本實用新型涉及一種冶金行業(yè)的能源回收利用裝置，尤其是一種利用鋼渣處理過程中所產(chǎn)的低溫低壓蒸汽進行發(fā)電的裝置。

背景技術(shù)：

鋼渣作為煉鋼過程中所產(chǎn)生的一種固體廢棄物，其中含有大量熱量，1噸鋼渣中所蘊含的熱量約相當于40kg標準煤所蘊含的熱量，采用原有鋼渣處理方法，因其處理過程多是敞開或半封閉狀態(tài)，造成鋼渣中所蘊含的熱量無法有效地進行回收利用，大量熱量白白浪費。

鋼渣有壓熱悶工藝作為鋼渣處理領(lǐng)域最新的一種鋼渣處理方法，該工藝集潔凈化、自動化和機械化等優(yōu)勢于一體，其處理過程主要包括輥壓破碎和有壓熱悶兩個工序，輥壓破碎工序主要是快速完成1600℃熔融鋼渣的固化和粒化，有壓熱悶工序是在一密閉的壓力容器中進行的，該工序主要是利用鋼渣熱能加熱水產(chǎn)生過飽和蒸汽完成鋼渣中不穩(wěn)定物質(zhì)的消解，同時該工序還穩(wěn)定輸出大量的低溫低壓蒸汽，從而為采用ORC系統(tǒng)發(fā)電提供了充足的熱源來源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產(chǎn)蒸汽發(fā)電的工藝方法，包括如下工藝步驟：

(1)將鋼渣有壓熱悶罐在有壓熱悶過程中產(chǎn)生的蒸汽引入汽水換熱器(2-1)；

(2)循環(huán)后的冷水從汽水換熱器(2-1)輸入，與蒸汽進行熱換，用來提供連續(xù)的熱水；

(3)熱水通過被送入到蒸發(fā)器(3-1)和預(yù)熱器(3-5)內(nèi)對發(fā)電工質(zhì)進行加熱和預(yù)熱，熱水換熱后變成冷水再返回到汽水換熱器(2-1)中循環(huán)使用，發(fā)電工質(zhì)吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發(fā)電機組(3-2)中做功發(fā)電，發(fā)電工質(zhì)之后進入到冷凝器(3-3)中被冷卻成液體，再被送入到預(yù)熱器(3-5)中預(yù)熱，而后重新進入到蒸發(fā)器(3-1)中吸熱氣化，如此反復(fù)，從而可實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。

其中，步驟(3)具體為：熱水首先通過熱水泵(2-2)被送入到蒸發(fā)器(3-1)內(nèi)對經(jīng)預(yù)熱后的發(fā)電工質(zhì)，優(yōu)選為氟利昂進行加熱，蒸發(fā)器(3-1)內(nèi)與發(fā)電工質(zhì)換熱后的熱水再進入到預(yù)熱器(3-5)內(nèi)對冷凝后的發(fā)電工質(zhì)進行預(yù)熱；經(jīng)蒸發(fā)器(3-1)和預(yù)熱器(3-5)換熱后的熱水溫度降低后變成冷水再返回到汽水換熱器中循環(huán)使用，而發(fā)電工質(zhì)吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發(fā)電機組(3-2)中做功發(fā)電，發(fā)電工質(zhì)之后進入到冷凝器(3-3)中被冷卻成液體，再通過工質(zhì)泵(3-4)送入到預(yù)熱器(3-5)中預(yù)熱，而后重新進入到蒸發(fā)器(3-1)中吸熱氣化，如此反復(fù)，從而可實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。

其中，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)運行過程中產(chǎn)生的蒸汽為低溫低壓過飽和蒸汽，其溫度約為140℃左右，壓力為0.2-0.4MPa。

其中，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)為一端帶快開門結(jié)構(gòu)的壓力容器。

其中，所述蒸汽中攜帶的粉塵會變成污泥沉積在汽水換熱器底部，在汽水換熱器底部設(shè)排污口，并設(shè)閥門，定時利用熱水沖刷排污，排污同時維持鋼渣余熱發(fā)電的工藝系統(tǒng)水平衡。

