專利名稱：高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廢氣利用、能源回收領(lǐng)域，尤其是一種高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹截止到2009年我國(guó)就已經(jīng)擁有1350座高爐，大于1000 m 3以上容積的高爐200座其中5000 m 3級(jí)高爐有2座，3200 m 3級(jí)高爐有16座，2500 2800m3級(jí)高爐有42座。目前熱風(fēng)爐煙道廢氣余熱回收應(yīng)用于兩個(gè)方面作為噴煤制粉系統(tǒng)的干燥介質(zhì)和 輸送載體物，也可用作預(yù)熱煤氣和助燃空氣。作為制粉系統(tǒng)的干燥介質(zhì)已廣泛采用，節(jié)約制粉系統(tǒng)燃燒爐的煤氣量，降低了制粉能耗。在煙道設(shè)置換熱器預(yù)熱煤氣和助燃空氣尚未普及。提高高爐的鼓風(fēng)溫度是高爐增產(chǎn)、降耗、增效的一項(xiàng)有力的技術(shù)途徑。目前，世界上正在研究實(shí)現(xiàn)高鼓風(fēng)溫度的新技術(shù)，諸如蓄熱式燃燒技術(shù)、高熱值燃料加純氧燃燒技術(shù)、風(fēng)口前電磁加熱鼓風(fēng)技術(shù)以及熱富氧鼓風(fēng)技術(shù)等，但這些技術(shù)尚處于研究開發(fā)以及工業(yè)實(shí)驗(yàn)階段。國(guó)外高爐的鼓風(fēng)溫度一般都在1250°C以上。我國(guó)寶鋼4350m3高爐鼓風(fēng)溫度達(dá)到了 1250°C。這主要依靠三方面的措施(1)采用熱管換熱器實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐燒爐煤氣和助燃空氣雙預(yù)熱；(2)摻燒了焦?fàn)t煤氣；(3)助燃空氣富氧。國(guó)內(nèi)其它大、中型高爐的鼓風(fēng)溫度大多維持在110(Tll50°C左右，而小型高爐大多數(shù)處在1050°C左右的水平。目前國(guó)內(nèi)外的熱風(fēng)爐操作一般都把熱風(fēng)爐拱頂溫度控制在不超過(guò)1400°C的水平上，以盡可能減少NOx和SOx的生成量。這一拱頂溫度保證高爐長(zhǎng)期的送風(fēng)溫度1250°C是可行的。因此許多專家認(rèn)為，我國(guó)高爐熱風(fēng)爐的風(fēng)溫目標(biāo)確定為1250°C是合理的，它既反映了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外熱風(fēng)爐的技術(shù)水平，又是我們現(xiàn)在經(jīng)過(guò)努力創(chuàng)造條件能夠到達(dá)的。但是高爐煤氣及助燃空氣的預(yù)熱溫度tg、tk本身受到熱風(fēng)爐排煙溫度及熱管工作溫度的限制，一般情況下，tg、tk只能達(dá)200 220°C左右的水平。顯然，在上述兩種制約條件下，高爐煤氣的理論燃燒溫度t理不會(huì)高于1450°C。換句話說(shuō)，僅僅依靠熱管換熱器預(yù)熱高爐煤氣和助燃空氣，最佳情況下可使高爐鼓風(fēng)溫度突破1100°C大關(guān)，甚至達(dá)到1150°C水平，但要實(shí)現(xiàn)1200 1250°C的高鼓風(fēng)溫度目標(biāo)，不采用其它技術(shù)手段是不可能的。全燒高爐煤氣實(shí)現(xiàn)1250°C送風(fēng)溫度的兩種工藝系統(tǒng)，即在全燒高爐煤氣并且煤氣不富化、助燃空氣不富氧的條件下，采用兩種組合預(yù)熱工藝系統(tǒng)，可以使大、中、小型的高爐熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)1250°C以上的送風(fēng)溫度，從而取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。一般來(lái)說(shuō)，熱風(fēng)爐的拱頂溫度要高于高爐鼓風(fēng)溫度80 150°C，而熱風(fēng)爐的爐溫系數(shù)ξ是O. 92 O. 98，也即高爐煤氣的理論燃燒溫度t理乘以爐溫系數(shù)ξ，就為拱頂溫度。如果從最保守的角度考慮，取拱頂溫度與高爐鼓風(fēng)溫度之差為150°C，熱風(fēng)爐的爐溫系數(shù)取O. 92，那么熱風(fēng)爐要實(shí)現(xiàn)1250°C的送風(fēng)溫度，高爐煤氣的理論燃燒溫度必須達(dá)到1522°C 以上。要提高高爐煤氣的理論燃燒溫度，不可能依賴于提高高爐煤氣的低熱值Qd，因?yàn)殡S著煉鐵焦比的降低，高爐煤氣的低熱值Q d也大大降低。因而只有依賴于提高助燃空氣的預(yù)熱溫度tk和煤氣的預(yù)熱溫度tg。出于安全考慮，高爐煤氣不宜預(yù)熱到太高的溫度，一般以200°C為宜。而助燃空氣則可以在所用 材質(zhì)允許范圍內(nèi)被預(yù)熱到高于400°C以上的溫度。理論計(jì)算表明，當(dāng)Qd=3150 KJ/Nm3,高爐煤氣預(yù)熱溫度tg=200°C，而助燃空氣預(yù)熱溫度tk=355°C時(shí)，可保證高爐獲得1250°C的鼓風(fēng)溫度。