一种转底炉烟气及余热高效利用系统和工艺 |
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| 申请号 | CN202311645893.0 | 申请日 | 2023-11-30 | 公开(公告)号 | CN117704831A | 公开(公告)日 | 2024-03-15 |
| 申请人 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司; | 发明人 | 刘子豪; 邵雁; 熊敬超; 夏阳; 向浩; 熊劲; 李姗姗; 许晓明; 胡国峰; 杨振; 姜明明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及节能环保技术领域，具体涉及一种转底炉烟气及余热高效利用系统和工艺，包括沿烟气流动方向依次连接的转底炉、沉降炉、第一换热器、第二换热器，还包括低热值 煤 气 锅炉 和 汽轮机 发 电机 组，所述第二换热器的烟气出口与所述低热值煤气锅炉的助燃 风 进口连接，所述低热值煤气锅炉的 蒸汽 出口与所述汽轮机 发电机组 的蒸汽进口连接，所述汽轮机发电机组的蒸汽出口通 过冷 凝 水 回收单元与所述低热值煤气锅炉的进水口连接。本发明将转底炉中的烟气经沉降炉、第一换热器、第二换热器换热后排出的烟气引入低热值煤气锅炉作为助燃风，不仅可以实现烟气余热的充分利用，同时将烟气中部分CO等可燃介质燃尽，充分利用 能源 ，减少烟气处理投资成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种转底炉烟气及余热高效利用系统，包括沿烟气流动方向依次连接的转底炉、沉降炉、第一换热器、第二换热器，其特征在于：还包括低热值煤气锅炉和汽轮机发电机组，所述第二换热器的烟气出口与所述低热值煤气锅炉的助燃风进口连接，所述低热值煤气锅炉的蒸汽出口与所述汽轮机发电机组的蒸汽进口连接，所述汽轮机发电机组的蒸汽出口通过冷凝水回收单元与所述低热值煤气锅炉的进水口连接。 |
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| 说明书全文 | 一种转底炉烟气及余热高效利用系统和工艺技术领域[0001] 本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种转底炉烟气及余热高效利用系统和工艺。 背景技术[0002] 钢铁行业冶炼过程中产生大量的含铁含锌尘泥，这类固废不能直接进入炼铁工艺，需要处理后方可作为炼铁原料。转底炉是处理含铁含锌尘泥的有效手段，但其产生的高3 温(1000‑1200℃)、高尘(6～16g/Nm)、高粘性、腐蚀性的烟气难以高效利用，造成了资源的浪费。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种转底炉烟气及余热高效利用系统和工艺，能够有效利用转底炉烟气及余热，同时减少烟气处理投资成本。 [0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案为一种转底炉烟气及余热高效利用系统，包括沿烟气流动方向依次连接的转底炉、沉降炉、第一换热器、第二换热器，还包括低热值煤气锅炉和汽轮机发电机组，所述第二换热器的烟气出口与所述低热值煤气锅炉的助燃风进口连接，所述低热值煤气锅炉的蒸汽出口与所述汽轮机发电机组的蒸汽进口连接，所述汽轮机发电机组的蒸汽出口通过冷凝水回收单元与所述低热值煤气锅炉的进水口连接。 [0005] 作为实施方式之一，所述低热值煤气锅炉的烟气出口处设置有空气换热器，所述空气换热器的空气出口与所述低热值煤气锅炉的空气进口连接，所述空气换热器的空气进口通过送风管道与送风机连接，所述第二换热器的烟气出口还与所述送风管道连接。 [0006] 作为实施方式之一，所述低热值煤气锅炉的煤气进口通过煤气预热器与煤气供管连接，所述空气换热器的换热介质出口与所述煤气预热器的换热介质进口连接，所述煤气预热器的换热介质出口与所述第二换热器的烟气出口同时与烟气净化装置连接。 [0007] 作为实施方式之一，所述汽轮机发电机组包括依次连接的汽轮机高压缸、汽轮机中低压缸、发电机，所述低热值煤气锅炉内设置有过热器和再热器，所述过热器的蒸汽出口与所述汽轮机高压缸的蒸汽进口连接，所述汽轮机高压缸的蒸汽出口与所述再热器的蒸汽进口连接，所述再热器的蒸汽出口与所述汽轮机中低压缸的蒸汽进口连接，所述汽轮机中低压缸的蒸汽出口与所述冷凝水回收单元的蒸汽进口连接。 [0008] 作为实施方式之一，所述低热值煤气锅炉外设置有汽包，所述汽包的汽水混合物进口与所述低热值煤气锅炉的出水口连接，所述汽包的饱和蒸汽出口与所述过热器的蒸汽进口连接，所述汽包的出水口与所述低热值煤气锅炉的进水口连接。 [0009] 作为实施方式之一，所述冷凝水回收单元包括依次连接的凝汽器、低压加热系统、除氧器、高压加热系统；所述凝汽器的蒸汽进口与所述汽轮机中低压缸的蒸汽出口连接，所述高压加热系统的出水口与所述低热值煤气锅炉的进水口连接；所述除氧器的出水口还与所述第二换热器的换热介质进口连接。 [0010] 作为实施方式之一，所述第二换热器的换热介质出口与所述第一换热器的换热介质进口连接，所述第一换热器的换热介质出口与所述沉降炉的进水口连接，所述沉降炉的出水口与所述汽包的汽水混合物进口连接。 [0011] 作为实施方式之一，所述转底炉与所述沉降炉之间沿烟气流动方向依次连接有高温水冷旋风除尘器和大腔体沉降室，所述高温水冷旋风除尘器与大腔体沉降室之间的烟气管道上连接有事故放散烟囱。 [0012] 本发明还提供一种转底炉烟气及余热高效利用工艺，包括如下步骤： [0013] 将转底炉内的高温烟气引入沉降炉内进行沉降，沉降后的高温烟气依次经第一换热器、第二换热器换热后，部分作为助燃风引入低热值煤气锅炉内，部分与送风机引入的空气混合后经空气预热器预热后引入低热值煤气锅炉内，还有部分经烟气净化装置净化后排空；煤气由煤气供管经煤气预热器预热后引入低热值煤气锅炉内，低热值煤气锅炉内产生的高温烟气依次经空气预热器、煤气预热器换热后进入烟气净化装置。 [0014] 作为实施方式之一，沉降炉和低热值煤气锅炉内产生的汽水混合物经汽包汽水分离后，饱和蒸汽经低热值煤气锅炉内的过热器加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功从而带动发电机进行发电；汽轮机高压缸内做功后的蒸汽进入低热值煤气锅炉内的再热器，经加热后进入汽轮机中低压缸做功从而带动发电机进行发电；汽轮机中低压缸内做功后的蒸经凝汽器冷凝后，由凝结水泵送至低压加热系统加热，再送至除氧器除氧，除氧后的水部分通过高压加热系统再次加热后引入低热值煤气锅炉内，部分经第二换热器、第一换热器、沉降炉换热后形成汽水混合物。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0016] (1)本发明将转底炉中的烟气经沉降炉、第一换热器、第二换热器换热后排出的烟气引入低热值煤气锅炉作为助燃风，不仅可以实现烟气余热的充分利用，同时将烟气中部分CO等可燃介质燃尽，充分利用能源，减少烟气处理投资成本； [0017] (2)本发明将第二换热器换热后排出的烟气混入第二引风机引入的空气中，可以提高空气换热器的空气进口侧温度，避免烟气对受热面的腐蚀； [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。 [0020] 图1为本发明实施例提供的转底炉烟气及余热高效利用系统的示意图； [0021] 图中：10、转底炉；11、高温水冷旋风除尘器；12、第一电磁控制阀；13、事故放散烟囱；14、第二电磁阀控制阀；15、大腔体沉降室；20、沉降炉；21、第一换热器；22、第二换热器；23、烟气调质进口；30、第三电磁控制阀；31、第一引风机；32、第四电磁控制阀；40、低热值煤气锅炉；41、第五电磁控制阀；42、空气预热器；43、煤气预热器；44、送风机；45、煤气进管； 46、汽包；47、第六电磁控制阀；50、汽轮机高压缸；51、汽轮机中低压缸；52、发电机；53、凝汽器；54、凝结水泵；55、低压加热系统；56、除氧器；57、给水泵；58、高压加热系统；60、烟气净化装置；61、第二引风机；62、烟囱；63、第七电磁控制阀。 