燒結生產線餘熱綜合利用發電系統及發電方法
2023-12-10 13:26:42 2
專利名稱：燒結生產線餘熱綜合利用發電系統及發電方法
技術領域：
本發明屬於冶金行業餘熱發電技術領域，涉及燒結生產線餘熱綜合利用發電系統及發電方法。
背景技術：
鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，是國家經濟水平和綜合國力的重要標誌， 我國已成為世界鋼鐵生產大國。同時，鋼鐵產業作為一個高耗能、高汙染的產業，也是節能減排的重點對象之一。據統計，全國煉鐵系統能耗佔鋼鐵工業總能耗的69. 41%，其中燒結工序能耗約佔整個企業能耗的10% -20%，是僅次於高爐的一大耗能工序。燒結工序中有50%左右的熱能被燒結煙氣和冷卻機廢氣帶走。除去熱風燒結、熱風點火、熱風保溫所用熱風之外，熱風還有大量剩餘。據有關數據統計，我國燒結工序餘熱利用率還不足30%，與發達國家差距非常大，每噸燒結礦的平均能耗要高於20kg標煤，因此，我國燒結節能的潛力很大。多年以來、國內外對燒結餘熱的回收利用進行了大量的研究。燒結過程中可供利用的餘熱佔鋼鐵廠總熱耗的12 %，其中燒結煙氣顯熱佔23. 6 %，冷卻機廢氣顯熱佔 29.3%，冷卻機落料口至冷卻機裝料口處散熱損失達7. 1%，這部分熱量溫度高，能量大。目前對於冷卻機廢氣和燒結煙氣的顯熱這部分熱量的利用已比較成熟，但是存在著系統自用電率高等不足，若能把上述這些餘熱加以綜合利用，無疑是燒結節能的重要途徑和發展趨勢。申請人:為「南京凱盛開能環保能源有限公司」，申請號「201010523625. 8」，
公開日
2011.04. 13，公開號為102012167A的發明專利公開了一種燒結機煙氣與冷卻機廢氣餘熱聯合回收發電系統和方法，該發電系統包括燒結機煙氣餘熱利用系統、冷卻機廢氣餘熱利用系統、汽輪發電系統以及相關輔助系統，其中利用一臺主排餘熱鍋爐用於回收燒結機尾部高溫段煙氣餘熱，利用一臺冷卻機餘熱鍋爐回收冷卻機高溫廢氣餘熱，還在燒結機尾部大煙道的高溫段與低溫段之間設置一個高溫電動蝶閥，阻止低溫煙氣與高溫煙氣直接混合而降低煙氣取風溫度，保證高溫煙氣進入主排餘熱鍋爐進行餘熱回收。
發明內容
本發明的目的是提供一種燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，以克服現有的燒結工藝餘熱發電系統對燒結煙氣及燒結礦冷卻產生煙氣的熱量利用不足，造成高溫煙氣餘熱資源浪費的問題。本發明的另一個目的是提供上述發電系統進行發電的方法。本發明所採用的技術方案是，一種燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，包括燒結機、冷卻機、換熱器A、換熱器B、換熱器C、餘熱鍋爐、汽輪機和發電機；燒結機出料口與冷卻機進料口之間設置有落料口煙罩，落料口煙罩內設置有連接燒結機出料口和冷卻機進料口的落料帶；冷卻機靠近入料口處設置有2個煙罩，分別為煙罩A和煙罩B ；燒結機包括設置在燒結機出料口處的煙罩C和三個以上風箱，每個風箱與一根第十八管道相通連接，所有的第十八管道與燒結機主抽菸道相通連接；所有風箱分為兩組，分別為風箱組A和風箱組 B，風箱組A由三個風箱組成，這三個風箱靠近燒結機的出料口，餘下的為風箱組B，風箱組A 和風箱組B之間的燒結機主抽菸道上設置有切斷裝置；換熱器A內設置有蒸發器A和公共省煤器；換熱器B內設置有蒸發器B ；換熱器C內設置有蒸發器C和過熱器；落料口煙罩內設置有蒸發器D ；煙罩A的煙管通過第一管道與換熱器A的一端相通連接，換熱器A的另一端與第二管道相通連接；煙罩B的煙管通過第三管道與換熱器B的一端相通連接，換熱器B 