傳統(tǒng)工藝中，熱風(fēng)爐排煙溫度約250°C，這部分低品位的廢氣熱能大、但由于溫度偏低，難以直接匹配蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，或者由于配套余熱發(fā)電系統(tǒng)而一次性投資太高，經(jīng)濟(jì)效益差，該部分熱能最終以廢氣的顯熱形式排入大氣，造成很大的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種能有效的將廢氣利用并產(chǎn)生電能的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，它主要包括高爐煤氣源和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，高爐煤氣源通過(guò)高爐煤氣管道通入高爐熱風(fēng)爐的燃燒器，同時(shí)在燃燒器上連接有助燃空氣管道，在助燃空氣管道外部和高爐煤氣管道外部設(shè)有預(yù)熱腔，在高爐熱風(fēng)爐上設(shè)有出口鼓風(fēng)管道，出口鼓風(fēng)管道通往高爐，高爐熱風(fēng)爐上設(shè)有尾部廢氣排煙管道，排煙管道分別與預(yù)熱腔和余熱鍋爐的進(jìn)口管道連接，余熱鍋爐通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組連接，蒸汽輪發(fā)電機(jī)組通過(guò)冷凝水管與余熱鍋爐連接，在余熱鍋爐上設(shè)有煙氣排放口。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是將熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙溫度由傳統(tǒng)的約250°C提高到約36(T450°C，以確保實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)進(jìn)口約300°C及以上的過(guò)熱蒸汽溫度的參數(shù)，即將一種低品質(zhì)廢氣轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)廢氣后的余熱利用發(fā)電系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實(shí)的環(huán)保和節(jié)能意義。在高爐煤氣管道上設(shè)有第一溫度檢測(cè)裝置和第一調(diào)節(jié)閥，以確保熱風(fēng)爐鼓風(fēng)溫度達(dá)到1250°C、同時(shí)確保熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙溫度由傳統(tǒng)的約250°C提高到約36(T450°C。在助燃空氣管道內(nèi)設(shè)有第二溫度檢測(cè)裝置，以確保熱風(fēng)爐鼓風(fēng)溫度達(dá)到1250°C。在高爐熱風(fēng)爐的出口鼓風(fēng)管道上設(shè)有第三溫度檢測(cè)裝置和第二調(diào)節(jié)閥，確保熱風(fēng)爐鼓風(fēng)溫度達(dá)到1250°C。在余熱鍋爐的進(jìn)口管道上設(shè)有第四溫度檢測(cè)裝置，確保熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙溫度由傳統(tǒng)的約250°C提高到約36(T450°C高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電的方法是高爐煤氣源通過(guò)高爐煤氣管道進(jìn)入高爐熱風(fēng)爐的燃燒器內(nèi)，同時(shí)燃燒器內(nèi)通過(guò)助燃空氣管道通入助燃空氣，燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔猓ㄟ^(guò)熱風(fēng)爐換熱器交換熱量后通過(guò)出口鼓風(fēng)管道將大約1250°C的熱風(fēng)傳遞至高爐；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)排煙管路一部分通往預(yù)熱腔，一部分通過(guò)進(jìn)口管道進(jìn)入余熱鍋爐，在余熱鍋爐內(nèi)部進(jìn)行熱交換產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，煙氣通過(guò)煙氣排放口排出，過(guò)熱蒸汽通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道進(jìn)入蒸汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，蒸汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能，同時(shí)產(chǎn)生的冷凝水通過(guò)冷凝水進(jìn)入余熱鍋爐。