一種鋼鐵企業(yè)余能綜合高效發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種鋼鐵企業(yè)余能綜合高效發(fā)電系統(tǒng)。包括與轉爐蒸汽鍋爐蒸汽出口通過轉爐蒸汽蓄熱器連通的蒸汽加熱鍋爐，蒸汽加熱鍋爐燃料入口與副產(chǎn)煤氣連通，設置于燒結冷卻機的雙壓余熱鍋爐，雙壓余熱鍋爐設置飽和蒸汽出口和過熱蒸汽出口，設置于燒結機上的燒結機余熱鍋爐，與蒸汽加熱鍋爐蒸汽出口、雙壓余熱鍋爐過熱蒸汽出口和燒結機余熱鍋爐蒸汽出口連通的補汽式汽輪機，雙壓余熱鍋爐飽和蒸汽出口與補汽式汽輪機低壓段連通，補汽式汽輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。本實用新型具有余能綜合利用率高、發(fā)電穩(wěn)定性好、運行維護成本低的特點。
【專利說明】一種鋼鐵企業(yè)余能綜合高效發(fā)電系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于余能發(fā)電【技術領域】，涉及一種鋼鐵企業(yè)余能綜合利用率高、發(fā)電能力強、發(fā)電穩(wěn)定性好、運行維護成本低的余能綜合高效發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]鋼鐵工業(yè)總能耗約占全國總能耗量的15%左右，鋼鐵生產(chǎn)主要以高溫冶煉、加工為主，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量余熱能源，主要來自燒結機煙氣顯熱、紅焦顯熱、轉爐煙氣及加熱爐爐底的余熱回收裝置等，各種余熱資源約占全部生產(chǎn)能耗的68%，目前鋼鐵生產(chǎn)過程中2/3以上的能量是以廢氣、廢渣和產(chǎn)品余熱形式消耗。鋼鐵企業(yè)燒結、轉爐煉鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量余能資源，目前較為常用的是利用轉爐產(chǎn)生的飽和蒸汽進行生產(chǎn)供熱，燒結余熱用于助燃空氣、預熱混合料或利用余熱回收裝置產(chǎn)生蒸汽，利用燒結冷卻風余熱進行單獨低溫余熱發(fā)電和利用燒結機燒結余熱進行單獨低溫余熱發(fā)電的模式，而高爐煤氣和轉爐煤氣等副產(chǎn)煤氣雖得以較好的利用，但由于各種原因，放散率仍然超過10%。
[0003]轉爐余熱鍋爐生產(chǎn)的飽和蒸汽除供生產(chǎn)供熱外，由于鋼鐵企業(yè)管網(wǎng)蒸汽一般為過熱蒸汽，飽和蒸汽無法直接并網(wǎng)使用，只能對空排放或經(jīng)過熱處理后并入管網(wǎng)，造成能源浪費。而采用飽和蒸汽發(fā)電，由于飽和蒸汽溫度低，導致系統(tǒng)熱效率低，發(fā)電量少；而且轉爐周期性冶煉導致蒸汽溫度、流量的沖擊性變化，單獨發(fā)電時會造成發(fā)電不穩(wěn)定，雖然可以增加蒸汽儲熱器調(diào)節(jié)，但轉爐的小修也會造成發(fā)電停機，影響設備的利用率。