的另一端通過第四管道與煙罩C相通連接，燒結機的風箱組A對應的三個第十八管道通過燒結機主抽菸道與第五管道的一端相通連接，第五管道的另一端與換熱器C的一端相通連接，換熱器C的另一端通過第六管道與燒結機主抽菸道相通連接；蒸發器A的出口端和入口端分別通過第十一管道和第十二管道與餘熱鍋爐相通連接；蒸發器B的出口端和入口端分別通過第九管道和第十管道與餘熱鍋爐相通連接；蒸發器C的出口端和入口端分別通過第十四管道和第十三管道與餘熱鍋爐相通連接；蒸發器D的出口端和入口端分別通過第七管道和第八管道與餘熱鍋爐相通連接；過熱器的入口端通過第十五管道與餘熱鍋爐相通連接，出口端通過第十六管道與汽輪機相通連接，汽輪機通過第十七管道與公共省煤器的入口端相通連接，公共省煤器的出口端通過第十九管道與餘熱鍋爐相通連接；汽輪機與發電機連接。其中，第四管道上設置有循環風機。其中，第六管道上設置有引風機A。其中，從汽輪機到公共省煤器的第十七管道上依次設置有凝汽器、凝結水泵、除氧器和鍋爐給水泵。其中，第二管道上設置有引風機B和排空煙囪。本發明所採用的另一個技術方案是，利用上述燒結生產線餘熱綜合利用發電系統進行發電的方法燒結機將精礦粉或富礦粉燒結成大塊燒結礦，燒結礦通過燒結機的出料口落入落料帶上，在落料過程中燒結礦有大量輻射熱散失，這些熱量被蒸發器D所吸收，燒結礦被落料帶輸送至冷卻機的入料口內進行冷卻，冷卻機的鼓風機對燒結礦鼓風進行冷卻，會產生大量的煙氣；煙氣通過煙罩A、第一管道及煙罩B、第三管道分別進入換熱器A和換熱器B， 換熱器A內煙氣的熱量被蒸發器A和公共省煤器吸收，換熱器B內煙氣的熱量被蒸發器B吸收；換熱器A內的煙氣通過第二管道排向大氣；換熱器B內的煙氣通過第四管道經過煙罩C 進入風箱組A的三個風箱內，在切斷裝置關閉的情況下，風箱組A的三個風箱中的高溫煙氣通過第五管道進入換熱器C內，換熱器C內煙氣的熱量被過熱器和蒸發器C吸收，最後煙氣通過第六管道由燒結機主抽菸道排出；餘熱鍋爐內的水不斷地流入蒸發器A、蒸發器B、蒸發器C和蒸發器D內加熱成熱水回流進餘熱鍋爐內，餘熱鍋爐內的熱蒸汽通過過熱器再次被加熱，再通過第十六管道進入汽輪機，汽輪機將熱蒸汽的熱能轉換為機械能帶動發電機進行發電；汽輪機排出的水汽冷凝成水後通過第十七管道流入公共省煤器進行第一次加熱，公共省煤器內的熱水再通過第十九管道進入餘熱鍋爐內加熱進行下一次循環。本發明的有益效果是，合理利用了整個燒結生產線的餘熱資源及冷卻機對燒結礦冷卻時產生大量煙氣的熱量，大大提高了燒結工藝的餘熱回收利用效率，增加發電量。
圖1是本發明燒結生產線餘熱綜合利用發電系統的結構示意圖。圖中，1.燒結機，2.煙罩C，3.落料口煙罩，4.循環風機，5.汽輪機，6.發電機， 7.蒸發器D，8.凝汽器，9.煙罩A，10.煙罩B，11.冷卻機，12.凝結水泵，13.換熱器B，14.除氧器，15.蒸發器B，16.鍋爐給水泵，17.換熱器A，18.蒸發器A，19.公共省煤器，20.引風機B，21.排空煙囪，22.引風機A，23.蒸發器C，24.過熱器，25.換熱器C，26.餘熱鍋爐， 27.切斷裝置，28.燒結機主抽菸道，29.落料帶，30-1 30-19.管道，31.風箱，32.破碎機。
具體實施例方式如圖1所示，本發明提供一種燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，包括燒結機1、 冷卻機11、換熱器A17、換熱器B13、換熱器C25、餘熱鍋爐26、汽輪機5和發電機6 ；燒結機 1出料口與冷卻機11進料口之間設置有落料口煙罩3，落料口煙罩3內設置有連接燒結機 1出料口和冷卻機11進料口的落料帶29，落料帶29上方設置有破碎機32 ；冷卻機11靠近入料口處設置有2個煙罩，分別為煙罩A9和煙罩BlO ；燒結機1包括設置在燒結機1出料口處的煙罩C2和三個以上風箱31，每個風箱31與一根第十八管道30-18相通連接，所有的第十八管道30-18與燒結機主抽菸道28相通連接；所有的風箱31分為兩組，分別為風箱組 A和風箱組B，風箱組A由三個風箱31組成，這三個風箱31靠近燒結機1的出料口，餘下的為風箱組B，風箱組A和風箱組B之間的燒結機主抽菸道28上設置有切斷裝置27。