气储存罐的输入端。