軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統的製作方法

2023-06-06 17:34:46 2

本實用新型涉及一種軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統。

背景技術：

近年來，我國鋼鐵工業在技術進步、科技創新和技術裝備水平等方面，都取得了長足進步，在提高能源的一次利用率方面發展潛力已不大。因此，為了深入貫徹循環經濟的產業政策，達到節能增效的目的，國內鋼鐵企業不斷加大能源循環利用工作力度，提高能源的利用率。加熱爐是軋鋼生產中不可缺少的設備之一，汽化冷卻方式相較於其他冷卻方式具有節約水資源和實現能量循環利用等優點，故被廣泛應用於加熱爐冷卻系統中。但是汽化冷卻產生的蒸汽有以下特點：屬飽和蒸汽，壓力級別較低；幹度較差；雜質較多且波動性大。因此汽化冷卻加熱爐汽化蒸汽不能直接應用於發電系統。

現階段對汽化冷卻產生的低壓蒸汽使用方式存在很多問題：除少部分設備保溫、管線吹掃外，主要用於採暖、洗浴等生產輔助環節；在夏季活蒸汽有富餘的時段，還存在較多放散狀況，造成巨大的能源浪費，同時放散的大量蒸汽排向大氣，造成噪聲等環境汙染。

汽輪機給水回熱系統在汽輪機組中佔有重要地位，可以使汽輪機在抽汽時產生的熱量用於加熱給水的溫度。給水回熱循環提供的熱量遠遠多於傳統朗肯循環所提供的熱量，為企業帶來巨大的經濟效益所以受到企業的青睞，因此被應用於所有火電廠的汽輪機發電系統中。如果在降低汽輪機抽汽量的情況下，設法保證主給水溫度，汽輪機的發電能力將得到提升，經濟效益十分可觀。

技術實現要素：

為了進一步充分利用軋鋼蒸汽，本實用新型提供了一種軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統，該軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統進一步整合了鋼鐵廠區餘熱資源，減少初期投資和維護成本，提高全廠的循環經濟效益，確保系統運行的穩定性。該系統不僅對蒸汽餘熱進行回收利用，最大程度的提高了給水溫度，減少了回熱系統抽汽量，還對蒸汽換熱生成的凝結水進行二級換熱，實現了物質和能量的多級利用和高效產出，最終經過二級換熱後的凝結水被送回軋鋼車間循環使用，達到能耗最小化、廢物再資源化及效益最大化的協同優化。該系統在原有工藝基礎上改造，改造工期短，投資量小，投資回收期僅兩到三個月，經濟效益十分可觀，具有諸多優點及實用價值。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：一種軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統，包括汽水換熱器和疏水冷卻器，汽水換熱器與軋鋼蒸汽管線連接，汽水換熱器能夠回收利用軋鋼蒸汽管線內軋鋼蒸汽的熱量，汽水換熱器和疏水冷卻器之間通過冷凝水管線連接，冷凝水管線能夠將該軋鋼蒸汽在汽水換熱器中放熱後形成的冷凝水輸送至疏水冷卻器，疏水冷卻器能夠回收利用冷凝水管線內冷凝水的熱量。

汽水換熱器能夠將軋鋼蒸汽管線內軋鋼蒸汽的熱量傳遞給凝結水管線中的凝結水，疏水冷卻器能夠將冷凝水管線內冷凝水的熱量傳遞給除鹽水管線中的除鹽水。

軋鋼蒸汽管線與汽水換熱器的殼程入口連接，凝結水管線通過凝結水第一支管線與汽水換熱器的管程入口連接，凝結水管線通過凝結水第二支管線與汽水換熱器的管程出口連接，汽水換熱器排出的吸熱後的凝結水能夠進入除氧器。