換熱器 A17內設置有蒸發器A18和公共省煤器19 ；換熱器B13內設置有蒸發器B15 ；換熱器C25內設置有蒸發器C23和過熱器24，落料口煙罩3內設置有蒸發器D7。煙罩A9的煙管通過第一管道30-1與換熱器A17的一端相通連接，換熱器A17的另一端與第二管道30-2相通連接，第二管道30-2上設置有引風機B20和排空煙@ 21 ；煙罩BlO的煙管通過第三管道30-3與換熱器B13的一端相通連接，換熱器B13的另一端通過第四管道30-4與煙罩C2相通連接，第四管道30-4上設置有循環風機4，燒結機1上的風箱組A對應的三個第十八管道30-18通過燒結機主抽菸道28與第五管道30-5的一端相通連接，第五管道30-5的另一端與換熱器C25的一端相通連接，換熱器C25的另一端通過第六管道30-6與燒結機主抽菸道28相通連接，第六管道30-6上設置有引風機A22。 蒸發器A18的出口端和入口端分別通過第十一管道30-11和第十二管道30_12與餘熱鍋爐26相通連接；蒸發器B15的出口端和入口端分別通過第九管道30-9和第十管道 30-10與餘熱鍋爐26相通連接；蒸發器C23的出口端和入口端分別通過第十四管道30-14 和第十三管道30-13與餘熱鍋爐26相通連接；蒸發器D7的出口端和入口端分別通過第七管道30-7和第八管道30-8與餘熱鍋爐26相通連接；過熱器24的入口端通過第十五管道 30-15與餘熱鍋爐26相通連接，出口端通過第十六管道30-16與汽輪機5相通連接，汽輪機5通過第十七管道30-17與公共省煤器19的入口端相通連接，從汽輪機5到公共省煤器 19的第十七管道30-17上依次設置有凝汽器8、凝結水泵12、除氧器14和鍋爐給水泵16 ； 公共省煤器19的出口端通過第十九管道30-19與餘熱鍋爐26相通連接；汽輪機5與發電機6連接。
利用本發明燒結生產線餘熱綜合利用發電系統進行發電的方法為燒結機1將精礦粉或富礦粉燒結成大塊燒結礦，燒結礦通過燒結機1的出料口落入落料帶29上，經粉碎機32粉碎，在落料過程中燒結礦有大量輻射熱散失，這些熱量被蒸發器D7所吸收，燒結礦被落料帶29輸送至冷卻機11的入料口內進行冷卻，冷卻機11的鼓風機對燒結礦鼓風進行冷卻，會產生大量的煙氣；煙氣通過煙罩A9、第一管道30-1及煙罩 B10、第三管道30-3分別進入換熱器A17和換熱器B13，換熱器A17內煙氣的熱量被蒸發器 A18和公共省煤器19吸收，換熱器B13內煙氣的熱量被蒸發器B15吸收；換熱器A17內的煙氣在引風機B20的作用下通過第二管道30-2由排空煙囪21排向大氣；換熱器B13內的煙氣在循環風機4的作用下通過第四管道30-4經過煙罩C2進入風箱組A的三個風箱31內 (切斷裝置27是關閉的，切斷裝置27用於隔斷燒結機主抽菸道28，使高溫熱風通過第五管道30-5進入換熱器C25)，通過熱風燒結提高風箱組A三個風箱31的煙氣溫度和燒結礦排礦溫度，這樣不僅可以提高風箱組A三個風箱31的煙氣溫度，還可以提高燒結礦的排礦溫度。風箱組A三個風箱31中的高溫煙氣通過第五管道30-5進入換熱器C25內，換熱器C25 內煙氣的熱量被過熱器24和蒸發器C23吸收，最後煙氣在引風機A22的作用下通過第六管道30-6由燒結機主抽菸道28排出；餘熱鍋爐26內的水不斷地流入蒸發器A18、蒸發器B15、蒸發器C23和蒸發器D7內加熱成熱水回流進餘熱鍋爐26內，餘熱鍋爐26內的熱蒸汽通過過熱器24再次被加熱，再通過第十六管道30-16進入汽輪機5，汽輪機5將熱蒸汽的熱能轉換為機械能帶動發電機6 進行發電；汽輪機5排出的水汽通過凝汽器8冷凝成水，凝結水泵12輸送凝汽器8內的凝結水至除氧器14，對凝結水進行除氧，最後在鍋爐給水泵16的作用下，輸送給公共省煤器 19進行第一次加熱，公共省煤器19內的熱水再通過第十九管道30-19進入餘熱鍋爐26內加熱進行下一次循環。