本發(fā)明涉及鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋼鐵企業(yè)在冶煉工序中存在大量的余熱、余能資源。近些年來，各鋼鐵企業(yè)均逐步重視鋼廠余熱資源的回收利用，并取得了一定成效。但是，由于工程建設(shè)一般都是分體建設(shè)，各工序在建設(shè)分包時都是分開獨立的，各個工序自身的工藝系統(tǒng)可能已優(yōu)化設(shè)計，但是由于各個冶煉工序之間的系統(tǒng)并未統(tǒng)籌，各個工序中的余熱資源之間缺少集成優(yōu)化和整體布局，導致能源未得到最優(yōu)化利用，造成了一定程度的能源損失。隨著鋼鐵企業(yè)對節(jié)能減排的日益重視，如何對鋼廠各工序間的余熱系統(tǒng)進行集成耦合，以實現(xiàn)鋼廠余熱利用系統(tǒng)的整體優(yōu)化，提高余熱資源的綜合利用效率，已經(jīng)成為煉鋼企業(yè)日益關(guān)心的問題。

在鋼廠各冶煉工序中，煉鋼工序和軋鋼工序是相鄰的兩道工序，煉鋼主廠房與軋鋼主廠房緊鄰，這就為煉鋼爐與軋鋼加熱爐的余熱集成提供了良好的現(xiàn)實條件。

針對這種情況，本發(fā)明擬構(gòu)建一種煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)，對煉鋼爐余熱資源和軋鋼加熱爐余熱資源進行整合并加以優(yōu)化利用，可產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟收益，具有重要的實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明擬構(gòu)建一種煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)，對煉鋼爐余熱資源和軋鋼加熱爐余熱資源進行整合并加以優(yōu)化利用，可產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟收益，具有重要的實際意義。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)，包括煉鋼爐余熱回收裝置、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置、煙氣余熱回收煙道、第一蓄熱器、第二蓄熱器、汽輪機、發(fā)電機，其中，煙氣余熱回收煙道沿著煙氣流程設(shè)置在軋鋼加熱爐的空氣預熱裝置和煤氣預熱裝置之后，煉鋼爐余熱回收裝置產(chǎn)生的高壓間斷蒸汽經(jīng)第一蓄熱器處理后形成的高壓穩(wěn)定蒸汽、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置以及煙氣余熱回收煙道產(chǎn)生的高壓飽和蒸汽匯集后進入設(shè)置在煙氣余熱回收煙道中的高壓過熱器，煉鋼爐余熱回收裝置產(chǎn)生的低壓間斷蒸汽經(jīng)第二蓄熱器處理后形成的低壓穩(wěn)定蒸汽、煙氣余熱回收煙道產(chǎn)生的低壓飽和蒸汽匯集后進入設(shè)置在煙氣余熱回收煙道中的低壓過熱器，所述汽輪機為補汽式汽輪機，所述高壓過熱器的出汽口與所述汽輪機的主蒸汽進口相連，所述低壓過熱器的出汽口與所述汽輪機的補汽進口相連，從而驅(qū)動汽輪機工作，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。

優(yōu)選地，所述煙氣余熱回收煙道中設(shè)置有順次連通的高壓過熱器高壓蒸發(fā)器、低壓過熱器、高壓省煤器、低壓蒸發(fā)器和低壓省煤器，其中，低壓鍋筒-除氧器通過第三下降管與所述低壓蒸發(fā)器的進水口連通，所述低壓蒸發(fā)器的出汽口通過第三上升管與所述低壓鍋筒-除氧器的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路，低壓鍋筒-除氧器通過出水管與給水泵的進水口連通，所述給水泵的出水口與所述高壓省煤器的進水口連通，所述高壓省煤器通過管道向高壓鍋筒供水，高壓鍋筒通過第一下降管與所述高壓蒸發(fā)器的進水口連通，所述高壓蒸發(fā)器的出汽口通過第一上升管與所述高壓鍋筒的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路；高壓鍋筒通過第二下降管與熱水循環(huán)泵的進水口連通，所述熱水循環(huán)泵的出水口與所述軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置的進水口連通，所述軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置的出汽口通過第二上升管與所述高壓鍋筒的上升管口連通，形成汽水強制循環(huán)回路，而高壓鍋筒產(chǎn)生的高壓蒸汽、第一蓄熱器出口的高壓蒸汽匯集到第一蒸汽母管內(nèi)，所述第一蒸汽母管的出汽口通過管路和高壓過熱器連通，且低壓鍋筒-除氧器產(chǎn)生的低壓蒸汽、第二蓄熱器出口的低壓蒸汽匯集到第二蒸汽母管內(nèi)，所述第二蒸汽母管的出汽口通過管路和低壓過熱器連通。

