[發(fā)明專利]一種梯級利用鋼廠余熱產(chǎn)生蒸汽進行發(fā)電的方法及裝置

無效

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• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN101915507A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘衛(wèi)國;胡深亞;王文歡;姜未汀;章玲;吳志祥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學院
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F22B1/18;F01D15/10;F01K11/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵行業(yè)燒結(jié)工藝余熱利用領(lǐng)域，特別是一種梯級利用燒結(jié)機尾煙氣及冷卻機煙氣熱量，即通過利用燒結(jié)機尾煙氣中的預熱器預熱汽輪機的凝結(jié)水、冷卻機余熱鍋爐加熱產(chǎn)生中溫蒸汽，燒結(jié)機機尾煙氣過熱器進一步加熱中溫蒸汽來產(chǎn)生高溫蒸汽進行發(fā)電的方法及其所用的裝置。

背景技術(shù)

鋼鐵行業(yè)是能源消耗最大的產(chǎn)業(yè)部門之一，而燒結(jié)工序能耗約占鋼鐵生產(chǎn)過程中總能耗的10％，僅次于煉鐵工序，位居第二。燒結(jié)過程中余熱資源主要由兩部分組成：來自冷卻機的燒結(jié)礦顯熱即冷卻廢氣和來自于燒結(jié)機的燒結(jié)廢氣顯熱即燒結(jié)廢氣。冷卻廢氣的溫度隨著冷卻方式和冷卻機部位的不同在100～450℃之間變化(給礦處最高，卸礦處最低)，其顯熱占燒結(jié)總熱耗的30％左右。當燒結(jié)過程進行到最后，燒結(jié)煙氣溫度明顯上升，機尾風箱排出的廢氣可達300～400℃，含氧量可達18～20％，這部分燒結(jié)廢氣顯熱約占燒結(jié)總熱耗的20％。因此這兩部分余熱量數(shù)量很大，回收這兩部分熱量既能降低生產(chǎn)成本又能產(chǎn)生環(huán)保效果。

由于冷卻廢氣大部分由空氣組成，經(jīng)過除塵器進行除塵后，幾乎沒有腐蝕性氣體和雜質(zhì)，所以國內(nèi)很多燒結(jié)廠都利用高溫冷卻廢氣，進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，但是由于這部分廢氣溫度和流量不是非常高，所以進入余熱鍋爐后產(chǎn)生的蒸汽過熱度低，品質(zhì)不高，而且蒸汽流量不大，如果用這部分蒸汽發(fā)電，由于蒸汽的做功能力差，發(fā)電的汽耗高，發(fā)電出力低，經(jīng)濟性差，如果并入管網(wǎng)由于蒸汽的品質(zhì)差，也會影響到經(jīng)濟性。而燒結(jié)機尾的300～400℃燒結(jié)煙氣，由于煙氣的數(shù)量較小，而且品質(zhì)較低，且成份比較復雜，其中含有SO_x、NO_X及粉塵等雜質(zhì)，直接影響回收這部分熱量，所以國內(nèi)很多燒結(jié)廠沒有利用這一部分熱量，而直接與低溫燒結(jié)廢氣混合通過大煙道直接排放，既浪費熱能又污染環(huán)境。即使采用了燒結(jié)余熱鍋爐回收了這部分熱量，但是增添了燒結(jié)煙氣余熱鍋爐，使設(shè)備成本增加，工藝復雜，而且由于其中會有SO_x、NO_X等腐蝕性氣體，必會產(chǎn)生低溫腐蝕，據(jù)有關(guān)文獻報道，一臺余熱鍋爐低溫受熱面發(fā)生低溫腐蝕后，低溫腐蝕處的針肋由φ6腐蝕成φ1.5，電站鍋爐發(fā)生低溫腐蝕后也會使空氣預熱器的壽命縮短到4～5年，而且發(fā)生低溫腐蝕后還會引起堵灰，使煙氣阻力劇增(可增加1～2倍以上)，使風機過載，限制了鍋爐出力和縮短運行周期，甚至被迫停爐，腐蝕嚴重則造成管子穿孔，工質(zhì)泄漏，所以發(fā)生低溫腐蝕嚴重地影響了余熱鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。上述燒結(jié)余熱利用過程中所產(chǎn)生的蒸汽量達不到汽輪機發(fā)電的要求，只能進入蒸汽管網(wǎng)進行供熱，在采暖季節(jié)這部分熱量還能得到利用，但是在非采暖季節(jié)這部分熱量基本上放散，從而造成了嚴重的能量浪費，如果能充分利用燒結(jié)煙氣余熱和冷卻機煙氣余熱產(chǎn)生足夠的高品質(zhì)蒸汽，并進入汽輪機中用于發(fā)電，將會徹底解決上述能量放散的問題，可以降低廠用電率，降低燒結(jié)能耗，節(jié)能效果顯著，由于燒結(jié)廢氣所攜帶的顯熱很大，而且是連續(xù)排放，所以可供回收的熱量也相當可觀。

有的燒結(jié)企業(yè)采用了在燒結(jié)機尾處設(shè)置余熱鍋爐，利用燒結(jié)機尾的高溫煙氣來產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽與冷卻機余熱余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進行合并，合并后的蒸汽，由于蒸汽的質(zhì)與量均能達到發(fā)電的要求，所以合并后的這部分蒸汽進入汽輪發(fā)電機進行發(fā)電。這種方法雖然利用了燒結(jié)機尾的煙氣余熱，并產(chǎn)生蒸汽進行了余熱發(fā)電，但是也存在以下缺陷：

(1)燒結(jié)機尾高溫段的煙氣量一般較冷卻機余熱鍋爐的煙氣量較少，所以設(shè)置單獨余熱鍋爐使得結(jié)構(gòu)復雜，成本增加。

(2)燒結(jié)機尾的煙氣的溫度和流量與冷卻機產(chǎn)生煙氣相比都不一樣，燒結(jié)機尾余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽和冷卻機余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的參數(shù)很難保證一致，而且燒結(jié)工藝也是一個動態(tài)的過程，所產(chǎn)生的蒸汽的參數(shù)會有一定的波動。這樣當兩股蒸汽相并的時候，由于其蒸汽參數(shù)很難保證一致，所以在并汽的過程中勢必會影響到余熱利用的經(jīng)濟性和安全性。

如果利用這部分熱量分別預熱熱凝汽式汽輪機的凝結(jié)水，提高冷卻機余熱鍋爐的給水溫度，和加熱冷卻機余熱鍋爐的出口蒸汽，以提高整個燒結(jié)余熱利用系統(tǒng)所產(chǎn)生蒸汽的參數(shù)和流量，從而提高汽輪機的發(fā)電量或供給熱用戶更高品質(zhì)的蒸汽，可以大大降低鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且又使在利用的過程中做到煙氣余熱的梯級利用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效果。因此充分利用這部分燒結(jié)廢氣顯熱來提高余熱鍋爐的產(chǎn)生蒸汽的質(zhì)量和數(shù)量，并且將這些蒸汽進入汽輪發(fā)電機進行發(fā)電有著很大的前景。

發(fā)明內(nèi)容