其中，汽水換熱器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、換熱區(qū)、蓄熱區(qū)、供水口、排污口，冷水回水口設(shè)置在汽水換熱器的頂部，用于將所述冷水引入汽水換熱器，換熱區(qū)設(shè)置在冷水回水口的下部，蒸汽入口設(shè)置在換熱區(qū)的下部，與鋼渣有壓熱悶罐的蒸汽出口連接，用于將所述蒸汽引入汽水換熱器，汽水換熱器為直接接觸式，冷水流經(jīng)換熱區(qū)與所述蒸汽直接接觸，最終混合形成熱水，蓄熱區(qū)設(shè)置在蒸汽入口的下部，熱水落下，在蓄熱區(qū)聚集，熱水出口位于蓄熱區(qū)，用來提供連續(xù)的熱水資源；排污口設(shè)置在汽水換熱器的底部。

本實用新型還涉及一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產(chǎn)蒸汽發(fā)電的裝置，其包括：鋼渣有壓熱悶罐(1-1)、汽水換熱器(2-1)、蒸發(fā)器(3-1)、預(yù)熱器(3-5)、冷凝器(3-3)以及ORC汽輪發(fā)電機組(3-2)，所述鋼渣有壓熱悶罐(1-1)通過蒸汽管道與汽水換熱器(2-1)相連，組成一套蒸汽流通系統(tǒng)；汽水換熱器(2-1)通過熱水管道與蒸發(fā)器(3-1)、預(yù)熱器(3-5)依次連接，組成一套熱水流通循環(huán)系統(tǒng)；預(yù)熱器(3-5)、蒸發(fā)器(3-1)、ORC汽輪發(fā)電機組(3-2)和冷凝器(3-3)之間通過工質(zhì)管道依次串聯(lián)在一起，組成一套發(fā)電工質(zhì)流通系統(tǒng)。

其中，蒸汽流通系統(tǒng)具體為：鋼渣有壓熱悶罐(1-1)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的帶壓蒸汽進入汽水換熱器(2-1)，與水逆向流動過程中充分換熱；優(yōu)選熱水流通循環(huán)系統(tǒng)具體為：汽水換熱器(2-1)中的過熱水經(jīng)加壓后被首先送入到蒸發(fā)器(3-1)中，之后再流入到預(yù)熱器(3-5)中，最后換熱后變成冷水從汽水換熱器(2-1)頂部以霧狀形態(tài)噴入，與逆流而來的蒸汽換熱；優(yōu)選，發(fā)電工質(zhì)流通系統(tǒng)具體為：將冷凝器(3-3)中的液態(tài)工質(zhì)加壓后送入到預(yù)熱器(3-5)中經(jīng)初步預(yù)熱后，再流進蒸發(fā)器(3-1)內(nèi)被加熱氣化膨脹，之后流入到ORC汽輪發(fā)電機組(3-2)內(nèi)做功發(fā)電，做功后的工質(zhì)再自流進入到冷凝器內(nèi)被冷卻成液態(tài)，如此反復(fù)；優(yōu)選，冷凝器(3-3)與冷卻系統(tǒng)進、回水管道相連，組成一套工質(zhì)冷卻系統(tǒng)。

其中，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)運行過程中產(chǎn)生的蒸汽為低溫低壓過飽和蒸汽，其溫度約為140℃左右，壓力為0.2-0.4MPa；優(yōu)選，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)為一端帶快開門結(jié)構(gòu)的壓力容器；優(yōu)選，所述蒸汽中攜帶的粉塵會變成污泥沉積在汽水換熱器底部，在汽水換熱器底部設(shè)排污口，并設(shè)閥門，定時利用熱水沖刷排污，排污同時維持鋼渣余熱發(fā)電的工藝系統(tǒng)水平衡。

