[發明專利]高爐熱風爐煙氣余熱發電系統和方法

有效

• 申請號: 201310142334.8
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103225007A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 蓋東興;張佳佳;周全;黃永紅;葉理德
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00;F27D17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;胡琳萍

技術領域

本發明涉及高爐熱風爐余熱回收領域，具體涉及一種采用氨水混合工質動力循環實現高爐熱風爐余熱回收發電的系統和方法。

背景技術

蓄熱式熱風爐是通過燃燒低熱值的高爐煤氣加熱產生高溫空氣鼓入高爐，從而提高高爐冶煉強度，熱風爐的引入使現代高爐技術產生一個巨大的飛躍，從而得到廣泛應用。熱風爐排放煙氣溫度在280-350℃，通常將之用來預熱空氣或者空氣、煤氣雙預熱，通過預熱器的煙氣溫度降至150℃左右，通常不再加以利用而直接排放。高爐熱風爐所用燃料是高爐煤氣，其主要可燃成分是CO，高爐煤氣含有的H₂、CH₄很少，且含有的H₂S量也很少，所以高爐煤氣燃燒后形成的煙氣不易生成酸霧，具有很低的露點溫度，即使150℃的熱風爐排放煙氣仍然有可利用的價值。隨著我國鋼鐵行業節能減排力度的加大，熱風爐煙氣的余熱回收利用受到廣泛的重視。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的上述缺陷，提供一種高爐熱風爐煙氣余熱發電系統和方法，能夠高效率地回收高爐熱風爐煙氣余熱。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

高爐熱風爐煙氣余熱發電系統，其特征在于主要包括氨水混合工質動力循環系統；氨水混合工質動力循環系統中設置氨水循環系統、煙氣循環通道和冷卻水循環通道；煙氣循環通道的兩端分別連通熱風爐煙氣進口管路與熱風爐煙氣出口管路；熱風爐煙氣出口管路與放散煙囪連通；冷卻水循環通道的上分別設置冷卻水進口管路和冷卻水出口管路，冷卻水進口管路和冷卻水出口管路分別與外部冷卻塔連通；氨水循環系統中的高溫高壓氨汽輸往膨脹機而帶動發電機。

按上述技術方案，氨水循環系統主要包括蒸發器、過熱器、低壓回熱器、冷凝器、循環泵、高壓回熱器、閃蒸器；熱風爐煙氣進口管路依次經過過熱器、蒸發器中煙氣循環通道后與熱風爐煙氣出口管路連通；過熱器中煙氣循環通道與富氨蒸汽管路逆流換熱；富氨蒸汽管路位于閃蒸器的富氨蒸汽出口端，富氨蒸汽管路經過熱器后與膨脹機連通；膨脹機帶動發電機，膨脹機的乏汽出口連通乏汽管路；循環泵的出口端為高壓工作溶液管路，高壓工作溶液管路依次經回熱器、高壓回熱器和蒸發器后通過飽和工作溶液管路與閃蒸器的進口端連通；閃蒸器的稀氨溶液出口端為稀氨溶液管路，稀氨溶液管路經高壓回熱器與高壓工作溶液管路逆流換熱后與乏汽管路匯合，匯合點后的低壓工作溶液管路依次通過回熱器和冷凝器后與循環泵的進口端連通；稀氨溶液管路與匯合點之間設置節流閥。

按上述技術方案，冷凝器中，冷卻水循環通道與低壓工作溶液管路逆流換熱，然后與循環泵的進口端連通。

采用上述高爐熱風爐煙氣余熱發電系統進行發電的方法，其特征在于：在蒸發器內，熱風爐煙氣將熱量傳遞給飽和工作溶液管路中的工作溶液，使之發生部分相變形成兩相流，兩相流進入閃蒸器后，由于壓力突然降低而發生閃蒸，形成稀氨溶液和富氨蒸汽，稀氨溶液經稀氨溶液管路輸出；富氨蒸汽經富氨蒸汽管路輸出；

富氨蒸汽進入過熱器形成過熱蒸汽，然后進入膨脹機做功，膨脹機帶動發電機對外發電；

膨脹做功后的乏汽經乏汽管路與通過高壓回熱器和節流閥的稀氨溶液相混合形成新的低壓工作溶液，低壓工作溶液經低壓工作溶液管路通過回熱器和冷凝器冷卻為液體，然后通過循環泵和高壓回熱器輸往蒸發器，完成一個循環。

按上述技術方案，冷凝器的進口水溫為常溫，出口水溫控制在50℃以下，通過冷卻塔冷卻后循環使用。

按上述技術方案，氨水工質在不同段濃度不同，低壓工作溶液管路、高壓工作溶液管路、飽和工作溶液管路內的氨水濃度為75-85%質量濃度，稀氨溶液管路內溶液濃度35-45%質量濃度，富氨蒸汽管路和乏汽管路內氨濃度為94-97%質量濃度。

按上述技術方案，?熱風爐煙氣進口管路中煙氣在進口處溫度在150℃，熱風爐煙氣出口管路在出口處溫度控制在80-85℃。

相對于現有技術，本發明設計了結構簡單的氨水混合工質動力循環系統，利用氨水混合工質動力循環實現高爐熱風爐煙氣余熱回收發電；可以高效率地回收高爐熱風爐煙氣余熱；同時，由于氨水工質循環利用，氨水混合工質動力循環系統的經濟性和環保性均得到保證，最后，由于嚴格控制溫度，換熱效率高；且同時由于濃度得到嚴格控制，可以保證氨水工質的利用率最大化。

附圖說明

圖1是本發明的高爐熱風爐煙氣余熱發電系統結構和工藝示意圖。

圖2是本發明的氨水混合工質動力循環系統示意圖。