[0004]燒結生產(chǎn)線有兩部分余熱，一是冷卻機產(chǎn)生的熱風，二是燒結機尾的高溫煙氣。由于影響燒結余熱回收效率的因素很多，如燒結礦的產(chǎn)量、燃燒溫度、料層層厚、冷卻機的速度、冷卻介質(zhì)的初溫和廢氣流量等，致使燒結低溫余熱發(fā)電工藝存在余熱資源利用率底、發(fā)電機組作業(yè)率底等現(xiàn)象。而燒結余熱用于助燃空氣、預熱混合料或利用余熱回收裝置產(chǎn)生蒸汽，回收利用效率不高。特別是現(xiàn)階段伴隨著燒結機的大型化，傳統(tǒng)的余熱利用途徑已無法充分利用余熱資源，達到效益的最大化。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種鋼鐵企業(yè)余能綜合利用率高、發(fā)電能力強、發(fā)電穩(wěn)定性好、運行維護成本低的余能綜合高效發(fā)電系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，包括轉爐蒸汽鍋爐、轉爐蒸汽蓄熱器、蒸汽加熱鍋爐、雙壓余熱鍋爐、燒結機余熱鍋爐、補汽式汽輪機、發(fā)電機，所述轉爐蒸汽鍋爐的蒸汽通過轉爐蒸汽蓄熱器輸入蒸汽加熱鍋爐，所述蒸汽加熱鍋爐燃料入口與副產(chǎn)煤氣連通，所述雙壓余熱鍋爐設置于燒結冷卻機上，所述雙壓余熱鍋爐設置有飽和蒸汽出口和過熱蒸汽出口，所述燒結機余熱鍋爐設置于燒結機上，所述蒸汽加熱鍋爐蒸汽出口、雙壓余熱鍋爐的過熱蒸汽出口和燒結機余熱鍋爐蒸汽出口與補汽式汽輪機高壓段連通，所述雙壓余熱鍋爐的飽和蒸汽出口與補汽式汽輪機低壓段連通，所述補汽式汽輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
[0007]本實用新型將鋼鐵企業(yè)富余的轉爐飽和蒸汽、燒結生產(chǎn)線廢氣、富余高爐煤氣和/或轉爐煤氣等余能資源整合轉化為電能。通過將副產(chǎn)煤氣燃燒加熱，使轉爐蒸汽鍋爐產(chǎn)生的低溫低壓飽和蒸汽轉變?yōu)檫^熱蒸汽，從而增大蒸汽參數(shù)，大幅提高蒸汽做功能力，既減少了副產(chǎn)煤氣和飽和蒸汽的排放，特別是不達標煤氣的放散，又增加發(fā)電量；特別是通過在燒結機尾部風箱設置燒結機余熱鍋爐和在燒結冷卻機上設置雙壓余熱鍋爐，充分利用燒結機后風箱30(T400°C的煙氣余熱和燒結冷卻機廢氣余熱，聯(lián)合收集熱量占整個燒結礦熱能消耗23?28%的燒結機煙氣和環(huán)冷機廢氣顯熱，既提高余熱回收率，又降低能耗；而且，通過設置雙壓余熱鍋爐產(chǎn)生一路飽和蒸汽配合補汽式汽輪機，從而增大汽輪機的發(fā)電量，提高蒸汽利用效率；通過整合轉爐飽和蒸汽、燒結生產(chǎn)線廢氣和副產(chǎn)煤氣進行蒸汽發(fā)電作業(yè)，可使目前300m2燒結機配套發(fā)電機組發(fā)電量由5麗提升至12麗，即大幅提升燒結余熱發(fā)電機組裝機容量；可實現(xiàn)燒結熱風余熱獨立發(fā)電和轉爐煉鋼蒸汽和煤氣獨立發(fā)電，即在鋼鐵燒結生產(chǎn)線或煉鋼生產(chǎn)線出現(xiàn)故障停運狀況下，實現(xiàn)發(fā)電機組仍可不停機作業(yè)，較常規(guī)燒結熱風余熱獨立發(fā)電機組不足80%的作業(yè)率提高至90%以上，提高了發(fā)電機作業(yè)率；副產(chǎn)煤氣在蒸汽加熱鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生90(Tll0(rC的高溫煙氣，該煙氣通過蒸汽加熱鍋爐過熱器，將轉爐生產(chǎn)過程中的1.