本發明將過熱器24放置在煙氣溫度波動較小的換熱器C25內，從而使過熱蒸汽的溫度恆定，保證了過熱蒸汽的品質，使汽輪機5機組平穩運行。將換熱器B13出口高溫煙氣引入燒結機1機尾進行熱風循環，其作用是穩定礦溫和提高換熱器C25入口溫度，同時對燒結礦品質提高起到一定作用。將煙罩A9和煙罩BlO設置在冷卻機11的入料口段，是因為冷卻機11入料口段的煙氣溫度較高，可以進行餘熱回收。將煙罩C2設置在燒結機1的出料口處，是因為靠近燒結機出料端的三個風箱31煙氣溫度較高，溫度波動較小，有利於提高過熱蒸汽品質，使發電機組平穩運行。現將南京凱盛開能環保能源有限公司的發明專利201010523625. 8與本專利餘熱發電系統的發電量進行比較，如表1所示表1為本發明和現有燒結環冷機餘熱發電系統的發電量的比較
權利要求
1.一種燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，其特徵在於包括燒結機(1)、冷卻機(11)、換熱器A(17)、換熱器B(13)、換熱器C(25)、餘熱鍋爐(26)、汽輪機(5)和發電機(6)； 所述燒結機(1)出料口與冷卻機(11)進料口之間設置有落料口煙罩(3)，落料口煙罩⑶內設置有連接燒結機⑴出料口和冷卻機(11)進料口的落料帶(29)；所述冷卻機(11)靠近入料口處設置有2個煙罩，分別為煙罩A(9)和煙罩B(IO)； 所述燒結機⑴包括設置在燒結機⑴出料口處的煙罩C(2)和三個以上風箱(31)，每個風箱(31)與一根第十八管道(30-18)相通連接，所有的第十八管道(30-18)與燒結機主抽菸道(28)相通連接；所有風箱(31)分為兩組，分別為風箱組A和風箱組B，風箱組A由三個風箱(31)組成，這三個風箱(31)靠近燒結機(1)的出料口，餘下的為風箱組B，風箱組 A和風箱組B之間的燒結機主抽菸道(28)上設置有切斷裝置(27)；換熱器A(17)內設置有蒸發器A(18)和公共省煤器(19)；換熱器B(13)內設置有蒸發器B(15)；換熱器C(25)內設置有蒸發器C(23)和過熱器(24)；落料口煙罩(3)內設置有蒸發器D (7)；煙罩A(9)的煙管通過第一管道(30-1)與換熱器A(17)的一端相通連接，換熱器A(17) 的另一端與第二管道(30-2)相通連接；煙罩B(IO)的煙管通過第三管道(30-3)與換熱器B(13)的一端相通連接，換熱器 B(13)的另一端通過第四管道(30-4)與煙罩C(2)相通連接，燒結機的風箱組A對應的三個第十八管道(30-18)通過燒結機主抽菸道(28)與第五管道(30-5)的一端相通連接，第五管道(30-5)的另一端與換熱器C (25)的一端相通連接，換熱器C (25)的另一端通過第六管道(30-6)與燒結機主抽菸道(28)相通連接；蒸發器A(18)的出口端和入口端分別通過第十一管道(30-11)和第十二管道(30-12) 與餘熱鍋爐(26)相通連接；蒸發器B(15)的出口端和入口端分別通過第九管道(30-9)和第十管道(30-10)與餘熱鍋爐(26)相通連接；蒸發器C(23)的出口端和入口端分別通過第十四管道(30-14)和第十三管道(30-13)與餘熱鍋爐(26)相通連接；蒸發器D (7)的出口端和入口端分別通過第七管道(30-7)和第八管道(30-8)與餘熱鍋爐(26)相通連接；所述過熱器(24)的入口端通過第十五管道(30-15)與餘熱鍋爐(26)相通連接，出口端通過第十六管道(30-16)與汽輪機(5)相通連接，汽輪機(5)通過第十七管道(30-17) 與公共省煤器(19)的入口端相通連接，公共省煤器(19)的出口端通過第十九管道(30-19) 與餘熱鍋爐(26)相通連接；汽輪機(5)與發電機(6)連接。