其中，汽水換熱器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、換熱區(qū)、蓄熱區(qū)、供水口、排污口，冷水回水口設(shè)置在汽水換熱器的頂部，用于將所述冷水引入汽水換熱器，換熱區(qū)設(shè)置在冷水回水口的下部，蒸汽入口設(shè)置在換熱區(qū)的下部，與鋼渣有壓熱悶罐的蒸汽出口連接，用于將所述蒸汽引入汽水換熱器，汽水換熱器為直接接觸式，冷水流經(jīng)換熱區(qū)與所述蒸汽直接接觸，最終混合形成熱水，蓄熱區(qū)設(shè)置在蒸汽入口的下部，熱水落下，在蓄熱區(qū)聚集，熱水出口位于蓄熱區(qū)，用來提供連續(xù)的熱水資源；排污口設(shè)置在汽水換熱器的底部。

附圖說明

圖1是本實用新型的工藝方法流程圖。

1-有壓熱悶罐模塊；1-1鋼渣有壓熱悶罐；1-2熱悶循環(huán)水池；1-3熱悶噴淋水泵；2-汽水換熱模塊；2-1汽水換熱器；2-2熱水泵；3-發(fā)電模塊；3-1蒸發(fā)器；3-2ORC汽輪發(fā)電機組；3-3冷凝器；3-4工質(zhì)泵；3-5預(yù)熱器

具體實施方式

如圖1所示，熱悶噴淋水泵1-3將熱悶循環(huán)水池1-2中的水泵入到鋼渣有壓熱悶罐1-1以進行鋼渣有壓熱悶過程，產(chǎn)生蒸汽，鋼渣有壓熱悶罐1-1運行過程中產(chǎn)生的蒸汽為低溫低壓過飽和蒸汽，其溫度約為140℃左右，壓力為0.2-0.4MPa；鋼渣有壓熱悶罐1-1為一端帶快開門結(jié)構(gòu)的壓力容器。

如圖1所示，一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產(chǎn)蒸汽發(fā)電的裝置，其包括鋼渣有壓熱悶罐1-1、氣水換熱器2-1、預(yù)熱器3-5、蒸發(fā)器3-1、冷凝器3-3、ORC(Organic Rankine Cycle,有機朗肯循環(huán))汽輪發(fā)電機組3-2、工質(zhì)泵3-4、熱水泵2-2，所述鋼渣有壓熱悶罐1-1通過蒸汽管道與汽水換熱器2-1相連，組成一套蒸汽流通系統(tǒng)，具體為鋼渣有壓熱悶罐1-1生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的帶壓蒸汽進入汽水換熱器，與水逆向流動過程中充分換熱；汽水換熱器2-1通過熱水管道與熱水泵2-2、蒸發(fā)器3-1、預(yù)熱器3-5依次連接，組成一套熱水流通系統(tǒng)，具體為汽水換熱器2-1中的過熱水經(jīng)熱水泵2-2加壓后被首先送入到蒸發(fā)器3-1中，之后再流入到預(yù)熱器3-5中，最后換熱后變成冷水從汽水換熱器2-1頂部以霧狀形態(tài)噴入，與逆流而來的蒸汽換熱；同時，預(yù)熱器3-5、蒸發(fā)器3-1、ORC汽輪發(fā)電機組3-2、冷凝器3-3和工質(zhì)泵3-4之間通過工質(zhì)管道依次串聯(lián)在一起，組成一套發(fā)電工質(zhì)流通系統(tǒng),具體為工質(zhì)泵3-4將冷凝器3-3中的液態(tài)工質(zhì)加壓后送入到預(yù)熱器3-5中經(jīng)初步預(yù)熱后，再流進蒸發(fā)器3-1內(nèi)被加熱氣化膨脹，之后流入到ORC汽輪發(fā)電機組3-2內(nèi)做功發(fā)電，做功后的工質(zhì)再自流進入到冷凝器內(nèi)被冷卻成液態(tài)，如此反復(fù)；優(yōu)選，冷凝器3-3與冷卻系統(tǒng)(未圖示)進、回水管道相連，組成一套工質(zhì)冷卻系統(tǒng)。

