技术领域
[0001] 本
发明涉及到高炉水萃冲渣工艺技术领域，尤其是一种充分回收
熔渣余热用于发电的系统。
背景技术
[0002] 高炉熔渣
温度可达1450℃（热
焓值为1770KJ/kg），蕴含着巨大的余热资源，设一座高炉日产渣量为4050t/d（渣
铁比0.35），融渣所带热量将为82965KW。如何高效合理的利用高炉熔渣余热是
钢铁行业技术难题。
[0003] 国内外已实现工业化应用的高炉熔渣处理方式有水萃渣、干渣、矿渣
棉纤维三种，由于水萃渣具有良好的化学活性，可作为
水泥优质原料，因此水萃渣不论是从环保和实现
循环经济角度出发，还是从降价工艺总能耗的角度出发，都是高炉熔渣处理的首选方式。现有冲渣工艺基本上没有考虑如何回收熔渣的余热，在冲渣过程中，大量的热量转变为低温
蒸汽消散在大气中，只有一半左右的热量保留在冲渣水中。
[0004] 由于现有工艺
缺陷造成的水萃渣热回收率低、水温低使冲渣水余热利用价值大打折扣，只能用于冬季采暖。如使用本发明提出的改进的水萃渣新工艺可以使80%的熔渣余热保留在冲渣水中，并且水温可达95℃左右，利用这样的热水，使用
负压蒸汽发电技术，即可达10%以上的热效率，将如此低品位的
热能转化为
电能。
发明内容
[0005] 本发明通过对现有冲渣水系统工艺的改进与先进的负压蒸汽发电技术有机结合而形成的简单、安全、经济的高炉冲渣余热发电系统。系统从最大可能回收熔渣水萃释放的热量和最大程度简化系统并降低系统能耗和保证机组平稳运行三个方面着手量身个性化设计冲渣水余热发电系统。
[0006] 为实现以上目的，本发明采取了如下的技术方案：一种高炉冲渣水余热发电系统，包括依次连接构成连接回路的闪蒸器、负压
汽轮机、湿式空冷
冷凝器、冲渣水池和闪蒸器，所述负压汽轮机连接到异步发
电机，异步电机取代同步电 机有效解决冲渣过程间歇性的不利影响；所述冲渣水池分出两条管路，分别通过冲渣水
泵和喷淋水泵连接到
大气压热虹吸冲渣塔；大气压热虹吸冲渣塔出口端通过管路连接回闪蒸器，在该管路上次连接有脱水装置、热水池、热水泵。采用负压蒸汽发电技术实现冲渣水发电，系统配置闪蒸器和负压饱和汽轮机。
[0007] 所述热水池内设有过滤装置。
[0008] 所述湿式空冷冷凝器包括乏汽联箱，以及与乏汽联箱相连的带预定弧度的高效换
热管束,高效换热
管束的另一端与
凝结水联箱连接，在高效换热管束下方有
循环水再冷装置、V型进
风装置、循环水蓄水槽，循环水蓄水槽与冷却
水循环水泵连接，
冷却水循环水泵通过管道与高效换热管束上方由喷淋管驱动装置驱动的喷淋管连接，在高效换热管束上方设有水分离器、导流罩，导流罩内设引风机，湿式空冷冷凝器还包括带前置预冷器的水环
真空泵抽真空系统，并通过
信号输入输出端与
控制器连接。湿式空冷冷凝器能降低初投资和运行
费用、减少占地面积。
[0009] 所述的湿式空冷冷凝器采用高位布置，从而可以省去凝结水泵
[0010] （一）为了充分回收熔渣的热量，对冲渣工艺进行如下的改造：
[0011] 1）用大气压式热虹吸冲渣塔来代替开放式
造粒塔。利用热虹吸原理，使冲渣过程产生的蒸汽分压达到1个大气压，使得蒸汽温度达到100℃左右，从而为使用直接
接触换热方式将水温加热到95℃以上创造条件。大气压式热虹吸冲渣塔结构如图3所示，该塔为圆柱形半封闭塔体，大气压热虹吸冲渣塔通过带有安全
门的隔断装置将空间隔为上部与排空管路相通的一部分空间和下部与熔渣槽进口相通的半封闭空间，安全门下方布置有喷淋管，熔渣槽进口下方为制渣箱，熔渣槽进口的上部为集汽罩，集汽罩与排空管路相通。所述大气压热虹吸冲渣塔内设有安全门，通过安全门的隔断装置将空间隔为上部与排空管路相通的空间和下部与熔渣槽进口相通的半封闭空间，安全门下方布置有喷淋管,熔渣槽进口下方设制渣箱，熔渣槽进口的上部为集汽罩，集汽罩与排空管路相通；所述制渣箱与冲渣水泵所在的管路连接，所述喷淋管与所述喷淋水泵所在的管路连接。
[0012] 2）冷热水分离以提高水温。系统将冲渣水（可称为冷水）与冲渣塔出口水（可称为热水）分别储于不同的蓄水池中。
[0013] 3）冲渣水量按需控制。系统将制渣箱33内的喷头采用分组投入的方式随 渣量的变化而改变水量，不仅可节约电耗同时可保证造粒塔出口水温在整个冲渣过程中保持较小的
波动。
[0014] （二）为降低投资及厂用电，对发电系统进行了革新，采用高位布置的湿式空冷冷凝器，系统不需设置凝结水泵，此外，本系统采用带前置冷凝的水环
真空泵系统来代替射水泵、射水箱、射水抽气器射水排水泵，达到降低余热电站占地面积，减小厂用电的目的。
[0015] （三）为了克服冲渣过程的不连续性而电站需连续运行的矛盾，系统使用异步发电机代替同步
发电机组。异步发电机可在冲渣间歇时间实现发电机和
电动机模式间的平滑切换。同时，异步发电机代替同步机可以实现降低初投资、降低运行维修费用系统更为简单易控。