凝結水管線的一端與除氧器連接，凝結水第一支管線的一端與凝結水管線連接，凝結水第一支管線的另一端與汽水換熱器的管程入口連接，凝結水第二支管線的一端與凝結水管線連接，凝結水第二支管線的另一端與汽水換熱器的管程出口連接，凝結水管線上設有閥門，該閥門位於凝結水第一支管線的一端和凝結水第二支管線的一端之間，凝結水第二支管線上設有止回閥。

冷凝水管線的一端與汽水換熱器的殼程出口連接，冷凝水管線的另一端與疏水冷卻器的殼程入口連接，冷凝水管線上設有疏水閥，軋鋼蒸汽管線上設有電動調節閥。

除鹽水管線通過除鹽水第一支管線與疏水冷卻器的管程入口連接，疏水冷卻器的管程出口通過除鹽水第二支管線與除氧器連接，疏水冷卻器排出的吸熱後的除鹽水能夠進入除氧器。

除鹽水管線與除鹽水第二支管線之間設有連接管線，連接管線的一端與除鹽水管線連接，連接管線的另一端與除鹽水第二支管線連接，除鹽水第二支管線上設有止回閥，該止回閥位於連接管線的另一端和疏水冷卻器的管程出口之間。

該軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統還包括凝結水回收儲存裝置，凝結水回收儲存裝置能夠回收儲存疏水冷卻器排出的放熱後的冷凝水。

凝結水回收儲存裝置和疏水冷卻器之間設有排水管，排水管的一端與疏水冷卻器的殼程出口連接，排水管的另一端與凝結水回收儲存裝置的入口連接。

凝結水回收儲存裝置連接有用於將凝結水回收儲存裝置內的冷凝水送回軋鋼車間的輸送管線，輸送管線上設有第一泵送單元。

輸送管線上還設有與第一泵送單元並聯的第二泵送單元，凝結水回收儲存裝置上設有磁翻板液位計和控制單元，第一泵送單元、第二泵送單元和該磁翻板液位計均與該控制單元連接，該控制單元能夠根據該磁翻板液位計測量的結果控制第一泵送單元的開關和第二泵送單元的開關。

本實用新型的有益效果是：該軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統具有投資省，回收餘熱效率高，系統簡單，維護方便及系統運行穩定等優點。該系統既能保證提高系統的發電能力，又能保證鍋爐給水溫度，減少汽輪機高品質抽汽，該部分抽汽將全部用於推動汽輪機做功發電。設置了蒸汽二級餘熱回收裝置，最大限度的加熱電站凝結水與除鹽水，同時產生的凝結水被用於再循環過程。蒸汽二級餘熱回收裝置採用模塊化表面式汽水換熱型式，汽水換熱器產生的冷凝水依靠自身背壓進入疏水冷卻器，從而加熱除鹽水，實現餘熱蒸汽熱量的梯級利用。經過汽水換熱器加熱後的電站凝結水溫度信號傳輸至電動調節閥，電動調節閥根據凝結水溫度上限(該溫度為除氧器工作壓力下蒸汽的飽和溫度)自動調節蒸汽流量，從而實現蒸汽餘熱利用率的最大化。經過二級換熱後的冷凝水進入凝結水回收裝置，通過自身回收增壓泵將低溫冷凝水打回到餘熱源，保持餘熱汽水的質量平衡，回水增壓泵和凝結水回收器之間的水位連鎖，實現水位的自動調節，避免了水位因餘熱蒸汽流量變化帶來的波動，保證了設備的安全性，提高了系統運行的穩定性。

綜上所述,該蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統能夠在保證鍋爐給水溫度的前提下，最大限度利用廠區餘熱蒸汽，減少汽輪機回熱抽汽量，增加了發電量，減少了初投資和維護費用，提高了全廠經濟效益，具有諸多優點及實用價值。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。

