一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金高爐渣及煙氣余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上鋼鐵產(chǎn)量大國，2013年以7.79億噸的粗鋼產(chǎn)量位居世界第一，鋼鐵企業(yè)對高爐冶煉過程中的高爐渣采用水粹方式處理，使得其具有很高的活性，不僅可以作為建筑行業(yè)混凝土的添加劑，而且可以用來制作水泥，如果采用風(fēng)淬法會改變爐渣的活性，使得爐渣資源難以再次利用。
[0003]冶金高爐冶煉時會有大量的高溫?zé)煔馀懦?，同時會產(chǎn)生大量溫度高達1450°C的高爐熔渣，且在煉制工序中，水淬方式進行沖制一噸高爐熔渣需要約1.2噸的水，會產(chǎn)生大量蒸汽與高溫?zé)崴?，使得水耗量巨大。高爐沖渣產(chǎn)生的蒸汽排放到大氣中，不僅浪費了資源，也對環(huán)境造成污染，且沖渣后的高溫水需要大量冷卻塔與電力消耗來冷卻使其循環(huán)利用，導(dǎo)致熱量與電力資源的浪費。
[0004]半導(dǎo)體溫差發(fā)電板作為一種新型的固體電子器件，其體積小、壽命長、沒有轉(zhuǎn)動部件，工作時無噪音、無污染、能量可高效轉(zhuǎn)換且無需維護，可以很好地將低溫余熱轉(zhuǎn)化為電能，且三年內(nèi)即可回收成本。隨著科技的發(fā)展，新的材料和技術(shù)會使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電板有更高的發(fā)電效率，更低廉的價格，從而帶來更高的收益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)及工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高爐沖渣循環(huán)水量高、沖渣水凈化冷卻裝置繁多、水沖渣排出麻煩和爐渣及煙氣余熱利用效率低等問題。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)，包括高爐沖渣子系統(tǒng)、免凈化換熱子系統(tǒng)及溫差發(fā)電子系統(tǒng);所述高爐沖渣子系統(tǒng)包括高爐渣粒化器、沸騰釜、抽汽機及傳送帶；所述免凈化換熱子系統(tǒng)包括水栗、煙氣換熱器與冷卻塔;所述溫差發(fā)電子系統(tǒng)包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電板、高溫端換熱器與低溫端換熱器。
[0008]上述方案中，高爐渣通過高爐渣?；髁；筝斔偷絺魉蛶?，經(jīng)過冷卻水水沖和沸騰釜水浸降溫后直接由傳送帶輸送到外部，沸騰釜的蒸汽出口連接抽汽機，抽汽機直接連接高溫端換熱器，高溫端換熱器的兩個出口分別連接煙氣換熱器與冷卻塔，煙氣換熱器的出口連接高溫端換熱器，冷卻塔的兩個出口分別連接沸騰釜和低溫端換熱器，低溫端換熱器的出口連接冷卻塔。
[0009]上述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電工藝，包括如下步驟:
[0010](I)高爐渣先通過?；髁；龠M入沸騰釜用冷卻水水沖，然后隨傳送帶一同在沸騰釜中浸水放熱降溫后直接輸送到外部；
[0011](2)沸騰釜內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽直接通過抽汽機送入溫差發(fā)電子系統(tǒng)與高溫端換熱器進行換熱，變?yōu)槔淠笸ㄟ^水栗送入到煙氣換熱器加熱后再次與高溫端換熱器進行換熱，最后變?yōu)榈蜏厮腿肜鋮s塔進行冷卻；
[0012](3)冷卻塔對經(jīng)過溫差發(fā)電子系統(tǒng)高溫端換熱器換熱后的低溫水進行冷卻，冷卻水通過水栗一部分送入沸騰釜中對高爐渣進行沖水，一部分送入溫差發(fā)電子系統(tǒng)的低溫端換熱器進行換熱，換熱后的水再返回到冷卻塔中進行冷卻，循環(huán)利用；
[0013](4)溫差發(fā)電子系統(tǒng)的高溫端換熱器與低溫端換熱器分別通過換熱維持穩(wěn)定溫差，使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電板在此穩(wěn)定溫差下進行發(fā)電，輸出電力供用戶使用。