(Tl.5MPa的飽和蒸汽加熱至30(T380°C的過熱蒸汽后送入汽輪機做功，同時將通過過熱器后溫度約為50(T800°C的煙氣混入燒結熱風送入燒結冷卻機雙壓余熱鍋爐，提高或保證進入燒結冷卻機雙壓余熱鍋爐的進風溫度，從而保證鍋爐運行的穩(wěn)定性性(常規(guī)燒結冷卻機余熱鍋爐由于燒結運行工況的變動致使燒結熱風溫度波動或過低，造成燒結機余熱鍋爐負荷大幅波動甚至停產(chǎn))，由此可見，蒸汽加熱鍋爐煙氣混入燒結機熱風實現(xiàn)了轉爐低溫飽和蒸汽品質(zhì)提升的同時，還提升了燒結冷卻機余熱鍋爐運行的穩(wěn)定性；通過增加煤氣混合站和蒸汽儲熱器，相比單獨的副產(chǎn)煤氣利用、轉爐蒸汽利用、燒結冷卻風余熱利用和燒結機燒結余熱利用系統(tǒng)具有投資費用和運行成本低的優(yōu)勢，而且鋼鐵企業(yè)中某一產(chǎn)生余能設備的檢修或故障可依靠其它鍋爐產(chǎn)生的蒸汽維持機組在低負荷運行，從而減少發(fā)電機組的停機時間，又均衡了各生產(chǎn)工序間歇式生產(chǎn)對發(fā)電設備造成的沖擊，使鋼鐵企業(yè)的余能綜合利用率高，發(fā)電穩(wěn)定性好。因此，本實用新型具有鋼鐵企業(yè)余能綜合利用率高、發(fā)電能力強、發(fā)電穩(wěn)定性好、運行維護成本低的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的原理示意圖；
[0009]圖中:1_轉爐蒸汽鍋爐，2-轉爐蒸汽蓄熱器，3-蒸汽加熱鍋爐，31-煙氣管道，4-雙壓余熱鍋爐，41-燒結冷卻機廢氣管道，5-燒結機余熱鍋爐，51-燒結機廢氣管道，6-補汽式汽輪機，7-發(fā)電機，8-蒸汽蓄熱器I，9-蒸汽蓄熱器II，10-煤氣混合站，11-高爐煤氣管道，12-轉爐煤氣管道，13-凝汽器，14-除氧器，15-凝結水泵，16-進水調(diào)節(jié)閥。

【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明，但不得以任何方式對本實用新型加以限制，基于本實用新型教導所作的任何變更或改進，均屬于本實用新型的保護范圍。
[0011]如圖1所示，本實用新型包括轉爐蒸汽鍋爐1、轉爐蒸汽蓄熱器2、蒸汽加熱鍋爐
3、雙壓余熱鍋爐4、燒結機余熱鍋爐5、補汽式汽輪機6、發(fā)電機7，所述轉爐蒸汽鍋爐I的蒸汽通過轉爐蒸汽蓄熱器2輸入蒸汽加熱鍋爐3，所述蒸汽加熱鍋爐3燃料入口與副產(chǎn)煤氣連通，所述雙壓余熱鍋爐4設置于燒結冷卻機上，所述雙壓余熱鍋爐4設置有飽和蒸汽出口和過熱蒸汽出口，所述燒結機余熱鍋爐5設置于燒結機上，所述蒸汽加熱鍋爐3蒸汽出口、雙壓余熱鍋爐4的過熱蒸汽出口和燒結機余熱鍋爐5蒸汽出口與補汽式汽輪機6高壓段連通，所述雙壓余熱鍋爐4的飽和蒸汽出口與補汽式汽輪機6低壓段連通，所述補汽式汽輪機6驅(qū)動發(fā)電機7發(fā)電。
[0012]所述蒸汽加熱鍋爐3設置有與煙氣管道31連通的煙氣出口，所述煙氣管道31與燒結冷卻機廢氣出口連通后與雙壓余熱鍋爐4熱氣入口連通。
[0013]所述蒸汽加熱鍋爐3蒸汽出口、雙壓余熱鍋爐4的過熱蒸汽出口和燒結機余熱鍋爐5蒸汽出口通過蒸汽蓄熱器I 8與補汽式汽輪機6蒸汽入口連通，所述雙壓余熱鍋爐4的飽和蒸汽出口通過蒸汽蓄熱器II 9與補汽式汽輪機6補汽入口連通。
[0014]所述轉爐蒸汽蓄熱器2通過調(diào)節(jié)閥與蒸汽蓄熱器II 9連通。
[0015]所述蒸汽加熱鍋爐3燃料入口通過煤氣混合站10與副產(chǎn)煤氣連通，所述煤氣混合站10輸入口與高爐煤氣管道11和/或轉爐煤氣管道12連通。
[0016]所述補汽式汽輪機6的蒸汽出口依次通過凝汽器13、除氧器14、凝結水泵15與蒸汽加熱鍋爐3、雙壓余熱鍋爐4和/或燒結機余熱鍋爐5的注液口連通。