圖1是軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統的結構示意圖。

1、除氧器；2、汽水換熱器；3、疏水冷卻器；4、凝結水回收儲存裝置；5、電動調節閥；6、疏水閥；7、第一泵送單元；8、第二泵送單元；

11、軋鋼蒸汽管線；

12、凝結水管線；121、凝結水第一支管線；122、凝結水第二支管線；

13、冷凝水管線；

14、除鹽水管線；141、除鹽水第一支管線；142、除鹽水第二支管線；143、連接管線；

15、排水管；

16、輸送管線。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。

一種軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統，包括汽水換熱器2和疏水冷卻器3，汽水換熱器2與軋鋼蒸汽管線11連接，汽水換熱器2能夠回收利用軋鋼蒸汽管線11內軋鋼蒸汽的熱量，汽水換熱器2和疏水冷卻器3之間通過冷凝水管線13連接，冷凝水管線13能夠將該軋鋼蒸汽在汽水換熱器2中放熱後形成的冷凝水輸送至疏水冷卻器3，疏水冷卻器3能夠回收利用冷凝水管線13內冷凝水的熱量，如圖1所示。

在本實施例中，汽水換熱器2能夠將軋鋼蒸汽管線11內軋鋼蒸汽的熱量傳遞給凝結水管線12中的凝結水，疏水冷卻器3能夠將冷凝水管線13內冷凝水的熱量傳遞給除鹽水管線14中的除鹽水，如圖1所示。

在本實施例中，軋鋼蒸汽管線11與汽水換熱器2的殼程入口連接，凝結水管線12通過凝結水第一支管線121與汽水換熱器2的管程入口連接，凝結水管線12通過凝結水第二支管線122與汽水換熱器2的管程出口連接，汽水換熱器2排出的吸熱後的凝結水能夠進入除氧器1。具體的，凝結水管線12的一端與除氧器1連接，凝結水第一支管線121的一端與凝結水管線12連接，凝結水第一支管線121的另一端與汽水換熱器2的管程入口連接，凝結水第二支管線122的一端與凝結水管線12連接，凝結水第二支管線122的另一端與汽水換熱器2的管程出口連接，凝結水管線12上設有閥門，該閥門位於凝結水第一支管線121的一端和凝結水第二支管線122的一端之間，凝結水第二支管線122上設有止回閥，如圖1所示。

在本實施例中，冷凝水管線13的一端與汽水換熱器2的殼程出口連接，冷凝水管線13的另一端與疏水冷卻器3的殼程入口連接，冷凝水管線13上設有疏水閥6，軋鋼蒸汽管線11上設有電動調節閥5。軋鋼蒸汽管線11進入汽水換熱器2後放熱形成冷凝水，然後通過冷凝水管線13進入疏水冷卻器3進一步放熱，如圖1所示。

在本實施例中，除鹽水管線14通過除鹽水第一支管線141與疏水冷卻器3的管程入口連接，疏水冷卻器3的管程出口通過除鹽水第二支管線142與除氧器1連接，疏水冷卻器3排出的吸熱後的除鹽水能夠進入除氧器1。具體的，除鹽水管線14與除鹽水第二支管線142之間設有連接管線143，連接管線143的一端與除鹽水管線14連接，連接管線143的另一端與除鹽水第二支管線142連接，除鹽水第二支管線142上設有止回閥，該止回閥位於連接管線143的另一端和疏水冷卻器3的管程出口之間，如圖1所示。

除氧器1前的電站凝結水管道(即凝結水管線12)與汽水換熱器2管程入口連接，汽水換熱器2可以為現有市售產品，汽水換熱器2採用模塊化表面式汽水換熱型式，並能實現水位自動調節，提高了外送疏水量的調節能力，在疏水閥6控制水位的基礎上進一步保證了疏水水位的穩定值。加熱後的凝結水管道(如凝結水第二支管線122和除鹽水第二支管線142)上設置止回閥防止熱水逆流，從而導致換熱器換熱效率降低，最大程度的保證了蒸汽餘熱的利用率。