其具體發(fā)電過程如下：鋼渣有壓熱悶處理開始時，熱悶噴淋水泵1-3從熱悶循環(huán)水池1-2中取水，之后噴入到鋼渣有壓熱悶罐1-1中的高溫鋼渣上，利用鋼渣余熱加熱水產(chǎn)生的蒸汽通過管道直接進入汽水換熱器2-1中與水換熱，產(chǎn)生過熱水，過熱水首先通過熱水泵2-2被送入到蒸發(fā)器3-1內(nèi)對經(jīng)預(yù)熱后的發(fā)電工質(zhì)(氟利昂)進行加熱，蒸發(fā)器3-1內(nèi)與發(fā)電工質(zhì)(氟利昂)換熱后的熱水再進入到預(yù)熱器3-5內(nèi)對冷凝后的工質(zhì)(氟利昂)進行預(yù)熱；經(jīng)蒸發(fā)器3-1和預(yù)熱器3-5換熱后的熱水溫度降低后再返回到汽水換熱器中循環(huán)使用，而發(fā)電工質(zhì)(氟利昂)吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發(fā)電機組3-2中做功發(fā)電，之后進入到冷凝器3-3中被冷卻成液體，再通過工質(zhì)泵3-4送入到預(yù)熱器3-5中預(yù)熱，而后重新進入到蒸發(fā)器3-1中吸熱氣化，如此反復(fù)，從而可實現(xiàn)發(fā)電機組的連續(xù)發(fā)電。

優(yōu)選，所述蒸汽中攜帶的粉塵會變成污泥沉積在汽水換熱器底部，在汽水換熱器底部設(shè)排污口，并設(shè)閥門，定時利用熱水沖刷排污，排污同時維持鋼渣余熱發(fā)電的工藝系統(tǒng)水平衡。即熱悶蒸汽冷凝成水后會使系統(tǒng)循環(huán)水量增加，需要定時排放，維持循環(huán)水量一定。汽水換熱器蓄熱區(qū)的底部為錐形，便于排污物的聚集排出。

優(yōu)選，如圖1所示，一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產(chǎn)蒸汽發(fā)電的工藝方法，包括如下工藝步驟：

(1)將鋼渣有壓熱悶罐在有壓熱悶過程中產(chǎn)生的蒸汽引入汽水換熱器2-1；(2)循環(huán)后的冷水從汽水換熱器2-1輸入，與蒸汽進行熱換，用來提供連續(xù)的熱水；(3)熱水首先通過熱水泵2-2被送入到蒸發(fā)器3-1內(nèi)對經(jīng)預(yù)熱后的發(fā)電工質(zhì)，優(yōu)選為氟利昂進行加熱，蒸發(fā)器3-1內(nèi)與發(fā)電工質(zhì)換熱后的熱水再進入到預(yù)熱器3-5內(nèi)對冷凝后的發(fā)電工質(zhì)進行預(yù)熱；經(jīng)蒸發(fā)器3-1和預(yù)熱器3-5換熱后的熱水溫度降低后變成冷水再返回到汽水換熱器中循環(huán)使用，而發(fā)電工質(zhì)吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發(fā)電機組3-2中做功發(fā)電，發(fā)電工質(zhì)之后進入到冷凝器3-3中被冷卻成液體，再通過工質(zhì)泵3-4送入到預(yù)熱器3-5中預(yù)熱，而后重新進入到蒸發(fā)器3-1中吸熱氣化，如此反復(fù)，從而可實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。

作為一種優(yōu)選，汽水換熱器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、換熱區(qū)、蓄熱區(qū)、供水口、排污口，冷水回水口設(shè)置在汽水換熱器的頂部，用于將所述冷水引入汽水換熱器，換熱區(qū)設(shè)置在冷水回水口的下部，蒸汽入口設(shè)置在換熱區(qū)的下部，與鋼渣有壓熱悶罐的蒸汽出口連接，用于將所述蒸汽引入汽水換熱器，汽水換熱器為直接接觸式，冷水流經(jīng)換熱區(qū)與所述蒸汽直接接觸，最終混合形成熱水，蓄熱區(qū)設(shè)置在蒸汽入口的下部，熱水落下，在蓄熱區(qū)聚集，熱水出口位于蓄熱區(qū)(當然也可以位于其他部位，只要能夠?qū)崴懦龅娜魏挝恢枚伎梢?，用來提供連續(xù)的熱水資源；排污口設(shè)置在汽水換熱器的底部，當然也可以為下端的其他部位，只要有利于排污的任何位置都可以設(shè)置排污口。