CN109668445B - 立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，包括带有高温出风室、中温出风室、低温出风室及进风室的烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体；中温出风室和一次除尘器连接后，与烧结烟气风机出口合并后连接蒸发器，脱硫脱硝装置和烟囱经烟气管道顺次连接；蒸发器与第一发电装置连接；高温出风室与一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、冷风进气阀、循环风机、放散阀和进风室经冷却气管道顺次相连；余热锅炉与第二发电机装置连接；低温出风室与一次除尘器和二次除尘器出口经冷却气管道依次相连。通过引入有机朗肯循环发电系统，对烧结矿立式冷却装置回收的高温废气、中温废气和低温废气进行分级利用。

Description

立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统

技术领域

本发明涉及高温颗粒余热回收发电设备及技术领域，更确切地说涉及一种立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统。

背景技术

钢铁行业余热余压资源的高效回收和转化利用是企业节能降耗的主要方向之一。对于耗能位居钢铁工业第二或第三位的烧结工序，烧结余热主要有两部分组成：烧结机尾部的烧结矿显热，温度为800−950°C，占烧结工序能耗的44.5%；烧结机排出的烟气显热，平均温度为150−200°C，占烧结工序能耗的23.6%。余热“质”和“量”综合分析显示，烧结矿显热占比高达65%，烧结烟气显热占比约35%。对烧结矿显热回收借助立式（螺旋）叉流或环冷机进行余热回收，得到冷却废气。冷却废气和烧结烟气温度在300−450°C之间的废烟气热量占整个余热量的30%−40%，低于300°C的废烟气热量占所有余热量的60%以上。

烧结机烟气平均温度一般不超过150°C但其流量大；烧结机尾部风箱排出的烟气温度为300−400°C，最高可达450°C；烧结冷却装置的热废气温度随冷却部位的不同而不同，在70−520°C之间变化，现有技术仅对250°C以上的热废气进行回收利用。

虽然烧结余热大部分属于中高温余热范畴，但是仍有相当数量的低温余热资源产生，对250°C以下的低温余热资源进行有效利用是进一步提高烧结余热利用率的主要举措之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，通过引入有机朗肯循环发电系统，对烧结矿立式冷却装置回收的高温废气、中温废气和低温废气进行分级利用。

本发明的技术解决方案是，提供一种立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，包括烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体，所述的烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体包括高温出风室、中温出风室、低温出风室及进风室；

所述的中温出风室和一次除尘器连接后，与烧结烟气风机出口合并后连接蒸发器，脱硫脱硝装置和烟囱经烟气管道顺次连接；所述的蒸发器与第一发电装置连接；

所述的高温出风室与一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、冷风进气阀、循环风机、放散阀和所述的进风室经冷却气管道顺次相连；所述的余热锅炉与第二发电机装置连接；

所述的低温出风室与一次除尘器和二次除尘器出口经冷却气管道依次相连；

烧结机上设有风箱，所述的风箱、主烟道、烟气除尘器和烧结烟气风机经烧结烟气管道顺次相连。

采用以上结构后，本发明的立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明针对立式余热回收发电系统中低温余热无法用于发电的现状，通过引入有机朗肯循环发电系统，对烧结矿立式冷却装置回收的高温废气、中温废气和低温废气进行分级利用，其中高温废气应用于水蒸汽朗肯循环发电系统，中温废气应用于有机朗肯循环发电系统，低温废气用于加热被冷却的气体；烧结烟气的余热资源与立式冷却装置的中温废气合并，用于有机朗肯循环发电系统。将烧结工序中的高中低温余热资源最大限度地应用于发电，最大限度地提供余热发电电力，增加钢铁企业的自用电供应量，实现节能降耗，提高钢铁企业的经济效益。

作为改进，所述的第一发电装置包括蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、储液罐、循环增压泵；所述的蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、储液罐、循环增压泵和蒸发器经有机工质管道顺次相连，所述的膨胀机末端连接第一发电机。

作为改进，所述的第二发电系统包括凝汽式汽轮机、第二冷凝器、第一循环水泵、除氧器、第二循环水泵；所述的余热锅炉、凝汽式汽轮机、第二冷凝器、第一循环水泵、除氧器、第二循环水泵和余热锅炉经水和水蒸气管道依次相连，凝汽式汽轮机中间级连接除氧器，凝汽式汽轮机末端连接第二发电机。

作为改进，所述的有机工质管道中工质为R600、R600a、R245fa、R236fa、R236ea、R601、R601a、RC318和R227ea中的一种或者多种。

附图说明

图1是立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统的结构示意图；

图中所示：烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体1、烧结机2、风箱3、主烟道4、烟气除尘器5、烧结烟气风机6、蒸发器7、循环增压泵8、脱硫脱硝装置9、膨胀机10、第一发电机11、烟囱12、第一冷凝器13、储液罐14、第二发电机15、凝汽式汽轮机16、第二冷凝器17、第一循环水泵18、除氧器19、第二循环水泵20、余热锅炉21、二次除尘器22、冷风进气阀23、循环风机24、放散阀25、一次除尘器26、进风室27、低温出风室28、中温出风室29和高温出风室30。

具体实施方式

为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包含”“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。

本发明的立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，包括烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体1，所述的烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体1包括高温出风室30、中温出风室29、低温出风室28及进风室27；