優(yōu)選地，汽輪機的出汽口與凝汽器、凝結(jié)水泵、低壓省煤器以及低壓鍋筒-除氧器的進水口沿著汽水流程順次連通。

優(yōu)選地，其中，所述凝汽器設(shè)置有補水口。

優(yōu)選地，其中，所述煉鋼爐余熱回收裝置是電爐余熱回收裝置、轉(zhuǎn)爐余熱回收裝置、電轉(zhuǎn)爐余熱回收裝置中的一個。

優(yōu)選地，所述低壓鍋筒-除氧器是低壓鍋筒和除氧器的組合，除氧器安裝于低壓鍋筒上方，低壓鍋筒兼作除氧水箱。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對其實施例進行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。

圖1是表示本發(fā)明實施例的煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

其中，煉鋼爐余熱回收裝置1、第一蓄熱器2、第二蓄熱器3、第一蒸汽母管4、第二蒸汽母管5、煙氣余熱回收煙道6、高壓過熱器61、高壓蒸發(fā)器62、低壓過熱器63、高壓省煤器64、低壓蒸發(fā)器65、低壓省煤器66、低壓鍋筒-除氧器7、給水泵8、高壓鍋筒9、熱水循環(huán)泵10、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置11、汽輪機12、發(fā)電機13、凝汽器14、凝結(jié)水泵15、出水管73、第三上升管74、第三下降管75、管道76、第二下降管91、第二上升管92、第一上升管93、第一下降管94、管道95。

具體實施方式

下面將參考附圖來描述本發(fā)明所述的煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)的實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標記表示相同的部分。需要說明的是，所述高壓、低壓是為了區(qū)分汽水系統(tǒng)兩個壓力等級而進行的區(qū)分命名(如：高壓蒸汽、低壓蒸汽的壓力分別設(shè)計為1.6MPa、0.5MPa)，并非絕對高壓(如9.81MPa)、絕對低壓(如0.8MPa)，并且，以下汽水流動方向均按圖中箭頭所示方向流動。

針對煉鋼主廠房與軋鋼主廠房緊鄰的有利條件，本發(fā)明將煉鋼爐與軋鋼加熱爐的余熱資源進行優(yōu)化集成，構(gòu)建了一種煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明尤其適用于軋鋼加熱爐燃用較高熱值煤氣的情況，或者摻混高熱值煤氣比例較高的情況。由于煤氣熱值較高，所以空氣和煤氣所需預熱溫度都不是很高，甚至只需預熱空氣而不需預熱煤氣，使得空氣(或煤氣)預熱裝置后的煙氣溫度較高。煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)主要包括煉鋼爐余熱回收裝置1、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置11、煙氣余熱回收煙道6、汽輪機12、發(fā)電機13。煉鋼爐余熱回收裝置可以是電爐余熱回收裝置，也可以是轉(zhuǎn)爐余熱回收裝置或者電轉(zhuǎn)爐余熱回收裝置，煙氣余熱回收煙道6位于軋鋼加熱爐的出口煙道的下游。

