一種鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，屬于低溫余熱利用裝置領(lǐng)域。包括鍋爐系統(tǒng)，還包括高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)(9)，所述高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)(9)包括沖渣水換熱器(91)和沖渣水過濾器(92)；所述沖渣水換熱器(91)的加熱水進(jìn)口通過凝結(jié)水泵(3)與凝汽器(2)相連通；所述沖渣水換熱器(91)的加熱水出口與除氧器(4)相連通；所述沖渣水過濾器(92)的高爐沖渣水進(jìn)口與沖渣水水池相連通；所述沖渣水過濾器(92)的高爐沖渣水出口與沖渣水換熱器(91)相連通。本實(shí)用新型通過預(yù)熱鍋爐補(bǔ)水，使得原本廢棄的冷凝熱被回收，大量地、穩(wěn)定地、有效地進(jìn)入了工廠的能源體系中；節(jié)約了燃料，節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境。
【專利說明】一種鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于低溫余熱利用裝置領(lǐng)域，具體地，涉及一種鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵生產(chǎn)流程中主要包括煉鐵、煉鋼和軋鋼工序，其中煉鐵工序的能量消耗占整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)流程的70%以上，而煉鐵工序的能耗去處主要有三個(gè)方面，即鐵水、高爐煤氣以及高爐渣。溫度1400?1500°C的高爐渣蘊(yùn)含著巨大的余熱資源，目前都是采用水淬方法造粒、冷卻處理，產(chǎn)生大量的80?95°C甚至沸騰的沖渣水，同時(shí)也產(chǎn)生大量的常壓蒸汽，這部分低溫余熱資源約占高爐工序余熱資源總量的35%，目前很多致力于高爐沖渣水的余熱利用，大多是用于冬季采暖，沖渣水的余熱利用受季節(jié)和地域限制，一般在北方地區(qū)只有3?5個(gè)月時(shí)間可以利用，其余時(shí)間基本都是白白浪費(fèi)，南方地區(qū)基本全年處于閑置浪費(fèi)狀態(tài)，余熱利用率低。
[0003]目前，高爐基本都相應(yīng)配有燃?xì)忮仩t，燃用高爐煤氣或混合煤氣以產(chǎn)生蒸汽，然后產(chǎn)生的蒸汽用于高爐汽動(dòng)鼓風(fēng)、發(fā)電或者其他。在汽水循環(huán)系統(tǒng)中，低于45°C的冷凝水通過凝結(jié)水泵加壓后依次進(jìn)入軸封加熱器、低壓加熱器、除氧器，或者通過凝結(jié)水泵加壓后直接進(jìn)入除氧器，在除氧器通過中壓蒸汽升溫，然后進(jìn)入鍋爐省煤器。對(duì)于中溫中壓鍋爐，一般冷凝水在軸封加熱器位置升溫O?2°C，在低壓加熱器位置升溫到60?70°C，進(jìn)入除氧器后加熱到102?105°C ;對(duì)于高溫高壓鍋爐，一般將冷凝水在軸封加熱器加熱I?2°C，經(jīng)過低壓加熱器加熱到110°C左右，然后進(jìn)入除氧器升溫到150°C左右。一般將冷凝水加熱到102?105°C或者加熱到150°C左右，其過程所消耗熱量約占整個(gè)鍋爐燃煤氣產(chǎn)生熱量的5 ?10%。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提出一種有效利用低品質(zhì)余熱余能的方式。具體來說本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種利用高爐沖渣水的熱量用于鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，將回收到的低品位熱能作為較高品位能源的預(yù)熱手段，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，使冷卻熱量得以高效地、大量地、順利地進(jìn)入工廠的能源系統(tǒng)中，以充分提高低品位的沖渣水的余熱利用率，該實(shí)用新型利用高爐沖渣水余熱不受季節(jié)和地域限制，可以減少除氧器中高品位蒸汽的消耗量、代替或者部分代替低壓加熱器，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、挖潛增效的目的。
[0005]本實(shí)用新型提供的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，包括鍋爐系統(tǒng)，所述鍋爐系統(tǒng)包括凝汽器
