一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，包括高爐沖渣水余熱回收裝置（1）和低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置（2）；所述低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置（2）包括依次連接成環(huán)的儲液箱（21）、工質(zhì)泵（22）、蒸發(fā)器（23）、熱功動力轉(zhuǎn)換機械（24）和冷凝器（25）；所述高爐沖渣水余熱回收裝置（1）包括依次連接成環(huán)的高爐爐渣?；b置（11）、沉淀熱水池（12）、循環(huán)水泵（13）和第一閥門（14）；所述第一閥門（14）兩端分別通過進水管路和出水管路與蒸發(fā)器（23）的連接，進水管路上設(shè)有第二閥門（15），出水管路上設(shè)有第三閥門（16）。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可對鋼鐵企業(yè)高爐渣的余熱資源進行充分的利用，大大提高了能源利用效率。
【專利說明】一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于工業(yè)余熱發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于鋼鐵廠高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]中國目前是全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國，鋼鐵產(chǎn)量已連續(xù)16年保持世界第一，并且遙遙領(lǐng)先于其他國家。鋼鐵工業(yè)也是重點的耗能大戶，鋼鐵行業(yè)能耗約占全國總能耗的15%。目前鋼鐵行業(yè)有近1000多家鋼鐵廠，2012年全國粗鋼產(chǎn)量7.2億噸，消耗一次能源(標(biāo)準(zhǔn)煤)5.8億噸，同時消耗電力5364億度，鋼鐵行業(yè)的電力消耗占全國發(fā)電總量的10%左右。鋼鐵工業(yè)中余熱資源約占37%，節(jié)能空間巨大。
[0003]我國高爐冶煉生產(chǎn)排出的高爐渣數(shù)量巨大，其含有豐富的熱能。從節(jié)能與環(huán)保以及提高鋼鐵廠的經(jīng)濟效益的角度來看，對高爐渣的熱量進行回收和高爐渣的資源化利用是十分必要的。爐渣的出爐溫度一般在1400?1550°C之間。每噸渣含(1260?1880)X 103kJ的顯熱，相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值。每生產(chǎn)I噸生鐵要副產(chǎn)0.3噸高爐渣，I噸鋼要副產(chǎn)
0.13噸鋼渣，以我國的鋼鐵產(chǎn)量7.2億噸進行計算，可產(chǎn)生3億噸以上的高爐渣和轉(zhuǎn)爐渣，其顯熱量相當(dāng)于1800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其節(jié)能效益也是顯著的，非常具有市場開發(fā)潛力。
[0004]然而，我國常見的對于高爐渣的處理方法有干渣坑冷卻法和水沖渣法，90%的高爐渣都采用水沖渣法處理，得到的水渣用于生產(chǎn)水泥、渣磚、礦渣微粉和隔熱填料。高爐渣水淬方式很多，主要處理工藝有:底濾法(OCP)、因巴法(INBA)、拉薩法(RASA)、圖拉法(TYNA)等。盡管沖渣工藝在不斷的發(fā)展，但其技術(shù)的核心還是對高爐熔渣進行噴水水淬，冷卻、粒化成水渣，然后進行水渣分離，沖渣的水經(jīng)過沉淀過濾后再循環(huán)使用。高爐沖渣水平均水溫60-90°C，即使在最寒冷的冬夜仍可保持在50°C左右，由于沖渣水是循環(huán)重復(fù)使用，溫度還會不斷增高，對沖渣水廢棄能源進行再利用，具有產(chǎn)生很大的經(jīng)濟價值。目前，只有少量的沖渣水余熱用于采暖、加熱洗澡等，更多的沖渣水的余熱資源沒有得到充分的利用。就目前應(yīng)用大量水淬技術(shù)情況來看，這部分低溫?zé)嵩达@然是被浪費了，如果能回收這部分熱量得以重新利用，就可以為社會和企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益。
實用新型內(nèi)容
[0005]實用新型目的:本實用新型的目的提供一種用于鋼鐵廠高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備。
[0006]技術(shù)方案:本實用新型提供的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，包括高爐沖渣水余熱回收裝置和低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置；所述低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置包括依次連接成環(huán)的儲液箱、工質(zhì)泵、蒸發(fā)器、熱功動力轉(zhuǎn)換機械和冷凝器；所述高爐沖渣水余熱回收裝置包括依次連接成環(huán)的高爐爐渣粒化裝置、沉淀熱水池、循環(huán)水泵和第一閥門；所述第一閥門兩端分別通過進水管路和出水管路與蒸發(fā)器的連接，進水管路上設(shè)有第二閥門，出水管路上設(shè)有第三閥門。[0007]作為優(yōu)選，還包括發(fā)電機，所述發(fā)電機與熱功動力轉(zhuǎn)換機械連接。