[0014]本發(fā)明的有益效果如下:(I)本發(fā)明所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差的發(fā)電系統(tǒng)對高爐渣及煙氣余熱進行了綜合回收利用，減少了對外界造成的熱污染；同時減少了沖渣循環(huán)水量，省去了水凈化與冷卻裝置，且水沖渣可直接輸送到外部，免去再次撈渣；(2)本發(fā)明所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差的發(fā)電系統(tǒng)采用先進的半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，其運行安靜、結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用，有較高的發(fā)電效率且無需維護，每平方米每小時可發(fā)一度電，三年內(nèi)可回收成本。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電系統(tǒng)的示意圖，其中I為高爐渣?；鳎?為沸騰釜，3為抽汽機，4為傳送帶，5為煙氣換熱器，6為冷卻塔，7為溫差發(fā)電子系統(tǒng)，8為高溫端換熱器，9為低溫端換熱器，10為半導(dǎo)體溫差發(fā)電板，11為水栗，12為蝶閥。
【具體實施方式】
[0016]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0017]如圖1所示，一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)，包括高爐沖渣子系統(tǒng)、免凈化換熱子系統(tǒng)及溫差發(fā)電子系統(tǒng)。所述高爐沖渣子系統(tǒng)包括高爐渣粒化器(I)、沸騰釜(2)、抽汽機(3)及傳送帶(4);高爐?；?I)的作用是使高爐出來的爐渣?；?，沸騰釜
(2)的作用是使高爐渣在其中的水里冷卻，且水吸收熱量后變?yōu)檎羝槠麢C(3)的作用是將沸騰釜(2)內(nèi)的蒸汽抽出送到外部進行換熱，傳送帶(4)的作用是運送高爐渣。高爐渣通過?；?I)后直接輸送到傳送帶(4)上，經(jīng)過冷卻水沖和沸騰釜(2)內(nèi)水浸換熱降溫后直接輸送到系統(tǒng)外部。
[0018]所述免凈化換熱子系統(tǒng)包括水栗(11)、煙氣換熱器(5)與冷卻塔(6);煙氣換熱器
(5)的作用是利用煙氣余熱對換熱后的冷凝水加熱，冷卻塔(6)的作用是對換熱后的水進行冷卻。沸騰釜(2)的蒸汽出口連接抽汽機(3)，抽汽機(3)連接溫差發(fā)電子系統(tǒng)(7)，溫差發(fā)電子系統(tǒng)(7)出口分別連接煙氣換熱器(5)與冷卻塔(6)，冷卻塔(6)分別連接沸騰釜(2)與溫差發(fā)電子系統(tǒng)(7)。
[0019]所述溫差發(fā)電子系統(tǒng)包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電板(10)、高溫端換熱器(8)與低溫端換熱器(9)。半導(dǎo)體溫差發(fā)電板(10)只要兩端有溫差即可發(fā)電。沸騰釜(2)出來的蒸汽和經(jīng)過煙氣換熱器(5)換熱后的冷凝水與高溫端換熱器(8)換熱，冷卻塔(6)出來的冷卻水與低溫端換熱器(9)換熱。
[0020]其中，沸騰釜(2)產(chǎn)生的蒸汽通過抽汽機(3)與溫差發(fā)電子系統(tǒng)(7)內(nèi)的高溫端換熱器(8)進行換熱，換熱后變?yōu)槔淠ㄟ^煙氣換熱器(5)加熱再次與高溫端換熱器(8)換熱，以維持溫差發(fā)電子系統(tǒng)(7)高溫端的高溫，同時也構(gòu)成了蒸汽流通通道。與高溫端換熱器(8)和低溫端換熱器(9)換熱后的水通入冷卻塔(6)中冷卻，冷卻水一部分通入溫差發(fā)電子系統(tǒng)(7)低溫端換熱器(9)換熱，以維持低溫端的低溫，一部分通入沸騰釜(2)中對經(jīng)過高爐渣粒化器(I)?；蟮母郀t渣沖水，使其進一步?；?，此時高溫端和低溫端的穩(wěn)定溫差即可使半導(dǎo)體溫差發(fā)電板穩(wěn)定發(fā)電。
[0021]系統(tǒng)中還采用了大量水栗(11)與蝶閥(12)，如經(jīng)過高溫端換熱器(8)換熱后的蒸汽變?yōu)槔淠ㄟ^水栗送到煙氣換熱器(5)與冷卻塔(6)中，冷卻塔(6)出口的冷卻水通過水栗(11)送入到低溫端換熱器(9)中，冷卻塔(6)冷卻水出口連接到蝶閥(12)然后連接到沸騰釜中等等，整個系統(tǒng)中還有許多未畫出的水栗與蝶閥。
[0022]參照附圖，進一步對本發(fā)明的工藝流程進行描述:
[0023](I)高爐渣先通過粒化器?；儆美鋮s水水沖粒化放熱后，隨傳送帶一起浸入到沸騰釜中放熱降溫后直接輸送到外部，高爐渣放出的熱量全部由沸騰釜中的水汽化為蒸汽所帶走，相對于被低焓值熱水帶走大大降低了循環(huán)水量。
[0024](2)沸騰釜內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽不需要凈化可直接通過抽汽機送入溫差發(fā)電子系統(tǒng)與高溫端換熱器進行換熱，變?yōu)槔淠笸ㄟ^水栗送入到煙氣換熱器加熱后再次與高溫端換熱器進行換熱，最后變?yōu)榈蜏厮腿肜鋮s塔6進行冷卻。
[0025](3)冷卻塔對經(jīng)過溫差發(fā)電子系統(tǒng)的高溫端換熱器換熱后的低溫水進行冷卻，冷卻水通過水栗一部分送入沸騰釜中對高爐渣進行沖水，一部分送入溫差發(fā)電子系統(tǒng)的低溫端換熱器進行換熱，換熱后的水再返回到冷卻塔中進行冷卻。