2、凝結(jié)水泵3以及除氧器4，所述鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)還包括高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)9，所述高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)9包括沖渣水換熱器91和沖渣水過濾器92 ；
[0006]所述沖渣水換熱器91的加熱水進(jìn)口通過凝結(jié)水泵3與凝汽器2相連通；所述沖渣水換熱器91的加熱水出口與除氧器4相連通。
[0007]所述沖渣水過濾器92的高爐沖渣水進(jìn)口通過管道與外部沖渣水水池相連通；所述沖渣水過濾器的高爐沖渣水出口與沖渣水換熱器91相連通。
[0008]具體地，所述沖渣水換熱器的加熱水出口通過管道及閥門與鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)的除氧器連通；所述沖渣水換熱器的加熱水進(jìn)口通過管道及閥門與鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)的凝汽器連通。
[0009]作為上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述沖渣水換熱器91的加熱水出口與除氧器4之間可以增設(shè)低壓加熱器10并通過低壓加熱器相連通。
[0010]作為上述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，所述沖渣水換熱器91還包括高爐沖渣水循環(huán)通道，所述高爐沖渣水循環(huán)通道的進(jìn)口端與高爐沖渣水過濾器92的出口端相連通，所述高爐沖渣水過濾器92的進(jìn)口端與高爐渣處理系統(tǒng)的沖渣水池相連通；所述沖渣水過濾器92具有自清洗功能，清洗返水與高爐渣處理系統(tǒng)的沖渣水池相連通；所述高爐沖渣水循環(huán)通道的出口端與沖渣水池相連通。進(jìn)一步地，所述渣水回收處理系統(tǒng)可以與高爐渣處理系統(tǒng)為同一系統(tǒng)，即沖渣水循環(huán)通道的沖渣水回水管與高爐渣處理系統(tǒng)的沖渣水池相連通。
[0011]按上述技術(shù)方案，來自鍋爐的凝汽器的低溫冷凝水，經(jīng)過凝結(jié)水泵后，通過管道進(jìn)入高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)的沖渣水換熱器，在沖渣水換熱器中和沖渣水進(jìn)行熱交換，升溫至60?75°C后通過管道進(jìn)入鍋爐除氧器或者低壓加熱器。
[0012]本實(shí)用新型的有益效益是:利用本實(shí)用新型的高爐沖渣水余熱利用技術(shù)對(duì)鍋爐補(bǔ)水進(jìn)行預(yù)熱，解決了沖渣水的余熱利用受季節(jié)和地域限制，余熱利用率偏低的難題；通過預(yù)熱鍋爐補(bǔ)水，使得原本廢棄的冷凝熱被回收，大量地、穩(wěn)定地、有效地進(jìn)入了工廠的能源體系中；節(jié)約了燃料，節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境。此外，高爐沖渣水的熱量經(jīng)回收利用后，水溫降低，利于高爐沖渣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)識(shí):
[0016]1、蒸汽輪機(jī)， 2、凝汽器， 3、凝結(jié)水泵， 4、除氧器，
[0017]5、給水泵，6、省煤器，7、蒸發(fā)器，8、過熱器，
[0018]9、高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)，10、低壓加熱器，
[0019]91、沖渣水換熱器，92、沖渣水過濾器。
[0020]

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面以【具體實(shí)施方式】來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0022]本實(shí)用新型的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，包括鍋爐系統(tǒng)，所述鍋爐系統(tǒng)包括凝汽器2、凝結(jié)水泵3以及除氧器4，所述鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)還包括高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)9，所述高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)9，包括沖渣水換熱器91和沖渣水過濾器92 ;所述沖渣水換熱器91的加熱水進(jìn)口通過凝結(jié)水泵3與凝汽器2相連通；所述沖渣水換熱器91的加熱水出口與除氧器4相連通。當(dāng)使用高溫高壓鍋爐時(shí)，所述沖渣水換熱器91的加熱水出口與除氧器4之間通過低壓加熱器10相連通。所述沖渣水過濾器92的高爐沖渣水進(jìn)口通過管道與外部沖渣水水池相連通；所述沖渣水過濾器的高爐沖渣水出口與沖渣水換熱器91相連通。