所述的中温出风室29和一次除尘器26连接后，与烧结烟气风机6出口合并后连接蒸发器7，脱硫脱硝装置8和烟囱12经烟气管道顺次连接；所述的蒸发器7与第一发电装置连接；所述的第一发电装置包括蒸发器7、膨胀机10、第一冷凝器13、储液罐14、循环增压泵8；所述的蒸发器7、膨胀机10、第一冷凝器13、储液罐14、循环增压泵8和蒸发器7经有机工质管道顺次相连，所述的膨胀机10末端连接第一发电机11。所述的有机工质管道中工质为R600、R600a、R245fa、R236fa、R236ea、R601、R601a、RC318和R227ea中的一种或者多种，上述工质为臭氧耗损潜值（ODP）为零，全球变暖潜值（GWP）较低，对环境友好的有机物。

所述的高温出风室30与一次除尘器26、余热锅炉21、二次除尘器22、冷风进气阀23、循环风机24、放散阀25和所述的进风室27经冷却气管道顺次相连；所述的余热锅炉21与第二发电机装置连接；所述的第二发电系统包括凝汽式汽轮机16、第二冷凝器17、第一循环水泵18、除氧器19、第二循环水泵20；所述的余热锅炉21、凝汽式汽轮机16、第二冷凝器17、第一循环水泵18、除氧器19、第二循环水泵20和余热锅炉21经水和水蒸气管道依次相连，凝汽式汽轮机16中间级连接除氧器19，凝汽式汽轮机16末端连接第二发电机。

所述的低温出风室28与一次除尘器26和二次除尘器22出口经冷却气管道依次相连；

烧结机2上设有风箱3，所述的风箱3、主烟道4、烟气除尘器5和烧结烟气风机6经烧结烟气管道顺次相连。

本发明的立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统的工作方法包括如下步骤：

S1、700−850℃的高温烧结矿从顶部间隔地加入烧结矿立式螺旋叉流冷却装置1中，与从进风管道进入的100~120℃的冷却气体换热后变成160~180℃的冷烧结矿从装置底部排出；

S2、被加热的400~550℃的高温废气从高温出风室30经一次除尘器26除尘后通入余热锅炉21，余热锅炉中给水后，与从烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体1的低温出风室28出来的经一次除尘器26除尘后的150−250°C的低温废气混合，由循环风机24通过进风室27鼓入烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体1，完成循环；二次除尘器22和循环风机24之间设有冷风进气阀23，打开之后可以补充冷却空气量，循环风机24和进风室27之间设有放散阀，打开后可以放散冷却空气，以保证被烧结立式螺旋叉流冷却装置加热后冷却废气的温度；

S3、余热锅炉21中的给水被加热后，成为高温高压的过热水蒸汽，推动凝汽式汽轮机16做功，凝汽式汽轮机16带动第二发电机15发电，做功后凝汽式汽轮机16排出的乏汽在冷凝器17中冷却，由第一循环水泵18提供动力进入除氧器19，被从凝汽式汽轮机16中间级抽出的蒸汽加热，除氧后的液态水经第二循环水泵20提供动力进入余热锅炉21作为给水；

S4、烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体1产生的中温废气由中温出风室29排出后，经一次除尘器26除尘后，与烧结机2产生的150−200°C的烧结烟气混合，进入蒸发器7加热有机工质，之后被冷却通过脱硫脱硝装置9后由烟囱12排出；被加热后蒸发成气体的100−200°C的有机工质，通过膨胀机10推动第一发电机11发电，有机工质在膨胀机10中膨胀做功后，乏汽经过冷凝器13冷凝后变成液态有机工质，进入储液罐14，再由循环加压泵8提供动力进入蒸发器7与烟气进行换热。

Claims (4)

1.一种立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，其特征在于：包括烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体，所述的烧结矿立式螺旋叉流冷却装置本体包括高温出风室、中温出风室、低温出风室及进风室；

所述的中温出风室和一次除尘器连接后，与烧结烟气风机出口合并后连接蒸发器，脱硫脱硝装置和烟囱经烟气管道顺次连接；所述的蒸发器与第一发电装置连接；

所述的高温出风室与一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、冷风进气阀、循环风机、放散阀和所述的进风室经冷却气管道顺次相连；所述的余热锅炉与第二发电机装置连接；

所述的低温出风室与一次除尘器和二次除尘器出口经冷却气管道依次相连；

烧结机上设有风箱，所述的风箱、主烟道、烟气除尘器和烧结烟气风机经烧结烟气管道顺次相连。

2.根据权利要求1所述的立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，其特征在于：所述的第一发电装置包括蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、储液罐、循环增压泵；所述的蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、储液罐、循环增压泵和蒸发器经有机工质管道顺次相连，所述的膨胀机末端连接第一发电机。

3.根据权利要求1所述的立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，其特征在于：所述的第二发电系统包括凝汽式汽轮机、第二冷凝器、第一循环水泵、除氧器、第二循环水泵；所述的余热锅炉、凝汽式汽轮机、第二冷凝器、第一循环水泵、除氧器、第二循环水泵和余热锅炉经水和水蒸气管道依次相连，凝汽式汽轮机中间级连接除氧器，凝汽式汽轮机末端连接第二发电机。

4.根据权利要求2所述的立式烧结余热驱动水蒸汽和有机朗肯循环并联系统，其特征在于：所述的有机工质管道中工质为R600、R600a、R245fa、R236fa、R236ea、R601、R601a、RC318和R227ea中的一种或者多种。