[0008]作為改進，還包括第四閥門，所述第四閥門設(shè)于沉淀熱水池和循環(huán)水泵之間。
[0009]作為另一種優(yōu)選，所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度為30°C -100°C。
[0010]作為另一種優(yōu)選，所述低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置采用臨界溫度100°C以下、沸點在-40°C以下的單一或混合工質(zhì)作為循環(huán)工質(zhì)。采用這樣的工質(zhì)具有不破壞臭氧層、化學(xué)性穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0011]作為進一步優(yōu)選，所述工質(zhì)選自丙烷和二氧化碳中的一種或兩種。
[0012]作為另一種優(yōu)選，所述冷凝器為水冷裝置或風(fēng)冷裝置。
[0013]作為另一種優(yōu)選，所述的熱功動力轉(zhuǎn)換機械為汽輪機或膨脹機。
[0014]作為進一步優(yōu)選，所述膨脹機為渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機或活塞式膨脹機。
[0015]有益效果:該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可對鋼鐵企業(yè)高爐渣的余熱資源進行充分的利用，大大提高了能源利用效率。
[0016]該系統(tǒng)可在我國各鋼鐵廠企業(yè)利用自家的余熱建立自備電站，改造鋼鐵廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，節(jié)能環(huán)保雙贏，可有效降低鋼鐵廠的電力消耗及生產(chǎn)成本。能夠大大提高能源使用效率，有效的實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的保護范圍不限于內(nèi)容。
[0019]用于鋼鐵廠高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，見圖1，包括高爐沖渣水余熱回收裝置I和低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2。
[0020]低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2包括發(fā)電機26和依次連接成環(huán)的儲液箱21、工質(zhì)泵22、蒸發(fā)器23、熱功動力轉(zhuǎn)換機械24、冷凝器25 ;發(fā)電機26與熱功動力轉(zhuǎn)換機械24連接。
[0021]高爐沖渣水余熱回收裝置I包括第四閥門17以及依次連接成環(huán)的高爐爐渣?；b置11、沉淀熱水池12、循環(huán)水泵13和第一閥門14 ;第一閥門14兩端分別通過進水管路和出水管路與蒸發(fā)器23的連接，進水管路上設(shè)有第二閥門15，出水管路上設(shè)有第三閥門16 ；第四閥門17設(shè)于循環(huán)水泵13和高爐爐渣?；b置11之間。
[0022]本實用新型中，低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2的蒸發(fā)器23的蒸發(fā)溫度通過工質(zhì)的選擇和設(shè)計控制在30°C _100°C之間的低溫區(qū)域，更優(yōu)選60°C -90°C。
[0023]熱功轉(zhuǎn)換機械24為汽輪機；可選地，也可以選擇任意合適的熱功轉(zhuǎn)換機械24 ;優(yōu)選地，可選用汽輪機或膨脹機，其中，膨脹機包括但不限于渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機和活塞式膨脹機。
[0024]本實用新型設(shè)備的工作原理是:[0025]該裝置在使用時，關(guān)閉第一閥門14，開啟第二閥門15和第三閥門16，循環(huán)水泵13將沖渣水泵入高爐爐渣?；b置11中沖渣,送入沉淀熱水池12中，沉淀熱水池12出來的高溫沖渣水在蒸發(fā)器23中換熱，降溫后的沖渣水被泵入高爐爐渣粒化裝置11沖渣，完成余熱回收循環(huán)；在余熱回收循環(huán)過程中，通過調(diào)節(jié)第四閥門17的流量來改變蒸發(fā)器23的換熱量，使得沉淀熱水池12盡量保持較高的溫度，從而提高沖渣水余熱發(fā)電的效率。在低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2中，工質(zhì)被工質(zhì)泵22從儲液箱21中泵入蒸發(fā)器23中吸收鋼鐵廠高爐沖渣水余熱后，被加熱到亞臨界或超臨界狀態(tài)變成壓力較高的蒸汽；高壓有機蒸汽進入熱功動力轉(zhuǎn)換機械24中膨脹做功，帶動發(fā)電機26發(fā)電，乏汽的有機工質(zhì)進入冷凝器25，冷凝后回到儲液箱21，完成發(fā)電循環(huán)。