[0017]所述燒結機余熱鍋爐5設置于燒結機尾部風箱，所述雙壓余熱鍋爐4設置于燒結冷卻機冷卻機前段。
[0018]本實用新型工作原理及工作過程:
[0019]本實用新型通過燒結機機外布置單壓余熱鍋爐+燒結冷卻機余熱鍋爐+補燃過熱爐+富余轉爐飽和蒸汽+補汽凝汽式汽輪機發(fā)電方案，同時對鋼鐵廠內(nèi)的富余轉爐飽和蒸汽、燒結生產(chǎn)線廢氣余熱、富余高爐及轉爐煤氣進行綜合利用，可使目前300m2燒結機配套發(fā)電機組發(fā)電量由5麗提升至12MW，即大幅提升燒結余熱發(fā)電機組裝機容量；可實現(xiàn)燒結熱風余熱獨立發(fā)電和轉爐煉鋼蒸汽和煤氣獨立發(fā)電，即在鋼鐵燒結生產(chǎn)線或煉鋼生產(chǎn)線出現(xiàn)故障停運狀況下，實現(xiàn)發(fā)電機組仍可不停機作業(yè)，較常規(guī)燒結熱風余熱獨立發(fā)電機組不足80%的作業(yè)率提高至90%以上，提高了發(fā)電機作業(yè)率；總體提高了余熱的利用效率，既能減少副產(chǎn)煤氣外放污染和飽和蒸汽排放的浪費，又能增加發(fā)電量；特別是通過將蒸汽加熱鍋爐50(T800°C的煙氣混入燒結熱風送入燒結冷卻機雙壓余熱鍋爐，可提高或保證進入燒結冷卻機雙壓余熱鍋爐的進風溫度，從而保證鍋爐運行的穩(wěn)定性性，既實現(xiàn)了轉爐低溫飽和蒸汽品質(zhì)提升的同時，還提升了燒結冷卻機余熱鍋爐運行的穩(wěn)定性；通過在燒結機尾部風箱設置燒結機余熱鍋爐和在燒結冷卻機上設置雙壓余熱鍋爐，充分利用燒結機后風箱30(T400°C的煙氣余熱和燒結冷卻機廢氣余熱，聯(lián)合收集熱量占整個燒結礦熱能消耗23^28%的燒結機煙氣和環(huán)冷機廢氣顯熱，既提高余熱回收率，又降低能耗；而且，通過設置雙壓余熱鍋爐產(chǎn)生飽和蒸汽配合補汽式汽輪機，從而增大汽輪機的發(fā)電量，提高蒸汽利用效率；通過增加煤氣混合站和蒸汽儲熱器，相比單獨的副產(chǎn)煤氣利用、轉爐蒸汽利用、燒結冷卻風余熱利用和燒結機燒結余熱利用系統(tǒng)具有投資費用和運行成本低的優(yōu)勢，而且能夠?qū)崿F(xiàn)鋼鐵企業(yè)中燒結機、轉爐或高爐檢修或故障時，還可依靠其它鍋爐產(chǎn)生的蒸汽維持機組在低負荷運行，從而減少發(fā)電機組的停機時間，又均衡了各生產(chǎn)工序間歇式生產(chǎn)對發(fā)電設備造成的沖擊，使鋼鐵企業(yè)的余能綜合利用率高，發(fā)電穩(wěn)定性好；通過冷凝水的循環(huán)利用，節(jié)約了軟水資源，降低了鋼鐵企業(yè)運營成本。
[0020]如圖1所示，將轉爐煉鋼生產(chǎn)過程中轉爐蒸汽鍋爐I產(chǎn)生的低壓飽和蒸汽匯聚進入轉爐蒸汽蓄熱器2，然后將轉爐蒸汽蓄熱器2中的蒸汽導入以煤氣混合站10中高爐煤氣和/或轉爐煤氣為燃料的蒸汽加熱鍋爐3，使該低壓飽和蒸汽升溫形成過熱蒸汽，同時排出煙氣；在燒結冷卻機上配置一臺雙壓低溫余熱鍋爐4，利用燒結冷卻機生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的具有一定溫度的廢氣與蒸汽加熱鍋爐3排出的煙氣混合后匯入雙壓低溫余熱鍋爐4，從而產(chǎn)生一定溫度和壓力的低溫低壓飽和蒸汽和過熱蒸汽；在燒結機上配置一臺燒結機余熱鍋爐5，利用燒結機燒結過程中產(chǎn)生具有一定溫度的廢氣，產(chǎn)生一定溫度和壓力的過熱蒸汽；將蒸汽加熱鍋爐3、雙壓低溫余熱鍋爐4和燒結機余熱鍋爐5產(chǎn)生的過熱蒸汽通過過熱管道連接匯聚并送入一臺低溫低壓補汽式汽輪機6高壓段，推動汽輪機6帶動發(fā)電機7進行發(fā)電作業(yè)，其中燒結冷卻機上配置雙壓低溫余熱鍋爐4產(chǎn)生的低溫低壓飽和蒸汽通過飽和蒸汽補汽管道送入該汽輪機6低壓段進行補汽輔助推動汽輪機做功；汽輪機6做功后產(chǎn)生的凝結水通過凝汽器13、除氧器14、凝結水泵15利用鍋爐進水調(diào)節(jié)閥16進行水量分配返回鍋爐循環(huán)。