煉鋼爐余熱回收裝置采用雙壓余熱回收模式，對外輸出高壓和低壓兩種壓力等級的蒸汽，而煙氣余熱回收煙道6結(jié)合高壓鍋筒9和低壓鍋筒-除氧器7也分別產(chǎn)生高壓蒸汽和低壓蒸汽。煉鋼爐余熱回收裝置1的高壓蒸汽出口通過管道與第一蓄熱器2相連，煉鋼爐余熱回收裝置產(chǎn)生的間斷的高壓蒸汽送入第一蓄熱器2。煉鋼爐余熱回收裝置的低壓蒸汽出口通過管道與第二蓄熱器相連，煉鋼爐余熱回收裝置產(chǎn)生的間斷的低壓蒸汽送入第二蓄熱器3。蓄熱器2、3用于穩(wěn)定蒸汽，將間斷產(chǎn)生的飽和蒸汽轉(zhuǎn)換為連續(xù)輸出的飽和蒸汽。第一蓄熱器與高壓鍋筒的蒸汽出口均與第一蒸汽母管4相連，第一蓄熱器的出口蒸汽與高壓鍋筒的出口蒸汽匯集到第一蒸汽母管4中。第二蓄熱器3的蒸汽出口與低壓鍋筒-除氧器7的蒸汽出口均與第二蒸汽母管5相連，第二蓄熱器的出口蒸汽與低壓鍋筒-除氧器的出口蒸汽匯集到第二蒸汽母管5中；第一蒸汽母管4與高壓過熱器的進汽口相連，第二蒸汽母管5與低壓過熱器的進汽口相連。汽輪機采用補汽式汽輪機，高壓過熱器的出汽口與汽輪機的主蒸汽進口相連，低壓過熱器的出汽口與汽輪機的補汽進口相連，汽輪機與發(fā)電機連接，蒸汽沖轉(zhuǎn)汽輪機組做功帶動發(fā)電機13發(fā)電，實現(xiàn)了煉鋼爐與軋鋼加熱爐的余熱集成發(fā)電。

煙氣余熱回收煙道根據(jù)煙氣品位高低進行優(yōu)化設(shè)計，高溫煙氣采用高壓汽水系統(tǒng)進行換熱，低溫煙氣采用低壓汽水系統(tǒng)進行換熱。下面結(jié)合圖1說明高壓鍋筒9和低壓鍋筒-除氧器7產(chǎn)生高壓蒸汽、低壓蒸汽的工藝流程。煙氣余熱回收煙道6沿著煙氣流程設(shè)置在常規(guī)的軋鋼加熱爐的空氣預熱裝置和煤氣預熱裝置之后，用于吸收煙氣余熱。煙氣余熱回收煙道6中設(shè)置有沿著煙氣流程順次連通的高壓過熱器61、高壓蒸發(fā)器62、低壓蒸發(fā)器63、高壓省煤器64、低壓蒸發(fā)器65、低壓省煤器66。特別地，高壓過熱器61、高壓蒸發(fā)器62、低壓蒸發(fā)器63、高壓省煤器64、低壓蒸發(fā)器65、低壓省煤器66均采用逆流布置，可以得到較高的換熱效率。

低壓鍋筒-除氧器7是低壓鍋筒和除氧器的組合，除氧器安裝于低壓鍋筒的上方，低壓鍋筒兼作除氧水箱。低壓鍋筒-除氧器7通過第三下降管75與低壓蒸發(fā)器65的進水口連通，低壓蒸發(fā)器65的出汽口通過第三上升管74與低壓鍋筒-除氧器7的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路。低壓鍋筒-除氧器7通過出水管73與給水泵8的進水口連通，給水泵的出水口與高壓省煤器64的進水口連通，高壓省煤器64通過管道95向高壓鍋筒9供水。

高壓鍋筒9通過第一下降管94與高壓蒸發(fā)器62的進水口連通，高壓蒸發(fā)器的出汽口通過第一上升管93與高壓鍋筒9的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路。高壓鍋筒9通過第二下降管91與熱水循環(huán)泵10的進水口連通，熱水循環(huán)泵的出水口與軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置11的進水口連通，軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置11的出汽口通過第二上升管92與高壓鍋筒9的上升管口連通，形成汽水強制循環(huán)回路。