[0026](4)溫差發(fā)電子系統(tǒng)的高溫端換熱器與低溫端換熱器分別通過換熱維持一定溫差，使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電板在此溫差下進行發(fā)電，輸出電力供用戶使用。
[0027]綜上所述，本發(fā)明一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)對高爐渣中所含的熱量進行了全面的回收，同時對煙氣余熱進行了再次利用，減少了對外界造成的熱污染;減少了沖渣循環(huán)水量，同時省去了水凈化裝置，且水沖渣可直接輸送到外部，免去再次撈渣;采用了先進的溫差發(fā)電技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單、運行安靜以及堅固耐用，且有較高的發(fā)電效率，無需維護，三年即可回收成本。
[0028]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而并非對實施方式的限制。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于，包括高爐沖渣子系統(tǒng)、免凈化換熱子系統(tǒng)及溫差發(fā)電子系統(tǒng)；所述高爐沖渣子系統(tǒng)包括高爐渣粒化器、沸騰釜、抽汽機及傳送帶;所述免凈化換熱子系統(tǒng)包括水栗、煙氣換熱器與冷卻塔;所述溫差發(fā)電子系統(tǒng)包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電板、高溫端換熱器與低溫端換熱器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)，其特征在于，高爐渣通過高爐渣?；髁；筝斔偷絺魉蛶?，經(jīng)過冷卻水水沖和沸騰釜水浸降溫后直接由傳送帶輸送到外部，沸騰釜的蒸汽出口連接抽汽機，抽汽機直接連接高溫端換熱器，高溫端換熱器的兩個出口分別連接煙氣換熱器與冷卻塔，煙氣換熱器的出口連接高溫端換熱器，冷卻塔的兩個出口分別連接沸騰釜和低溫端換熱器，低溫端換熱器的出口連接冷卻塔。3.權(quán)利要求1?2任一所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)高爐渣先通過高爐渣?；髁；龠M入沸騰釜用冷卻水水沖，然后隨傳送帶一同在沸騰釜中浸水放熱降溫后直接輸送到外部； (2)沸騰釜內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽直接通過抽汽機送入溫差發(fā)電子系統(tǒng)與高溫端換熱器進行換熱，變?yōu)槔淠笸ㄟ^水栗送入到煙氣換熱器加熱后再次與高溫端換熱器進行換熱，最后變?yōu)榈蜏厮腿肜鋮s塔進行冷卻； (3)冷卻塔對經(jīng)過溫差發(fā)電子系統(tǒng)高溫端換熱器換熱后的低溫水進行冷卻，冷卻水通過水栗一部分送入沸騰釜中對高爐渣進行沖水，一部分送入溫差發(fā)電子系統(tǒng)的低溫端換熱器進行換熱，換熱后的水再返回到冷卻塔中進行冷卻，循環(huán)利用； (4)溫差發(fā)電子系統(tǒng)的高溫端換熱器與低溫端換熱器分別通過換熱維持穩(wěn)定溫差，使得半導(dǎo)體溫差發(fā)電板在此穩(wěn)定溫差下進行發(fā)電，輸出電力供用戶使用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金高爐渣及煙氣余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發(fā)電的系統(tǒng)及工藝。所述發(fā)電系統(tǒng)包括高爐沖渣子系統(tǒng)、免凈化換熱子系統(tǒng)及溫差發(fā)電子系統(tǒng)；所述高爐沖渣子系統(tǒng)包括高爐渣?；鳌⒎序v釜、抽汽機及傳送帶；所述免凈化換熱子系統(tǒng)包括水泵、煙氣換熱器與冷卻塔；所述溫差發(fā)電子系統(tǒng)包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電板、高溫端換熱器與低溫端換熱器。本發(fā)明所述發(fā)電系統(tǒng)對高爐渣及煙氣余熱進行了綜合回收利用，減少了對外界造成的熱污染；同時減少了高爐沖渣循環(huán)水量，省去了水凈化裝置；本發(fā)明采用先進的半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，運行安靜、結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用，有較高的發(fā)電效率。
【IPC分類】F27D17/00, C21B3/06, C21B3/08
【公開號】CN105714005
【申請?zhí)枴緾N201610101082
【發(fā)明人】陳輝, 梁傲, 周科
【申請人】武漢理工大學(xué)