具体实施方式[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0024] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 [0025] 实施例一 [0026] 如图1所示，本实施例提供一种转底炉烟气及余热高效利用系统，包括沿烟气流动方向依次连接的转底炉10、沉降炉20、第一换热器21、第二换热器22，还包括低热值煤气锅炉40和汽轮机发电机52组，所述第二换热器22的烟气出口与所述低热值煤气锅炉40的助燃风进口连接，所述低热值煤气锅炉40的蒸汽出口与所述汽轮机发电机52组的蒸汽进口连接，所述汽轮机发电机52组的蒸汽出口通过冷凝水回收单元与所述低热值煤气锅炉40的进水口连接。 [0027] 转底炉10中的烟气经沉降炉20、第一换热器21、第二换热器22换热后排出的烟气温度为150‑300℃，氧含量为4‑10％，将其送入低热值煤气锅炉40作为助燃风燃烧，不仅可以实现烟气余热的充分利用，同时将烟气中部分CO等可燃介质燃尽，充分利用能源，减少烟气处理投资成本。 [0028] 其中一个实施例中，所述低热值煤气锅炉40的烟气出口处设置有空气换热器，所述低热值煤气锅炉40的烟气出口与所述空气换热器的换热介质进口连接，所述空气换热器的空气出口与所述低热值煤气锅炉40的空气进口连接，所述空气换热器的空气进口通过送风管道与送风机44连接，所述第二换热器22的烟气出口还与所述送风管道连接。由于第二换热器22换热后排出的烟气温度为150‑300℃，将其混入空气中，可以提高空气换热器的空气进口侧温度，降低烟气侧腐蚀。 [0029] 进一步地，所述低热值煤气锅炉40的煤气进口通过煤气预热器43与煤气供管连接，所述空气换热器的换热介质出口与所述煤气预热器43的换热介质进口连接，所述煤气预热器43的换热介质出口与所述第二换热器22的烟气出口同时与烟气净化装置60连接。将低热值煤气锅炉40产生的高温烟气对空气预热器42中的空气加热后，再对煤气进行加热，实现对烟气余热进行充分利用，经烟气净化装置60处理后的烟气通过第二引风机61引入烟囱62后排放。 [0030] 如图1所示，第二换热器22排出的烟气由第一引风机31分别引入低热值煤气锅炉40、空气预热器42和烟气净化装置60中，第一引风机31的前后可以分别设置第三电磁控制阀30和第四电磁控制阀32，第二换热器22的烟气出口与送风管道之间的管道上设置有第五电磁控制阀41，第二换热器22的烟气出口与烟气净化装置60之间的管道上设置有第七电磁控制阀63，通过控制第七电磁控制阀63使低热值煤气锅炉40的炉膛氧量不低于18％，从而保障低热值煤气有效完全燃烧。 [0031] 其中一个实施例中，所述汽轮机发电机52组包括依次连接的汽轮机高压缸50、汽轮机中低压缸51、发电机52，所述低热值煤气锅炉40内设置有过热器和再热器，所述过热器的蒸汽出口与所述汽轮机高压缸50的蒸汽进口连接，所述汽轮机高压缸50的蒸汽出口与所述再热器的蒸汽进口连接，所述再热器的蒸汽出口与所述汽轮机中低压缸51的蒸汽进口连接，所述汽轮机中低压缸51的蒸汽出口与所述冷凝水回收单元的蒸汽进口连接。经过热器加热后的过热蒸汽进入汽轮机高压缸50中，推动汽轮机做功从而带动发电机52进行发电，做功后的蒸汽进入再热器，经再热器加热后的再热蒸汽进入汽轮机中低压缸51中，推动汽轮机做功从而带动发电机52进行发电，实现能量的梯级利用，有效提升能量利用效率。 [0032] 如图1所示，所述低热值煤气锅炉40外设置有汽包46，所述汽包46的汽水混合物进口与所述低热值煤气锅炉40的出水口连接，所述汽包46的饱和蒸汽出口与所述过热器的蒸汽进口连接，所述汽包46的出水口与所述低热值煤气锅炉40的进水口连接。通过汽包46对汽水混合物进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽通过过热器加热后进入汽轮机发电机52发电，分离出来的水进入低热值煤气锅炉40中进行再次加热。 [0033] 其中一个实施例中，所述冷凝水回收单元包括依次连接的凝汽器53、低压加热系统55、除氧器56、高压加热系统58；所述凝汽器53的蒸汽进口与所述汽轮机中低压缸51的蒸汽出口连接，所述高压加热系统58的出水口与所述低热值煤气锅炉40的进水口连接，所述除氧器56的出水口还与所述第二换热器22的换热介质进口连接，从而实现水的循环利用，有效节约资源。凝汽器53与低压加热系统55之间设置有凝结水泵54，除氧器56通过给水泵57与所述第二换热器22和高压加热系统58连接。 [0034] 进一步地，所述第二换热器22的换热介质出口与所述第一换热器21的换热介质进口连接，所述第一换热器21的换热介质出口与所述沉降炉20的进水口连接，所述沉降炉20的出水口与所述汽包46的汽水混合物进口连接。经除氧器56除氧后的水部分可以经第二换热器22、第一换热器21、沉降炉20加热后进入低热值煤气锅炉40，可以减少高压加热系统58的能耗。 [0035] 本实施例中，沉降炉20设置水冷壁，水冷壁的进水口与第一换热器21的换热介质出口连接，水冷壁的出水口与汽包46的汽水混合物进口连接。第一换热器21和第二换热器22可以采用对流换热器，具有较高的传热效率。为避免转底炉10沉降室及换热器出现腐蚀问题，沉降室产生的高温高压热水温度应低于360℃。 [0036] 其中一个实施例中，所述转底炉10与所述沉降炉20之间沿烟气流动方向依次连接有高温水冷旋风除尘器11和大腔体沉降室15，所述高温水冷旋风除尘器11与大腔体沉降室15之间的烟气管道上连接有事故放散烟囱6213。通过高温水冷旋风除尘器11、大腔体沉降室15、沉降炉20对转底炉10出来的烟气进行依次除尘，大大降低烟气中粉尘含量，减小烟气中粉尘对后续设备的影响。 [0037] 如图1所示，所述高温水冷旋风除尘器11与大腔体沉降室15之间的烟气管道上设置有第二电磁控制阀，事故放散烟囱6213的接入点位于第二电磁控制阀与高温水冷旋风除尘器11之间，且事故放散烟囱6213设置有第一电磁控制阀12。正常情况下，第一电磁控制阀12关闭，第二电磁控制阀打开，经高温水冷旋风除尘器11处理后的烟气进入大腔体沉降室 15及后面的烟气流路中；当大腔体沉降室15及后面的流路出现堵塞时，将第二电磁控制阀关闭，第一电磁控制阀12打开，烟气进入事故放散烟囱6213。 [0038] 实施例二 [0039] 如图1所示，本实施例提供本发明还提供一种转底炉烟气及余热高效利用工艺，包括如下步骤： [0040] 将转底炉10内的高温烟气通过高温水冷旋风除尘器11、大腔体沉降室15依次除尘后引入沉降炉20内进行沉降，沉降后的高温烟气依次经第一换热器21、第二换热器22换热后，部分作为助燃风引入低热值煤气锅炉40内，部分与送风机44引入的空气混合后经空气预热器42预热后引入低热值煤气锅炉40内，还有部分经烟气净化装置60净化后排空；煤气由煤气供管经煤气预热器43预热后引入低热值煤气锅炉40内，低热值煤气锅炉40内产生的高温烟气依次经空气预热器42、煤气预热器43换热后进入烟气净化装置60。 [0041] 在其中一个实施例中，沉降炉20和低热值煤气锅炉40内产生的汽水混合物经汽包46汽水分离后，饱和蒸汽经低热值煤气锅炉40内的过热器加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机高压缸50做功从而带动发电机52进行发电；汽轮机高压缸50内做功后的蒸汽进入低热值煤气锅炉40内的再热器，经加热后进入汽轮机中低压缸51做功从而带动发电机52进行发电；汽轮机中低压缸51内做功后的蒸经凝汽器53冷凝后，由凝结水泵54送至低压加热系统55加热，再送至除氧器56除氧，除氧后的水部分通过高压加热系统58再次加热后引入低热值煤气锅炉40内，部分经第六电磁控制阀47、第二换热器22、第一换热器21、沉降炉20换热后形成汽水混合物。 [0042] 本实施例的转底炉10烟气及余热高效利用工艺不仅能够实现烟气余热的充分利用，同时将烟气中部分CO等可燃介质燃尽，充分利用能源，减少烟气处理投资成本，还实现了能量的梯级利用，有效提升了能量的利用效率。 |
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