[0026]若沖渣水溫度較低，可開啟第一閥門14，關(guān)閉第二閥門15和第三閥門16，從而提高沖渣水溫度。
[0027]將上述低溫型有機朗肯循環(huán)鋼鐵廠沖渣水余熱發(fā)電設(shè)備用于不同條件下循環(huán)發(fā)電。
[0028]應(yīng)用實例一，蒸發(fā)器23的蒸發(fā)溫度為70°C，冷凝器5冷凝溫度為20°C，水冷；采用體積比為1:1的丙烷和液態(tài)二氧化碳的混合物作為循環(huán)工質(zhì)。
[0029]應(yīng)用實例二，蒸發(fā)器23的蒸發(fā)溫度為60°C，冷凝器5冷凝溫度為0°C，風(fēng)冷；采用液態(tài)二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)。適合于的寒冷的北方地區(qū)。
[0030]應(yīng)用實例三，蒸發(fā)器23的蒸發(fā)溫度為90°C，冷凝器5冷凝溫度為30°C，水冷；采用體積比為2:1的丙烷和液態(tài)二氧化碳的混合物作為循環(huán)工質(zhì)。適合于的較熱的南方地區(qū)。
[0031]應(yīng)用實例四，蒸發(fā)器23的蒸發(fā)溫度為100°C，冷凝器5冷凝溫度為10°C，水冷；采用丙烷作為循環(huán)工質(zhì)。適合于的較熱的南方地區(qū)。
[0032]應(yīng)用實例五，蒸發(fā)器23的蒸發(fā)溫度為30°C，冷凝器5冷凝溫度為0°C，風(fēng)冷；采用液態(tài)二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)。適合于`的寒冷的北方地區(qū)。
[0033]以上實例均可實現(xiàn)鋼鐵廠沖渣水的連續(xù)循環(huán)發(fā)電。
[0034]以上公開的僅為本實用新型的具體實施例，實例中采用工質(zhì)的比較如表1。
[0035]表1低溫型有機朗肯循工質(zhì)的特性
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:包括高爐沖渣水余熱回收裝置(I)和低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置(2);所述低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置(2)包括依次連接成環(huán)的儲液箱(21)、工質(zhì)泵(22)、蒸發(fā)器(23)、熱功動力轉(zhuǎn)換機械(24)和冷凝器(25);所述高爐沖渣水余熱回收裝置(I)包括依次連接成環(huán)的高爐爐渣?；b置(11)、沉淀熱水池(12)、循環(huán)水泵(13)和第一閥門(14);所述第一閥門(14)兩端分別通過進水管路和出水管路與蒸發(fā)器(23)的連接，進水管路上設(shè)有第二閥門(15)，出水管路上設(shè)有第三閥門(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:還包括發(fā)電機(26 )，所述發(fā)電機(26 )與熱功動力轉(zhuǎn)換機械(24 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:還包括第四閥門(17)，所述第四閥門(17)設(shè)于沉淀熱水池(12)和循環(huán)水泵(13)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述蒸發(fā)器(23)的蒸發(fā)溫度為30°C -100°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置(2)采用臨界溫度100°C以下、沸點在_40°C以下的單一或混合工質(zhì)作為循環(huán)工質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述工質(zhì)選自丙烷和二氧化碳中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述冷凝器(25)為水冷裝置或風(fēng)冷裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述的熱功動力轉(zhuǎn)換機械(24)為汽輪機或膨脹機。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高爐沖渣水余熱發(fā)電的低溫型有機朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備，其特征在于:所述膨脹機為渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機或活塞式膨脹機。
【文檔編號】C21B3/08GK203653589SQ201320686865
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】孟寧 申請人:孟寧