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，涉及一種基于煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成的發(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(dú)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(dǎo)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(jìn)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，但截至目前的余熱利用系統(tǒng)都是單獨(dú)設(shè)置的，沒有綜合利用煉鋼爐和軋鋼加熱爐的余熱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成的發(fā)電系統(tǒng)，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9、軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4、蓄熱器2、汽輪機(jī)10、發(fā)電機(jī)11，其中，所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4沿著煙氣流程設(shè)置在軋鋼加熱爐的空氣預(yù)熱裝置和煤氣預(yù)熱裝置之后，煉鋼爐余熱回收裝置1產(chǎn)生的間斷蒸汽經(jīng)蓄熱器處理后形成穩(wěn)定蒸汽進(jìn)入設(shè)置在軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道中的過熱器41，軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置9產(chǎn)生的飽和蒸汽以及軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4產(chǎn)生的飽和蒸汽匯集進(jìn)入所述過熱器41，過熱器41的出汽口與汽輪機(jī)10連接，所述汽輪機(jī)與所述發(fā)電機(jī)11連接，蒸汽沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)組做功，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

優(yōu)選地，所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4中設(shè)置有順次連通的過熱器41、高壓蒸發(fā)器42、高壓省煤器43、低壓蒸發(fā)器44和低壓省煤器45，其中，低壓鍋筒-除氧器5通過出水管53與給水泵6的進(jìn)水口連通，所述給水泵的出水口與所述高壓省煤器43的進(jìn)水口連通，所述高壓省煤器43通過管道75向所述高壓鍋筒7供水，高壓鍋筒7通過第一下降管71與所述高壓蒸發(fā)器42的進(jìn)水口連通，所述高壓蒸發(fā)器的出汽口通過第一上升管74與所述高壓鍋筒7的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路；高壓鍋筒7通過第二下降管72與熱水循環(huán)泵8的進(jìn)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9的進(jìn)水口連通，所述軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置9的出汽口通過第二上升管73與所述高壓鍋筒7的上升管口連通，形成汽水強(qiáng)制循環(huán)回路，而高壓鍋筒7產(chǎn)生的飽和蒸汽、煉鋼爐余熱回收裝置1產(chǎn)生并經(jīng)蓄熱器處理后的穩(wěn)定蒸汽匯集到蒸汽母管3內(nèi)，所述蒸汽母管的出汽口和過熱器連通。

優(yōu)選地，低壓鍋筒-除氧器5通過第三下降管52與所述低壓蒸發(fā)器44的進(jìn)水口連通，所述低壓蒸發(fā)器44的出汽口通過第三上升管54與所述低壓鍋筒-除氧器5的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路。

優(yōu)選地，汽輪機(jī)10的排汽口與凝汽器12、凝結(jié)水泵13的進(jìn)水口沿著汽水流程順次連通，其中，所述凝結(jié)水泵13出水口的凝結(jié)水管道分為兩路，一路與所述煉鋼爐余熱回收裝置1的進(jìn)水口連通，另一路經(jīng)低壓省煤器45預(yù)熱后進(jìn)入低壓鍋筒-除氧器5內(nèi)。

優(yōu)選地，所述蒸汽母管3上分出一個支路管道55，與所述低壓鍋筒-除氧器5的輔助加熱蒸汽接口連通。

優(yōu)選地，所述過熱器、高壓蒸發(fā)器、高壓省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器均采用逆流布置。

優(yōu)選地，所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道是內(nèi)置換熱面的煙道或集成的余熱鍋爐。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對其實施例進(jìn)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)明實施例的基于煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成的發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

其中，煉鋼爐余熱回收裝置1、蓄熱器2、蒸汽母管3、軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4、過熱器41、高壓蒸發(fā)器42、高壓省煤器43、低壓蒸發(fā)器44、低壓省煤器45、低壓鍋筒-除氧器5、給水泵6、高壓鍋筒7、熱水循環(huán)泵8、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置9、汽輪機(jī)10、發(fā)電機(jī)11、凝汽器12、凝結(jié)水泵13、第一下降管71、第二下降管72、第二上升管73、第一上升管74、管道75、管道51、第三下降管52、出水管53、第三上升管54。