2.根據權利要求1所述的燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，其特徵在於所述第四管道(30-4)上設置有循環風機(4)。
3.根據權利要求1所述的燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，其特徵在於所述第六管道(30-6)上設置有引風機A(22)。
4.根據權利要求1所述的燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，其特徵在於所述從汽輪機(5)到公共省煤器(19)的第十七管道(30-17)上依次設置有凝汽器(8)、凝結水泵(12)、除氧器(14)和鍋爐給水泵(16)。
5.根據權利要求1所述的燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，其特徵在於所述第二管道(30-2)上設置有引風機B(20)和排空煙囪(21)。
6.利用權利要求1所述燒結生產線餘熱綜合利用發電系統進行發電的方法，其特徵在於燒結機(1)將精礦粉或富礦粉燒結成大塊燒結礦，燒結礦通過燒結機(1)的出料口落入落料帶(29)上，在落料過程中燒結礦有大量輻射熱散失，這些熱量被蒸發器D (7)所吸收，燒結礦被落料帶(29)輸送至冷卻機(11)的入料口內進行冷卻，冷卻機(11)的鼓風機對燒結礦鼓風進行冷卻，會產生大量的煙氣；煙氣通過煙罩A(9)、第一管道(30-1)及煙罩 B(10)、第三管道(30-3)分別進入換熱器A(17)和換熱器B(13)，換熱器A(17)內煙氣的熱量被蒸發器A(18)和公共省煤器(19)吸收，換熱器B(13)內煙氣的熱量被蒸發器B(15)吸收；換熱器A(17)內的煙氣通過第二管道(30-2)排向大氣；換熱器B(13)內的煙氣通過第四管道(30-4)經過煙罩C (2)進入風箱組A的三個風箱(31)內，在切斷裝置(27)關閉的情況下，風箱組A的三個風箱(31)中的高溫煙氣通過第五管道(30-5)進入換熱器C(25) 內，換熱器C(25)內煙氣的熱量被過熱器(24)和蒸發器C(23)吸收，最後煙氣通過第六管道(30-6)由燒結機主抽菸道(28)排出；餘熱鍋爐(26)內的水不斷地流入蒸發器A(18)、蒸發器B(15)、蒸發器C(23)和蒸發器 D (7)內加熱成熱水回流進餘熱鍋爐(26)內，餘熱鍋爐(26)內的熱蒸汽通過過熱器(24) 再次被加熱，再通過第十六管道(30-16)進入汽輪機(5)，汽輪機(5)將熱蒸汽的熱能轉換為機械能帶動發電機(6)進行發電；汽輪機(5)排出的水汽冷凝成水後通過第十七管道 (30-17)流入公共省煤器(19)進行第一次加熱，公共省煤器(19)內的熱水再通過第十九管道(30-19)進入餘熱鍋爐(26)內加熱進行下一次循環。
全文摘要
本發明提供一種燒結生產線餘熱綜合利用發電系統，燒結機出料口與冷卻機進料口之間設置有落料口煙罩，落料口煙罩內設置有蒸發器D；冷卻機入料口處設置有煙罩A和煙罩B，煙罩A與換熱器A相通連接，煙罩B與換熱器B相通連接；燒結機出料口處設置有煙罩C，煙罩C與換熱器C相通連接；餘熱鍋爐內的水不斷地流入蒸發器A、蒸發器B、蒸發器C和蒸發器D內加熱成熱水，熱蒸汽通過汽輪機帶動發電機進行發電。本發明合理利用了整個燒結生產線的餘熱資源及冷卻機對燒結礦冷卻時產生大量煙氣的熱量，大大提高了燒結工藝的餘熱回收利用效率，增加發電量。
文檔編號F01D15/10GK102353276SQ20111030326
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者仝都喜, 劉美麗, 劉連城, 周聰勇, 楊振立 申請人:西安陝鼓工程技術有限公司