另外，軋鋼蒸汽(蒸汽溫度高於電站凝結水額定溫度)與汽水換熱器2的殼程入口連接，軋鋼蒸汽管線11上設置電動調節閥5，以加熱後的凝結水溫度為輸入信號，當溫度低於除氧器1工作壓力下蒸汽的飽和溫度上限時，加大電動調節閥5閥門開度以增大蒸汽流量，從而提高蒸汽餘熱的回收量，該部分熱量可以替代了汽輪機高品質抽汽。

軋鋼蒸汽管線11中軋鋼蒸汽通過汽水換熱器2換熱後形成冷凝水，冷凝水管線13依靠水自身的背壓通過疏水閥6與疏水換熱器3的殼程入口連接。同時除氧器1前電站的除鹽水管線14中除鹽水與疏水換熱器3的管程入口連接，該除鹽水進行加熱升溫後送至除氧器1。該疏水換熱器3可以為現有市售產品，該疏水換熱器3採用模塊化表面式水水換熱型式，與汽水換熱器2串聯構成了一套階梯式蒸汽餘熱回收系統，能夠最大限度地回收廠區餘熱，同時具有投資省，回收餘熱效率高，系統簡單，維護方便及系統運行穩定等特點。

在本實施例中，該軋鋼蒸汽餘熱二級綜合回收利用系統還包括凝結水回收儲存裝置4，凝結水回收儲存裝置4能夠回收和儲存疏水冷卻器3排出的放熱後的冷凝水，即冷凝水管線13中的冷凝水進入疏水冷卻器3中進一步放熱，然後放熱或的冷凝水再進入凝結水回收儲存裝置4，如圖1所示。凝結水回收儲存裝置4和疏水冷卻器3之間設有排水管15，排水管15的一端與疏水冷卻器3的殼程出口連接，排水管15的另一端與凝結水回收儲存裝置4的入口連接。

在本實施例中，凝結水回收儲存裝置4連接有用於將凝結水回收儲存裝置4內的冷凝水送回至軋鋼車間的輸送管線16，輸送管線16上設有第一泵送單元7。輸送管線16上還設有與第一泵送單元7並聯的第二泵送單元8，凝結水回收儲存裝置4上設有磁翻板液位計和控制單元，第一泵送單元7、第二泵送單元8和該磁翻板液位計均與該控制單元連接，該控制單元能夠根據該磁翻板液位計測量的結果控制第一泵送單元7的開關和第二泵送單元8的開關。

軋鋼蒸汽管線11中軋鋼蒸汽經汽水換熱器2和疏水換熱器3換熱後以冷凝水的形態進入凝結水回收儲存裝置4，凝結水回收儲存裝置4包括凝結水回收罐，凝結水回收罐上設有磁翻板液位計，凝結水回收罐內液位達到高點時，控制單元自動啟動第一泵送單元7，液位到達超低點時第一泵送單元7中水泵會自動停止防止罐內水被抽空，第一泵送單元7和第二泵送單元8定期切換以保證系統的正常運轉，同時方便設備檢修。

在符合工藝要求的前提下，汽水換熱器2和疏水換熱器3實現了最大限度的梯級能量回收，採用模塊化表面式換熱技術，實現餘熱蒸汽側與給水側完全分離，不會產生水質汙染，保證鍋爐給水的高品質要求。電動調節閥5和疏水閥6的設置，提高了系統的穩定性，保證了最大限度的加熱電站凝結水和除鹽水。

經過凝結水回收器回收的低溫冷凝水，通過回水增壓泵打回到餘熱源，保持餘熱汽水的質量平衡，回水增壓泵的自動控制功能可實現水位自動調節，避免了因餘熱蒸汽流量變化給系統帶來的波動。兩臺回水增壓泵間的自動切換可避免因泵自身故障造成的停機事故，從而提高了系統運行的穩定性。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，不能以其限定實用新型實施的範圍，所以其等同組件的置換，或依本實用新型專利保護範圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬於本專利涵蓋的範疇。另外，本實用新型中的技術特徵與技術特徵之間、技術特徵與技術方案之間、技術方案與技術方案之間均可以自由組合使用。