一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及方法。其中，煤氣燃燒室與爐膛相通，爐膛與煙道相通，煙道內自下而上分別布置高溫過熱器、低溫過熱器、高壓省煤器、低壓省煤器、空氣預熱器；爐膛為L型，爐膛內壁的下集箱與上集箱分別與汽包連接形成一個閉合回路；空氣預熱器分別通過一次風機、二次風機與煤氣燃燒室、煙道連通；凝結水泵、熱力除氧器、給水泵與低壓省煤器、高壓省煤器、汽包依次連接，蓄熱器與汽包分別與分汽缸連接。本發(fā)明的鍋爐利用富余煤氣燃燒提供熱量將飽和蒸汽過熱獲得過熱蒸汽，然后經管道輸送到汽輪發(fā)電機組發(fā)電，可以將鋼廠富余煤氣和飽和蒸汽進行科學有效地綜合利用。
【專利說明】一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼廠余熱余能回收利用領域，涉及一種高爐、轉爐富余煤氣及飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]鋼鐵冶金是高耗能行業(yè)，十二五工業(yè)節(jié)能規(guī)劃提出，以工序優(yōu)化和二次能源回收為重點，提高物料、燃料的品質，加大能源高效回收、轉換和利用技術改造力度，提高二次能源綜合利用水平。
[0003]鋼鐵冶煉工藝過程中會產生大量的高爐、轉爐煤氣，其中除部分用于企業(yè)煉鋼、軋鋼加熱外，其余部分大都用于燃燒發(fā)電或浪費掉了。另外，在鋼鐵冶煉工藝中，轉爐汽化煙道產生的大量飽和蒸汽，因其具有壓力、流量波動較大的缺點，除少數被利用外大部分作為廢氣而排放浪費了。
[0004]中國專利CN202598485U公開了一種鋼廠余熱蒸汽再加熱鍋爐，其可利用高爐煤氣將飽和蒸汽再加熱制成過熱蒸汽。它的特點是包括爐體，爐體內部有爐腔且呈倒U字形；爐腔的一端封閉以構成絕熱燃燒室，空氣預熱器下方有煙氣出口，上方爐腔內設置有過熱器。該專利的不足之處是僅以飽和蒸汽作為換熱介質，對鋼廠依賴性高，鋼廠若產很少或者不產飽和蒸汽時，加熱爐將起不到回收利用煤氣及飽和蒸汽的目的。
[0005]中國專利ZL200720138203.2公開了 一種飽和蒸汽加熱爐，有送風機、鍋爐燃燒器、爐膛、飽和蒸汽進口集箱、過熱器、過熱蒸汽出口集箱、省煤器、給水出口集箱、空氣預熱器和引風機組成。其特點是熱介質直接采用飽和蒸汽；采用高爐或者轉爐煤氣作燃料。該專利的不足之處是燃料煤氣直接由車間經除塵凈化后輸送到燃燒室，導致加熱爐過分依賴鋼廠生產運行情況，流量易波動從而使過熱蒸汽品質不穩(wěn)定。

【發(fā)明內容】

[0006]上述所提及的高爐、轉爐煤氣以及飽和蒸汽均為鋼鐵企業(yè)二次能源，本發(fā)明正是為了使這些鋼廠余熱余能轉變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)可有效控制利用的蒸汽，提供一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)，從而將其得到充分的綜合利用，節(jié)約能源，減少大氣污染。本發(fā)明的另一個目的是提供該系統(tǒng)的利用方法。
[0007]本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)，包括爐膛、汽包、高溫過熱器、低溫過熱器、高壓省煤器、低壓省煤器、空氣預熱器、煙氣出口、煤氣燃燒室、水冷壁、上集箱、下集箱、鋼廠富余飽和蒸汽、分汽缸、蓄熱器、除氧器、噴水減溫器、給水泵、一次風機、二次風機以及相應的管路及閥門；其中，煤氣燃燒室與爐膛相通，爐膛與煙道相通，煙道內自下而上分別布置高溫過熱器、低溫過熱器、高壓省煤器、低壓省煤器、空氣預熱器；鋼廠富余飽和蒸汽通入到蓄熱器，轉爐煤氣柜及高爐煤氣柜與煤氣燃燒室連通；所述爐膛為L型，爐膛內壁分別依次設有上集箱、水冷壁、下集箱，下集箱與上集箱分別與汽包連接形成一個閉合回路；空氣預熱器分別通過一次風機、二次風機與煤氣燃燒室、煙道連通；凝結水泵、熱力除氧器、給水泵與低壓省煤器、高壓省煤器、汽包依次連接，蓄熱器與汽包分別與分汽缸連接；分汽缸、低溫過熱器、高溫過熱器和汽輪發(fā)電機組依次連接。