[0020]本實(shí)用新型所得到的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，其將高爐煤氣源通入燃燒器中，燃燒后產(chǎn)生的熱量通往高爐，同時(shí)產(chǎn)生的煙氣一部分給助燃空氣和高爐煤氣預(yù)熱，以確保高爐熱風(fēng)爐的鼓風(fēng)溫度可以達(dá)到1250°C，另一部分通過(guò)余熱鍋爐熱交換后產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽通入蒸汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電產(chǎn)生電能，使各部分能源利用合理，避免了浪費(fèi)，提高了利用率，使經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例I :如圖I所示，本實(shí)施例描述的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，它主要包括高爐煤氣源I和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組14，高爐煤氣源I通過(guò)高爐煤氣管道2通入高爐熱風(fēng)爐3的燃燒器4，同時(shí)在燃燒器4上連接有助燃空氣管道6，在助燃空氣管道6外部設(shè)有預(yù)熱腔7，在高爐熱風(fēng)爐3上設(shè)有出口鼓風(fēng)管道5，出口鼓風(fēng)管道5通往高爐，高爐熱風(fēng)爐3上設(shè)有排煙管道9，熱風(fēng)爐排煙溫度由傳統(tǒng)的約250°C提高到約36(T450°C，排煙管道9分別與預(yù)熱腔7和余熱鍋爐11的進(jìn)口管道10連接，余熱鍋爐11通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道13與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組14連接，蒸汽輪發(fā)電機(jī)組14通過(guò)冷凝水管15與余熱鍋爐11連接，在余熱鍋爐11上設(shè)有煙氣排放口 12。在高爐煤氣管道2上設(shè)有第一溫度檢測(cè)裝置16和第一調(diào)節(jié)閥17。在助燃空氣管道6內(nèi)設(shè)有第二溫度檢測(cè)裝置18。在高爐熱風(fēng)爐3的出口鼓風(fēng)管道5上設(shè)有第三溫度檢測(cè)裝置19和第二調(diào)節(jié)閥20。在余熱鍋爐11的進(jìn)口管道10上設(shè)有第四溫度檢測(cè)裝置21。高爐熱風(fēng)爐3排煙余熱利用發(fā)電的方法是高爐煤氣源I通過(guò)高爐煤氣管道2進(jìn)入高爐熱風(fēng)爐3的燃燒器4內(nèi)，同時(shí)燃燒器4內(nèi)通過(guò)助燃空氣管道6通入助燃空氣，燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔?，通過(guò)熱風(fēng)爐換熱器交換熱量后通過(guò)出口鼓風(fēng)管道5將大約1250°C的熱風(fēng)傳遞至高爐8 ；高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)排煙管路一部分通往預(yù)熱腔7，一部分通過(guò)進(jìn)口管道10進(jìn)入余熱鍋爐11，在余熱鍋爐11內(nèi)部進(jìn)行熱交換產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，煙氣通過(guò)煙氣排放口 12排出，過(guò)熱蒸汽通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道13進(jìn)入蒸汽輪發(fā)電機(jī)組14發(fā)電，蒸汽輪發(fā)電機(jī)組14產(chǎn)生電能，同時(shí)產(chǎn)生的冷凝水通過(guò)冷凝水進(jìn)入余熱鍋爐11。
具體實(shí)施方式
高爐煤氣源I通入高爐熱風(fēng)爐3的燃燒器4，助燃空氣通過(guò)助燃空氣管道6進(jìn)入燃燒器4，燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔?，通過(guò)熱風(fēng)爐換熱器交換熱量后出口鼓風(fēng)管道5中的鼓風(fēng)溫度達(dá)到 1250 1送至高爐8、高爐熱風(fēng)爐3的排煙管道9將熱風(fēng)爐排煙溫度36(T450°C的煙氣分為兩部分一部分煙氣確保助燃空氣預(yù)熱溫度達(dá)到tk=355°C，高爐煤氣預(yù)熱溫度達(dá)到200°C，以確保將高爐熱風(fēng)爐3鼓風(fēng)溫度提高到1250°C;另一部分熱風(fēng)爐排煙溫度為36(T450°C的煙氣直接通入余熱鍋爐11，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽、驅(qū)動(dòng)蒸汽輪發(fā)電機(jī)組14發(fā)電。為確保將高爐熱風(fēng)爐3鼓風(fēng)溫度提高到1250°C，在熱風(fēng)爐出口鼓風(fēng)管道5上設(shè)置第三溫度檢測(cè)裝置19和第二調(diào)節(jié)閥20，在助燃空氣管道6上設(shè)置第二溫度檢測(cè)裝置18，在高爐煤氣管道2上設(shè)置第一溫度檢測(cè)裝置16和第一調(diào)節(jié)閥17，在余熱鍋爐11的進(jìn)口管道10上設(shè)置第四溫度 檢測(cè)裝置21，以此煙氣溫度作為調(diào)節(jié)參數(shù)控制第一調(diào)節(jié)閥17，達(dá)到調(diào)節(jié)燃料量及控制高爐熱風(fēng)爐3鼓風(fēng)溫度、控制余熱鍋爐11進(jìn)口煙氣溫度的目的。