热回收系统 |
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| 申请号 | CN201710828751.6 | 申请日 | 2017-09-14 | 公开(公告)号 | CN107478067A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 思安新能源股份有限公司; | 发明人 | 王晗; 王丽; 陈金锋; 邢至珏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种热回收系统，用于对 锅炉 的烟气余热进行回收，其包括储热模 块 和第一回路。储热模块采用固体储热材料进行储热，储热模块用于储存从锅炉回收的烟气余热；第一回路包括布置于锅炉的末段烟道内的换热面以将经过末段烟道的烟气降温至第一预定 温度 ，第一回路的入口和出口分别连接至储热模块以向储热模块内输入热量。根据本发明的热回收系统，通过布置在末段烟道内的第一回路与烟气进行换热使烟气进一步降温，增加了烟气余热的回收量；另外采用固体储热材料对烟气余热进行储存，不会降低回收的烟气余热的 能量 品质，提高了热利用效率，增加了热利用的形式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热回收系统，用于对锅炉的烟气余热进行回收，其特征在于，所述热回收系统包括： |
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| 说明书全文 | 热回收系统技术领域[0001] 本发明涉及一种热回收系统。 背景技术[0002] 目前国内钢厂普遍采用的“OG系统”(氧气顶吹转炉气体回收系统)，转炉出口烟气温度一般在1600℃左右，一般通过余热回收系统对烟气的热量进行回收利用，可以在转炉的汽化冷却烟道出口将烟温降至850～900℃，而在进入除尘器前仍需要将烟气温度降至200℃以下。通常这一过程通过大量喷水降温来实现，烟气所含的热量被水带走，不能做到有效地回收利用，此部分烟气显热浪费严重。 [0003] 另外，常规的烟气余热回收系统采用蒸汽蓄热器对回收的热能进行储存。蒸汽蓄热器蓄热时间短，热损失大，只能输出低于进口参数的饱和蒸汽(比如进口蒸汽为1.6MPa，出口蒸汽一般在0.7MPa左右)，对于余热的利用效率低；受制于蓄热器出口的蒸汽参数，余热利用形式有限，只能用于厂区供热或饱和蒸汽发电，这两种形式均属于低效的能量利用形式。 [0004] 因此，需要提供一种热回收系统以至少部分地解决上述问题。 发明内容[0005] 在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 [0007] 储热模块，所述储热模块采用固体储热材料进行储热，所述储热模块用于储存从所述锅炉回收的烟气余热；和第一回路，所述第一回路包括布置于所述锅炉的末段烟道内的换热面以将经过所述末段烟道的烟气降温至第一预定温度，所述第一回路的入口和出口分别连接至所述储热模块以向所述储热模块内输入热量。 [0008] 可选地，所述储热模块的储热模式还包括相变储热。 [0009] 可选地，所述第一回路包括布置在所述末段烟道内的热管换热器。 [0010] 可选地，所述第一回路使用的工质为水或导热油。 [0011] 可选地，所述热回收系统还包括第二回路，所述第二回路包括布置于所述锅炉的中间段烟道内的换热面以将经过所述中间段烟道的烟气降温至大于所述第一预定温度的第二预定温度，所述第二回路的入口和出口分别连接至所述储热模块以向所述储热模块内输入热量。 [0012] 可选地，所述第二预定温度的范围为850～900℃。 [0013] 可选地，所述第一预定温度的范围为350～630℃。 [0014] 可选地，所述热回收系统还包括第三回路，所述第三回路的出口和入口分别连接至所述储热模块以从所述储热模块中吸收热量。 [0016] 可选地，所述热回收系统应用于氧气顶吹转炉。 [0017] 根据本发明的热回收系统，在锅炉的末段烟道内布置有第一回路，通过热管换热器与烟气进行换热，对末端烟道内的烟气降温，增加了烟气余热的回收量；另外采用固体材料储热的技术将回收的烟气余热通过热交换储存在储热模块内，可以产生更高参数的连续蒸汽或其他热流体，不会降低回收的烟气余热的能量品质，提高了热利用效率，增加了热利用的形式。附图说明 [0018] 本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中， [0019] 图1为常见的氧气顶吹转炉气体回收系统的汽化冷却烟道示意图； [0020] 图2为根据本发明的第一实施方式的热回收系统的示意图；以及 [0021] 图3为根据本发明的第二实施方式的热回收系统的示意图。 具体实施方式[0022] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。 [0023] 为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。 [0024] 在钢铁行业中，目前80％以上的钢产量是由氧气顶吹转炉炼制的，并配备有氧气顶吹转炉气体回收系统(OG系统)对生产工艺中的煤气等气体(以下统称烟气)进行回收。OG系统的转炉出口烟气温度一般在1600℃左右，蕴含有大量的热能，对此部分热能进行回收可以大大提高能量利用效率。 [0025] 下面结合图1～图3对根据本发明的热回收系统进行详细介绍。 [0026] 如图1所示，为OG系统的汽化冷却烟道10的示意图，其大致可以分为活动烟罩11、炉口固定烟道12、中间段烟道13和末段烟道14四部分。活动烟罩11与氧气顶吹转炉连接，起到收集并引导烟气的作用。烟气依次流经炉口固定烟道12、中间段烟道13和末段烟道14，经过降温之后进入除尘器除尘，然后根据需要进行后续的气体收集或排放等工序。本发明所示的热回收系统，在中间段烟道13和末段烟道14内布置换热面对烟气余热进行回收。 [0027] 如图2所示，为根据本发明的第一实施方式的热回收系统100的示意图，主要包括储热模块110、第一回路101、第二回路102、第三回路103、汽轮机120和发电机130。其中，第二回路102的换热面布置在中间段烟道13内，用于将烟气通过换热降温至第二预定温度，第一回路101的换热面布置在末段烟道14内，用于将烟气通过换热降温至第一预定温度。当然，可以理解，第二预定温度大于第一预定温度。在本实施方式中，第二预定温度的范围为850～900℃，第一预定温度的范围为350～630℃。这样，可以在进入除尘器之前将烟气尽量降至较低的温度并对余热进行回收，从而增加余热的回收量。由于末段烟道14内的烟气的温度相对较低，优选地，第一回路101在末段烟道14内的换热面采用热管换热器108。热管换热器相比普通换热器具有更优异的换热性能，这样可以大大提高第一回路101与末段烟道 14内的温度较低的烟气之间换热效率，优化热回收的效果。 [0028] 第一回路101和第二回路102分别连接至储热模块110，储热模块110通过与第一回路101和第二回路102进行换热，将第一回路101和第二回路102内的工质所蕴含的从烟气回收的余热吸收并储存。第三回路103连接至储热模块110，第三回路103中的工质吸收储热模块110内储存的热量后，输送至其他需要热能供应的应用模块。在本实施方式中，第三回路103为汽水发电系统，其中的工质为水，第三回路103内的水在储热模块110的作用下变为蒸汽输送至汽轮机120，用于驱动汽轮机120转动，以带动发电机130进行发电，从而实现余热的回收利用。 [0029] 储热模块110采用TES(Thermal Energy Storage)储热技术。TES储热技术是以固体储热材料为主的储热技术，其主要利用固体材料具有良好的显热储热能力的特点，并在固体材料内嵌入传热流体管道以形成储热模块。高温工质流经储热模块时向固体材料放热以将热量储存在储热模块内，低温工质流经储热模块时从固体材料吸热以从将储热模块内储存的热量输出。以固体混凝土储热为例，在混凝土材料中嵌入传热流体管道，储热时通过高温工质在管内的流动，将热量及时传递给混凝土材料并储存下来，放热时低温工质反向流动，将混凝土中储存的热量换出并供给热用户。优选地，储热模块内的储热材料还可以包括能够相变的储热材料，通过储热材料相变时的潜热进一步增加储热模块的储热量。 [0030] 相比常规的蒸汽蓄热器，储热模块110没有饱和蒸汽变为饱和水进行储存，再通过闪蒸变为饱和蒸汽进行热能输出的环节。因此，不会降低所输出的能量的品质。也即，在输入的能量形式和参数相同的情况下，第三回路103内的蒸汽的参数高于蒸汽蓄热器输出的蒸汽的参数(比如更高的压力和温度)，参数较高蒸汽的做功效率更高，应用场合更为广泛，由此提高了余热的利用效率。 [0031] 由于采用储热模块110进行储热，因此第一回路101和第二回路102内的工质可以有多种形式，比如水或导热油等。本领域技术人员可以根据实际情况以及应用场合进行具体选择。 [0032] 在本实施方式中，第二回路102以水作为工质。第二回路102可以包括汽包104、第一通路105、第二通路106和第三通路107。其中，汽包104起到汽水分离的作用，并对流量的波动进行缓冲。第一通路105的入口和出口分别连接至储热模块110和汽包104的水侧，用于将水从储热模块110输送至汽包104。第二通路106的入口和出口分别连接至汽包104的水侧和气侧，第二通路106具有布置在中间段烟道13内的换热面，用于将汽包104内的水与中间段烟道13内的烟气进行换热以进行余热回收。第三通路107的入口和出口分别连接至汽包104的气侧和储热模块110，用于将蕴含有从烟气回收的余热的蒸汽输送至储热模块110，从而将回收的余热储存在储热模块110内。由此，通过这样的布置，第二回路102可以提供品质较好(参数稳定，且不含水)的饱和蒸汽，有利于在储热模块110内进行换热以对余热进行储存。 [0033] 如图3所示，为根据本发明的第二实施方式的热回收系统200的示意图。其与根据第一实施方式的热回收系统100在与烟气换热进行余热回收的部分的结构相同，为行文简洁，此处不再赘述，仅对区别之处进行详细介绍。 [0034] 在本实施方式中，第三回路203分别连接至储热模块210和换热器220。第三回路203内的工质可以为水或导热油或其他合适的工质流体。此外，热回收系统200还包括第四回路204。第四回路204连接至换热器220，其中的工质为空气。在换热器220中，第三回路203内的工质与第四回路204内的空气进行换热，将空气加热变为热空气。第四回路204中的热空气可以用于炼钢工艺中烤包器230的加热过程。由于提高了进入燃烧器的空气温度，从而可显著降低煤气的消耗量，实现了对烟气余热的回收利用。 [0035] 以上对根据本发明的热回收系统进行了举例说明，然而，可以理解，根据本发明的热回收系统，也可以应用于除氧气顶吹转炉之外的其他锅炉系统，其回收并储存的烟气余热还可以应用于其他的场合，比如用于供暖等，并不限于以上所述的利用形式。另外，根据本发明的热回收系统的各个回路所应用的传热工质，可以为水或导热油等，也可以为其他传热流体。本领域技术人员可以根据实际情况具体选择。 [0036] 根据本发明的热回收系统，通过对汽化冷却烟道的尾部(即末段烟道)重新设计，增加热管换热器，使得烟气的温度进一步下降，增加烟气显热的回收量；并采用特殊的固体储热材料的储热技术代替蒸汽蓄热器，将烟气显热通过换热进而储存在储热模块内，并可产生更高参数的连续蒸汽或其他热流体供生产使用，不会降低从烟气回收的余热的品质，增加了余热的利用形式，提高了能量利用效率。 [0037] 除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。 [0038] 本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。 |
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