[0009]進一步地，所述高溫過熱器與低溫過熱器之間安裝有噴水減溫器；蓄熱器與分汽缸之間設置有蒸汽減壓閥，蓄熱器與鋼廠富余飽和蒸汽之間設置有蒸汽溢流閥。
[0010]上述系統(tǒng)的利用方法具體步驟為:
[0011]鍋爐具備啟動條件后，開始鍋爐啟動步驟，打開空氣調節(jié)閥和煤氣調節(jié)閥，空氣預熱器利用爐膛燃燒的煙氣余熱將冷風加熱，熱風經一次風機輸送至煤氣燃燒室；煤氣由轉爐煤氣柜及高爐煤氣柜經管路通入煤氣燃燒室，與輸入的熱風混合燃燒產生1000°c以上的高溫煙氣，經過爐膛、煙道換熱，最后由煙氣出口排出，排出溫度可降到150°c以下；自凝結水泵來的給水經熱力除氧器除氧后，由給水泵輸送進入低壓省煤器、高壓省煤器加熱后至汽包，汽包內經汽水分離的熱水經下集箱至水冷壁換熱進入上集箱，所產蒸汽至汽包，形成一個閉合回路；而汽包內經汽水分離的飽和蒸汽則進入分汽缸；鋼廠富余飽和蒸汽經蒸汽溢流閥進入蓄熱器，蓄能后的蒸汽再經蒸汽減壓閥調控進入分汽缸，混合蒸汽經低溫過熱器、高溫過熱器過熱至額定設計參數，輸送至汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
[0012]本發(fā)明的鍋爐利用富余煤氣燃燒提供熱量將飽和蒸汽過熱獲得過熱蒸汽，然后經管道輸送到汽輪發(fā)電機組發(fā)電，可以將鋼廠富余煤氣和飽和蒸汽進行科學有效地綜合利用。和目前傳統(tǒng)技術只是單一利用煤氣和廢飽和蒸汽相比，本發(fā)明比較全面綜合利用了 二次能源并且提高了鍋爐性能，增加了鍋爐蒸汽量的產出，引進外來飽和蒸汽對過熱器的保護，延長鍋爐使用壽命。另外L型鍋爐系統(tǒng)布置更緊湊，可適應不同規(guī)模的鋼鐵企業(yè)采用，是一種應用范圍更廣，適應性更高的設備。具體優(yōu)點如下:
[0013]1、綜合利用了煉鋼過程中的二次能源，降低污染物的排放:將鋼廠富余煤氣進行燃燒產生過熱蒸汽以及把廢飽和蒸汽進行過熱再利用；
[0014]2、加強了鍋爐的穩(wěn)定性及安全性:由于鍋爐自產蒸汽降低了對煉鋼工藝的依附性，同時又引入煉鋼過程中的飽和蒸汽避免了鍋爐出現過熱器的干燒現象發(fā)生；
[0015]3、煙道短，煙速較高，可使整個鍋爐體積縮小，而且占地面積少；整臺鍋爐為懸吊結構，只有向下的垂直膨脹，對流受熱面管子在一側集中穿墻，減少密封面，煙氣不改變流動方向，對受熱面沖刷均勻，磨損減輕；
[0016]4、由于爐膛內溫度比較高，所以設置二次風機引入熱風用來調節(jié)經過過熱器的煙氣溫度，減少溫度過高對過熱器造成的損害，延長了過熱器的壽命；
[0017]5、鋼廠富余飽和蒸汽與分汽缸之間設置蓄熱器，通過其儲能調節(jié)，可使富余飽和蒸汽溫度及流量趨于穩(wěn)定，從而保障汽輪發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行；
[0018]6、提高發(fā)電量根本上降低生產成本:由于引入飽和蒸汽過熱，所以增加了汽輪發(fā)電機組的發(fā)電量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及鍋爐設備。
【具體實施方式】[0020]本發(fā)明的一種鋼廠富余煤氣和飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及鍋爐設備是高爐、轉爐煤氣混合(也可單一)燃燒燃氣鍋爐，所述鍋爐為單鍋筒、自然循環(huán)，包括本體、燃燒室、過熱器、省煤器以及空氣預熱器，另外爐膛設置水冷壁；爐體下端為爐膛，上端為煙氣排出口。