而高壓鍋筒9產(chǎn)生的高壓蒸汽、第一蓄熱器2出口的高壓蒸汽匯集到第一蒸汽母管4內(nèi)，第一蒸汽母管4的出汽口通過管路和高壓過熱器連通，并且，低壓鍋筒-除氧器7產(chǎn)生的低壓蒸汽、第二蓄熱器3出口的低壓蒸汽匯集到第二蒸汽母管5內(nèi)，第二蒸汽母管5的出汽口通過管路和低壓過熱器連通。高壓過熱器的出汽口與汽輪機的主蒸汽進口相連，低壓過熱器的出汽口與汽輪機的補汽進口相連，從而驅(qū)動汽輪機做功。而凝汽器14則將汽輪機12的排汽冷凝成凝結(jié)水，并經(jīng)凝結(jié)水泵15加壓后輸送到各余熱回收裝置的進水口，具體地說，凝結(jié)水泵15的出口凝結(jié)水管道分為兩路，一路與煉鋼爐余熱回收裝置1的進水口連通，另一路與低壓省煤器66的進水口連通，低壓省煤器66的出水口通過管道76與低壓鍋筒-除氧器7的進水口連通。

此外，凝汽器設(shè)置有補水口，以補充余熱回收系統(tǒng)中損失掉的汽水。

此外，煙氣余熱回收煙道6可以是通常的煙道，并在煙道內(nèi)設(shè)置換熱面，也可以是集成的余熱鍋爐。

綜上所述，本發(fā)明的煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)針對煉鋼主廠房與軋鋼主廠房緊鄰的有利條件，將煉鋼爐與軋鋼加熱爐的余熱資源進行優(yōu)化集成，構(gòu)建了一種煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成發(fā)電系統(tǒng)。

(2)與煉鋼爐和軋鋼加熱爐余熱回收獨立設(shè)置的常規(guī)方式相比，本發(fā)明通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)了了煉鋼爐和軋鋼加熱爐的余熱集中利用，整套熱力系統(tǒng)更加緊湊，布局更加精細，投資成本更低。此外，對于煉鋼爐余熱回收產(chǎn)生的飽和蒸汽而言，本發(fā)明實現(xiàn)了煉鋼爐余熱飽和蒸汽的過熱，較常規(guī)的煉鋼爐余熱飽和蒸汽只能采用飽和蒸汽發(fā)電的方式相比，不僅可提高汽輪機的運行效率，而且還可改善汽輪機的工作環(huán)境(提高了蒸汽干度)，延長汽輪機葉片的使用壽命。

(3)將軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻系統(tǒng)和軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收系統(tǒng)進行整合，采用軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置和軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收裝置共用鍋筒和除氧器的方式，較常規(guī)的軋鋼加熱爐余熱回收模式有明顯的簡化，總投資大幅降低。此外，在進行軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻系統(tǒng)和軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計時，結(jié)合加熱爐爐底水梁汽化冷卻和尾部煙道余熱回收的各自特點，將汽水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計成自然循環(huán)+強制循環(huán)的復合循環(huán)方式，在保證系統(tǒng)安全可靠的條件下兼顧到系統(tǒng)的節(jié)能運行。

(4)煉鋼爐和軋鋼加熱爐的蒸汽系統(tǒng)均設(shè)計成雙壓系統(tǒng)，均根據(jù)煙氣品位高低進行分級設(shè)計，高溫煙氣采用高壓汽水系統(tǒng)進行換熱，低溫煙氣采用低壓汽水系統(tǒng)進行換熱，這樣不僅通過大幅降低軋鋼加熱爐排煙溫度進而從“量”上回收煙氣余熱，而且按照能量品位高低實現(xiàn)了能源梯級優(yōu)化利用進而從“質(zhì)”上回收軋鋼加熱爐煙氣余熱。此外，本發(fā)明整套余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計，以及各個設(shè)備之間的連接關(guān)系，均是綜合系統(tǒng)的安全性和熱經(jīng)濟性后的最優(yōu)化布局。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。