[0016] 本发明与
现有技术相比，具有如下优点：对现有冲渣系统进行改进，实现了冲渣工艺与余热利用的有机结合，最大程度回收熔渣余热，使得冲渣水发电得以实现；本发明采用异步电机取代同步电机有效解决冲渣过程间歇性的不利影响，同时降低费用，为无人值守创造条件；采用蒸汽扩容技术实现冲渣水发电，配置闪蒸器和负压饱和汽轮机，使系统安全、可靠。
附图说明
[0017] 图1一种高炉冲渣水余热发电系统；
[0018] 图2为湿式空冷冷凝器结构示意图；
[0019] 图3为大气压式热虹吸冲渣塔。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
[0022] 请参阅图1所示，一种高炉冲渣水余热发电系统，包括依次连接构成连接回路的闪蒸器21、负压汽轮机22、湿式空冷冷凝器23、冲渣水池25和闪蒸器21，负压汽轮机22连接到异步发电机24；冲渣水池25分出两条管路，分别通过冲渣水泵27和喷淋水泵26连接到大气压热虹吸冲渣塔30；大气压热虹吸冲渣塔30出口端通过管路连接回闪蒸器21，在该管路上次连接有脱水装置35、热水池38、热水泵36。
[0023] 请参阅图3所示，大气压热虹吸冲渣塔30内设有安全门32，通过安全门32的隔断装置将空间隔为上部与排空管路29相通的空间和下部与熔渣槽进口34相通的半封闭空间，安全门32下方布置有喷淋管31,熔渣槽进口34下方设制渣箱33，熔渣槽进口34的上部为集汽罩28，集汽罩28与排空管路29相通；制渣箱33与冲渣水泵27所在的管路连接，喷淋管31与喷淋水泵26所在的管路连接。
[0024] 进一步的，热水池38内设有过滤装置37。
[0025] 更进一步的，湿式空冷冷凝器23采用高位布置。
[0026] 请结合参阅图2所示，湿式空冷冷凝器23包括乏汽联箱15，以及与乏汽联箱15相连的带预定弧度的高效换热管束5,高效换热管束5的另一端与凝结水联箱6连接，在高效换热管束5下方有循环水再冷装置7、V型进风装置8、循环水蓄水槽10，循环水蓄水槽10与冷却水循环水泵9连接，冷却水循环水泵9通过管道与高效换热管束5上方由喷淋管驱动装置4驱动的喷淋管16连接，在高效换热管束5上方设有水分离器3、导流罩2，导流罩2内设引风机1，湿式空冷冷凝器23还包括带前置预冷器12的水环真空泵11抽真空系统，并通过信号输入输出端14与控制器13连接。
[0027] 本实施例的工作过程如下：在冲渣过程中，冲渣水泵27抽吸冲渣水池25中的水输入至大气压式热虹吸冲渣塔水萃熔渣，水量随着渣量的变化而改变，同时喷淋水泵26抽吸冲渣水池25中的水输入喷淋管31有效回收冲渣过程所产生的蒸汽，集汽罩28与排空管路29连接吸收从大气压式热虹吸冲渣塔
泄漏出来的混合气体，在瞬时汽压较大时大气压式热虹吸冲渣塔顶部的安全门32将打开，塔内混合气体由排空管路29排空，保证系统安全；吸取熔渣热温度升高后的水经脱水装置35进入热水池38，热水经池内设置的过滤装置37
净化后由热水泵36打入闪蒸器21内，闪蒸出来的蒸汽进入负压汽轮机22做功并带动异步发电机24发电；做功后的乏汽进入湿式空冷冷凝器23的乏汽联箱15后，均匀分配至具有一定弧度的高效换热管束5中。高效换热管束5采用部分并、
串联布置，有效实现蒸汽冷凝和不凝气体分离和排放。冷却循环水由循环水蓄水槽10经冷却水循环水泵9打入由喷淋管驱动装置4驱动的可控转动
频率的摇摆式带有非等距离小孔的喷淋管16中后洒至高效换热管束5表面形成水膜层。水膜层
相变吸热使管内蒸汽冷凝，同时，外界空气由下部V型进风装置8引入换热管束间，经热质交换焓 值增加的空气经水分离器3和导流罩2由引风机1排入大气，为了降低循环水温度，在本装置内加设了一段由填料构建的循环水再冷却器7，热湿交换后的循环水汇集至底部循环水蓄水槽10，重复循环；此外，为了保证水环泵在抽吸蒸汽与不凝气体混合物时能在电机功耗相对较低时仍具有较高的抽吸能
力，本装置配置了带抽真空前置预冷器12的水环真空泵11，通过预冷大幅度降低混合气体中蒸汽的体积流量，保证不凝结气体有效排除；同时，装置还配有保证湿式空冷冷凝器23正常运行的控制器13和必要的信号输入输出端14；冷凝后的凝结水和闪蒸后的水均进入冲渣水池25，如此实现循环；如果冲渣水系统处于间歇阶段则异步发电机切换到电动机状态且将转速设为低速维持系统运行。由于间隔时间一般在5～40分钟之间，每天冲渣次数为10次左右，所以这样可以避免机组不必要的停机损失或设置较大的蓄存水设备，既简化系统且能经济有效的运行。
[0028] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的
专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