[0021]由圖1可以看出，本發(fā)明一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)及鍋爐設備由煤氣燃燒室3、爐膛5、汽包16、高溫過熱器11、低溫過熱器10、煙道22、高壓省煤器9、低壓省煤器8、空氣預熱器21、鋼廠富余飽和蒸汽18、分汽缸14、水冷壁27、上集箱25、下集箱26、蓄熱器13、除氧器15、噴水減溫器12、給水泵28、一次風機29、二次風機30以及相應的管路及閥門組成；煤氣燃燒室4與爐膛5相通，煙道22內自下而上分別布置高溫過熱器11、低溫過熱器10、高壓省煤器9、低壓省煤器8、空氣預熱器21，煙氣最后由煙氣出口 20排出；蓄熱器13內的鋼廠富余飽和蒸汽18與來自汽包16的飽和蒸汽匯聚于分汽缸14 ;來自轉爐煤氣柜I及高爐煤氣柜2的煤氣在煤氣燃燒室3內引燃，空氣預熱器21為煤氣燃燒室3提供熱風7助燃；冷風6經空氣預熱器21輸出熱風7，分別經一次風機29、二次風機30調節(jié)控制輸送至煤氣燃燒室3與主煙道22 ;凝結水泵輸水17經熱力除氧器15除氧后，由給水泵28輸送，先后經低壓省煤器8、高壓省煤器9加熱后至汽包16，汽包16內經汽水分離的熱水經下集箱26至水冷壁27換熱進入上集箱25，所產蒸汽至汽包16，形成一個閉合回路；而汽包16內經汽水分離的飽和蒸汽則進入分汽缸14 ;高溫過熱器11與低溫過熱器10中間管道安裝有噴水減溫器12，給水來自除氧水4 ;蓄熱器13與分汽缸14、鋼廠富余飽和蒸汽18之間管路分別設置蒸汽溢流閥24、蒸汽減壓閥23進行調節(jié)；過熱蒸汽經管道輸送至汽輪發(fā)電機組19發(fā)電。
[0022]上述系統(tǒng)及鍋爐設備的工作過程，即具體實施過程如下:
[0023]鍋爐具備啟動條件后，開始鍋爐啟動步驟，打開空氣調節(jié)閥和煤氣調節(jié)閥，空氣預熱器21利用爐膛5燃燒的煙氣余熱將冷風6加熱，熱風7經一次風機29輸送至煤氣燃燒室3 ;煤氣(轉爐、高爐)由鋼廠煤氣柜經管路通入煤氣燃燒室3，與輸入的熱風7混合燃燒產生1000°C以上的高溫煙氣，經過爐膛5、煙道22換熱，最后由煙氣出口 20排出，排出溫度可降到150°C以下；自凝結水泵來的給水17經熱力除氧后，由給水泵28輸送進入低壓省煤器
8、高壓省煤器9加熱后至汽包16，汽包16內經汽水分離的熱水經下集箱26至水冷壁換27熱進入上集箱25，所產蒸汽至汽包16，形成一個閉合回路；而汽包16內經汽水分離的飽和蒸汽則進入分汽缸14 ;鋼廠富余飽和蒸汽18則經蒸汽溢流閥24進入蓄熱器13，蓄能后的蒸汽再經蒸汽減壓閥23調控進入分汽缸14，混合蒸汽經低溫過熱器10、高溫過熱器11過熱至額定設計參數，輸送至汽輪發(fā)電機組19發(fā)電。
[0024]在高溫過熱器11與低溫過熱器10之間安裝有噴水減溫器12 (給水由除氧器來)，由其調節(jié)出口蒸汽溫度，保護過熱器。熱風7通過二次風機30調控進入高溫過熱器11前煙道，是為了合理控制高溫過熱器11前煙氣溫度，不至于溫度過高影響過熱器壽命。
[0025]另外在鋼廠富余飽和蒸汽與分汽缸之間設置蓄熱器13，通過其儲能調節(jié)，可使富余飽和蒸汽溫度及流量趨于穩(wěn)定，從而保障汽輪發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行。當鋼廠富余飽和蒸汽較多超過鍋爐負荷時，過量蒸汽輸入到蓄熱器13將內部水加熱蓄能；當煤氣不足或間斷，或者鋼廠富余飽和蒸汽波動或不足時，通過蓄熱器13的蒸汽減壓閥23調節(jié)，蓄熱器13中的高溫飽和水迅速蒸發(fā)成蒸汽，輸入到分汽缸14，從而向過熱器提供穩(wěn)定的蒸汽。當分汽缸14內蒸汽連續(xù)輸入過熱器，致使分汽缸14內蒸汽壓力降低時，通過蒸汽減壓閥23的調節(jié)，蓄熱器13內壓力降低對外放熱，可使高溫飽和水蒸發(fā)成蒸汽，補充分汽缸14內蒸汽，從而維持分汽缸14輸出的蒸汽參數穩(wěn)定，保證向汽輪發(fā)電機組19提供穩(wěn)定及充足的蒸汽。
[0026]通過利用煤氣進行燃燒產生過熱蒸汽以及利用其余熱去過熱煉鋼過程中的飽和蒸汽，此技術方案既降低了鍋爐對鋼廠的依賴性，又能使鍋爐穩(wěn)定大量地輸出，提高了蒸汽品質，有利于汽輪發(fā)電機組運營。此外，相比于倒U型鍋爐，本發(fā)明采用L型鍋爐的優(yōu)點是:煙氣一直向上流動，爐膛可呈正方形，四周可布置膜式水冷壁至爐膛上部，以便于疏水；煙道短，煙速較高，可使整個鍋爐體積縮小，而且占地面積少；整臺鍋爐為懸吊結構，只有向下的垂直膨脹，對流受熱面管子在一側集中穿墻，減少密封面，煙氣不改變流動方向，對受熱面沖刷均勻，磨損減輕。