當(dāng)熱風(fēng)爐鼓風(fēng)溫度和余熱鍋爐11進(jìn)口管道10上的煙溫分別低于大約1250°C和大約340°C時(shí)，第一調(diào)節(jié)閥17自動(dòng)開大，確保熱風(fēng)爐鼓風(fēng)溫度達(dá)到1250°C、余熱鍋爐11進(jìn)口煙氣達(dá)到 350 0C0 350°C煙氣進(jìn)入余熱鍋爐11后，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽(大約1.6MPa，320°C)，實(shí)現(xiàn)了低溫低壓過(guò)熱蒸汽發(fā)電、發(fā)電效率提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式為在余熱鍋爐11進(jìn)口管道10上設(shè)置第四溫度檢測(cè)裝置21，以此煙氣溫度作為調(diào)節(jié)參數(shù)控制第一調(diào)節(jié)閥17，達(dá)到調(diào)節(jié)燃料量及控制余熱鍋爐11進(jìn)口煙氣溫度的目的。
權(quán)利要求1.一種高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，它主要包括高爐煤氣源和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，其特征是高爐煤氣源通過(guò)高爐煤氣管道通入高爐熱風(fēng)爐的燃燒器，同時(shí)在燃燒器上連接有助燃空氣管道，在助燃空氣管道外部和高爐煤氣管道外部設(shè)有預(yù)熱腔，在高爐熱風(fēng)爐上設(shè)有出口鼓風(fēng)管道，通過(guò)控制系統(tǒng)確保熱風(fēng)爐鼓風(fēng)溫度達(dá)到1250°C，出口鼓風(fēng)管道通往高爐，高爐熱風(fēng)爐上設(shè)有尾部廢氣排煙管道，排煙管道分別與預(yù)熱腔和余熱鍋爐的進(jìn)口管道連接，熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙溫度由傳統(tǒng)的約250°C提高到約36(T450°C，余熱鍋爐通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組連接，蒸汽輪發(fā)電機(jī)組通過(guò)冷凝水管與余熱鍋爐連接，在余熱鍋爐上設(shè)有煙氣排放口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在高爐煤氣管道上設(shè)有第一溫度檢測(cè)裝置和第一調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在助燃空氣管道內(nèi)設(shè)有第二溫度檢測(cè)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣排煙余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在高爐熱風(fēng)爐的出口鼓風(fēng)管道上設(shè)有第三溫度檢測(cè)裝置和第二調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高爐熱風(fēng)爐排煙余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，其特征是在余熱鍋爐的進(jìn)口管道上設(shè)有第四溫度檢測(cè)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，它主要包括高爐煤氣源和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，高爐煤氣源通過(guò)高爐煤氣管道通入高爐熱風(fēng)爐的燃燒器，同時(shí)在燃燒器上連接有助燃空氣管道，在助燃空氣管道外部和高爐煤氣管道外部設(shè)有預(yù)熱腔，在高爐熱風(fēng)爐上設(shè)有出口鼓風(fēng)管道，出口鼓風(fēng)管道通往高爐，高爐熱風(fēng)爐上設(shè)有排煙管道，排煙管道分別與預(yù)熱腔和余熱鍋爐的進(jìn)口管道連接，，余熱鍋爐通過(guò)過(guò)熱蒸汽管道與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組連接，蒸汽輪發(fā)電機(jī)組通過(guò)冷凝水管與余熱鍋爐連接，在余熱鍋爐上設(shè)有煙氣排放口。這種高爐熱風(fēng)爐尾部廢氣余熱利用發(fā)電系統(tǒng)及其方法，使各部分能源利用合理，避免了浪費(fèi)，提高了余熱利用率，使經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。
文檔編號(hào)C21B9/00GK202730150SQ20122041880
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者周海平, 孔平, 姚瓊, 劉海明, 孫海云, 明嵬 申請(qǐng)人:浙江西子聯(lián)合工程有限公司, 孔平