具體實施方式

下面將參考附圖來描述本發(fā)明所述的基于煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成的發(fā)電系統(tǒng)的實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)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(jìn)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(hù)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(biāo)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(jìn)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(jìn)行優(yōu)化集成，構(gòu)建了一種基于煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成的發(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(yù)熱溫度都不是很高，甚至只需預(yù)熱空氣而不需預(yù)熱煤氣，使得空氣(或煤氣)預(yù)熱裝置后的煙氣溫度較高?；跓掍摖t與軋鋼加熱爐余熱集成的發(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9、軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4、汽輪機(jī)10、發(fā)電機(jī)11。所述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。將煉鋼爐余熱回收裝置1產(chǎn)生的飽和蒸汽、軋鋼加熱爐爐底水梁汽化冷卻裝置9產(chǎn)生的飽和蒸汽以及軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)行匯集，然后一同送入設(shè)置在軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4中的過熱器41中進(jìn)行過熱處理，獲得過熱蒸汽，最后送往汽輪機(jī)10，所述汽輪機(jī)與所述發(fā)電機(jī)連接，蒸汽沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)組做功帶動發(fā)電機(jī)11發(fā)電，實現(xiàn)了煉鋼爐與軋鋼加熱爐的余熱集成發(fā)電。

下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明其具體工藝流程。所述煉鋼爐余熱回收裝置1通過蒸汽管道與所述蓄熱器2連通，將煉鋼爐余熱回收裝置1產(chǎn)生的間斷蒸汽送入所述蓄熱器，所述蓄熱器2的蒸汽出口與所述蒸汽母管3連通，蓄熱器2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。

所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4沿著煙氣流程設(shè)置在常規(guī)的軋鋼加熱爐的空氣預(yù)熱裝置和煤氣預(yù)熱裝置之后，用于吸收剩余熱量。所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4中設(shè)置有沿著煙氣流程順次連通的過熱器41、高壓蒸發(fā)器42、高壓省煤器43、低壓蒸發(fā)器44和低壓省煤器45。特別地，所述過熱器、高壓蒸發(fā)器、高壓省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓省煤器均采用逆流布置，可以得到較高的換熱效率。

低壓鍋筒-除氧器5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。所述低壓鍋筒-除氧器5的出水口通過出水管53與所述給水泵6的進(jìn)水口連通，所述給水泵的出水口與所述高壓省煤器43的進(jìn)水口連通。所述高壓省煤器43的出水口通過管道75與所述高壓鍋筒7的進(jìn)水口連通，向高壓鍋筒7供水。所述高壓鍋筒7通過第一下降管71與高壓蒸發(fā)器42的進(jìn)水口連通，所述高壓蒸發(fā)器42的出汽口通過第一上升管74與所述高壓鍋筒7的上升管口連通，形成汽水自然循環(huán)回路。

高壓鍋筒7通過第二下降管72與所述熱水循環(huán)泵8的進(jìn)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(jìn)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73與所述高壓鍋筒7的上升管口連通，形成汽水強(qiáng)制循環(huán)回路。而高壓鍋筒7產(chǎn)生的蒸汽通過管道76匯集到蒸汽母管3內(nèi)。

蒸汽母管3與過熱器41、所述汽輪機(jī)10、所述凝汽器12以及所述凝結(jié)水泵13沿著汽水流程順次連通，其中過熱器41的作用是將蒸汽母管3送來的飽和蒸汽轉(zhuǎn)換為過熱蒸汽，而凝汽器12則將汽輪機(jī)10的排汽冷凝成凝結(jié)水，并經(jīng)凝結(jié)水泵13加壓后輸送到各余熱回收裝置的進(jìn)水口，具體地說，所述凝結(jié)水泵13的出口凝結(jié)水管道分為兩路，一路與所述煉鋼爐余熱回收裝置1的進(jìn)水口連通，另一路與低壓省煤器45的進(jìn)水口連通。所述低壓省煤器45的出水口通過管道51與所述低壓鍋筒-除氧器5的進(jìn)水口連通。

所述低壓鍋筒-除氧器5通過第三下降管52與低壓蒸發(fā)器44的進(jìn)水口連通，所述低壓蒸發(fā)器44的出汽口通過第三上升管54與所述低壓鍋筒-除氧器的上升管口連通，形成一個自然循環(huán)回路。

此外，所述蒸汽母管3上分出一個支路管道55，與所述低壓鍋筒-除氧器5的輔助加熱蒸汽接口連通。

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

此外，所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4位于軋鋼加熱爐的出口煙道的下游，所述軋鋼加熱爐尾部煙氣余熱回收煙道4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)明的基于煉鋼爐與軋鋼加熱爐余熱集成的發(fā)電系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)與煉鋼爐和軋鋼加熱爐余熱回收獨(dú)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(xì)，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(jī)的運(yùn)行效率，而且還可改善汽輪機(jī)的工作環(huán)境(提高蒸汽干度)，延長汽輪機(jī)葉片的使用壽命。

(2)對于軋鋼加熱爐的余熱資源，本發(fā)明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(jìn)行整合，統(tǒng)一布局，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(jìn)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(qiáng)制循環(huán)的復(fù)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(yùn)行；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(jì)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。