【權利要求】
1.一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)，包括爐膛(5)、汽包(16)、高溫過熱器(11)、低溫過熱器(10)、高壓省煤器(9)、低壓省煤器(8)、空氣預熱器(21)、煙氣出口(20)、煤氣燃燒室(3)、水冷壁(27)、上集箱(25)、下集箱(26)、鋼廠富余飽和蒸汽(18)、分汽缸(14)、蓄熱器(13)、除氧器(15)、噴水減溫器(12)、給水泵(28)、一次風機(29)、二次風機(30)以及相應的管路及閥門；其中，煤氣燃燒室(3)與爐膛(5)相通，爐膛(5)與煙道(22)相通，煙道(22)內自下而上分別布置高溫過熱器(11)、低溫過熱器(10)、高壓省煤器(9)、低壓省煤器(8)、空氣預熱器(21);鋼廠富余飽和蒸汽(18)通入到蓄熱器(13);轉爐煤氣柜(I)及高爐煤氣柜(2)與煤氣燃燒室(3);其特征在于，所述爐膛(5)為L型，爐膛(5)內壁分別依次設有上集箱(25 )、水冷壁(27 )、下集箱(26 )，下集箱(26 )與上集箱(25 )分別與汽包(16)連接形成一個閉合回路； 空氣預熱器(21)分別通過一次風機(29)、二次風機(30)與煤氣燃燒室(3)、煙道(22)連通；凝結水泵、熱力除氧器(15)、給水泵(28)與低壓省煤器(8)、高壓省煤器(9)、汽包(16)依次連接，蓄熱器(13)與汽包(16)分別與分汽缸(14)連接；分汽缸(14)、低溫過熱器(10),高溫過熱器(11)和汽輪發(fā)電機組(19)依次連接。
2.根據權利要求1所述的一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫過熱器(11)與低溫過熱器(10 )之間安裝有噴水減溫器(12 );蓄熱器(13 )與分汽缸(14)之間設置有蒸汽減壓閥(23)，蓄熱器(13)與鋼廠富余飽和蒸汽(18)之間設置有蒸汽溢流閥(24)。
3.利用如權利要求1所述一種鋼廠富余煤氣與飽和蒸汽綜合利用系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括如下步驟:鍋爐具備啟動條件后，開始鍋爐啟動步驟，打開空氣調節(jié)閥和煤氣調節(jié)閥，空氣預熱器(21)利用爐膛(5)燃燒的煙氣余熱將冷風(6)加熱，熱風(7)經一次風機(29 )輸送至煤氣燃燒室(3 );煤氣由轉爐煤氣柜(I)及高爐煤氣柜(2 )經管路通入煤氣燃燒室(3 )，與輸入的熱風(7 )混合燃燒產生1000 °C以上的高溫煙氣，經過爐膛(5 )、煙道換熱，最后由煙氣出口(20)排出，排出溫度可降到150°C以下；自凝結水泵來的給水(17)經熱力除氧器(15)除氧后，由給水泵(28)輸送進入低壓省煤器(8)、高壓省煤器(9)加熱后至汽包(16)，汽包(16)內經汽水分離的熱水經下集箱(26)至水冷壁(27)換熱進入上集箱(25)，所產蒸汽至汽包(16)，形成一個閉合回路；而汽包(16)內經汽水分離的飽和蒸汽則進入分汽缸(14);鋼廠富余飽和蒸汽(18)進入蓄熱器(13)，蓄能后的蒸汽再進入分汽缸(14)，混合蒸汽經低溫過熱器(10 )、高溫過熱器(11)過熱至額定設計參數，輸送至汽輪發(fā)電機組(19 )發(fā)電。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述鋼廠富余飽和蒸汽(18)經蒸汽溢流閥(24)進入蓄熱器(13 )，蓄能后的蒸汽再經蒸汽減壓閥(23 )調控進入分汽缸(14)。
【文檔編號】F22G1/16GK103673650SQ201310689104
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】梁國強, 吳鳴, 宋紀元, 侯賓才, 方明, 王靜 申請人:南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司