[0021]本實用新型將鋼鐵企業(yè)富余的轉爐飽和蒸汽、燒結生產(chǎn)線廢氣、富余高爐煤氣和/或轉爐煤氣等余能資源整合轉化為電能，具有鋼鐵企業(yè)余能綜合利用率高、發(fā)電能力強、發(fā)電穩(wěn)定性好、運行維護成本低的特點。
【權利要求】
1.一種鋼鐵企業(yè)余能綜合高效發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括轉爐蒸汽鍋爐(I)、轉爐蒸汽蓄熱器(2)、蒸汽加熱鍋爐(3)、雙壓余熱鍋爐(4)、燒結機余熱鍋爐(5)、補汽式汽輪機(6 )、發(fā)電機(7 )，所述轉爐蒸汽鍋爐(I)的蒸汽通過轉爐蒸汽蓄熱器(2 )輸入蒸汽加熱鍋爐(3)，所述蒸汽加熱鍋爐(3)燃料入口與副產(chǎn)煤氣連通，所述雙壓余熱鍋爐(4)設置于燒結冷卻機上，所述雙壓余熱鍋爐(4 )設置有飽和蒸汽出口和過熱蒸汽出口，所述燒結機余熱鍋爐(5 )設置于燒結機上，所述蒸汽加熱鍋爐(3 )蒸汽出口、雙壓余熱鍋爐(4)的過熱蒸汽出口和燒結機余熱鍋爐(5 )蒸汽出口與補汽式汽輪機(6 )高壓段連通，所述雙壓余熱鍋爐(4 )的飽和蒸汽出口與補汽式汽輪機(6 )低壓段連通，所述補汽式汽輪機(6 )驅(qū)動發(fā)電機(7 )發(fā)電。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蒸汽加熱鍋爐(3)設置有與煙氣管道(31)連通的煙氣出口，所述煙氣管道(31)與燒結冷卻機廢氣出口連通后與雙壓余熱鍋爐(4)熱氣入口連通。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蒸汽加熱鍋爐(3)蒸汽出口、雙壓余熱鍋爐(4)的過熱蒸汽出口和燒結機余熱鍋爐(5)蒸汽出口通過蒸汽蓄熱器I (8)與補汽式汽輪機(6)蒸汽入口連通，所述雙壓余熱鍋爐(4)的飽和蒸汽出口通過蒸汽蓄熱器II (9)與補汽式汽輪機(6)補汽入口連通。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蒸汽加熱鍋爐(3)燃料入口通過煤氣混合站(10)與副產(chǎn)煤氣連通，所述煤氣混合站(10)輸入口與高爐煤氣管道(11)和/或轉爐煤氣管道(12)連通。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述補汽式汽輪機(6)的蒸汽出口依次通過凝汽器(13)、除氧器(14)、凝結水泵(15)與蒸汽加熱鍋爐(3)、雙壓余熱鍋爐(4)和/或燒結機余熱鍋爐(5)的注液口連通；所述燒結機余熱鍋爐(5)設置于燒結機尾部風箱，所述雙壓余熱鍋爐(4)設置于燒結冷卻機冷卻機前段。
【文檔編號】F01K23/06GK204002957SQ201420454047
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權日:2014年8月13日
【發(fā)明者】施應權, 陳二華, 冶富銀, 羅云秋, 段群智, 屈云海 申請人:昆明鋼鐵集團有限責任公司