[0023]在本實(shí)用新型的汽水循環(huán)系統(tǒng)中，來自蒸汽輪機(jī)I的蒸汽經(jīng)凝汽器2冷凝后形成冷凝水，冷凝水通過凝結(jié)水泵3加壓后進(jìn)入高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)9，然后通過低壓加熱器10或直接進(jìn)入除氧器4，在除氧器通過中壓蒸汽升溫，然后經(jīng)給水泵5進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的省煤器6，并進(jìn)一步在鍋爐系統(tǒng)內(nèi)依次經(jīng)過蒸發(fā)器7和過熱器8后重新形成水蒸汽，經(jīng)由蒸汽輪機(jī)I用于發(fā)電機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)工作。
[0024]實(shí)施例1現(xiàn)有鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)的能量消耗
[0025]如圖1，在傳統(tǒng)余熱鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中，來自汽輪機(jī)的蒸汽通過凝汽器冷凝后變?yōu)橐簯B(tài)水，即所謂的冷凝水，溫度在10?45°C之間，冷凝水通過凝結(jié)水泵送入到除氧器中，升溫到104°C進(jìn)行除氧，之后給水進(jìn)入鍋爐。其中，在除氧器位置，為了獲得104°C的水溫，需要消耗蒸汽提溫。由于給水在進(jìn)除氧器前溫度較低，為了獲得良好的給水除氧效果，除氧器的蒸汽用量必然較大。下面以某廠130t/h余熱鍋爐為例，分析除氧過程中能量消耗。
[0026]130t/h鍋爐參數(shù)為:蒸發(fā)量130t/h，蒸汽壓力3.83MPa，蒸汽溫度為450°C的中溫中壓燃?xì)忮仩t，給水溫度104°C，給水壓力5.SMPa ;進(jìn)入除氧器的冷凝水溫度為40°C，蒸汽壓力為0.981Mpa，溫度為305°C ;除氧器內(nèi)工作溫度為0.12Mpa，104°C。則冷凝水在除氧器由40°C吸收蒸汽熱量升溫變?yōu)?04°C的飽和水每小時(shí)需吸收熱量:
[0027]Q' = (439.36-167.45) X 130X1000 = 35348.3X 16J ;
[0028]——40°C時(shí)給水的焓值為:167.45kJ/kg。
[0029]——壓力為0.12Mpa，溫度為104°C的飽和水的焓值為:439.36kJ/kg。
[0030]每小時(shí)需消耗蒸汽量:
[0031 ] W = 35348.3 X 16J+ (3063.8 X 13 — 439.36 X 13) = 13.47t ；
[0032]——壓力為0.981Mpa，溫度為305°C的蒸汽的焓值為:3063.8kJ/kg。
[0033]壓力為0.12MPa、溫度為104°C的飽和水進(jìn)入鍋爐吸收熱量升溫變?yōu)閴毫?.6MPa、435°C的蒸汽每小時(shí)需吸收熱量:
[0034]Q" = (3305 — 439.36) X 130X 1000 = 372533.2 X 16J ；
[0035]——壓力為3.6Mpa，溫度為435°C的蒸汽的焓值為:3305kJ/kg。
[0036]則40°C的冷凝水變?yōu)?.6MPa、435°C的蒸汽每小時(shí)共需吸收熱量:
[0037]Q = Q' +Qw = 35348.3X 106+372533.2X 16 = 407881.5X 16J ；
[0038]其中V占Q比例約為:35348.3 + 407881.5 = 8.67%，這部分熱量全部由鍋爐燃煤氣提供。
[0039]實(shí)施例2本實(shí)用新型的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)的能量消耗；
[0040]如圖2，采用本實(shí)用新型的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，來自汽輪機(jī)的蒸汽通過凝汽器后變?yōu)闇囟葹?0?45°C的液態(tài)水，冷凝水通過凝結(jié)水泵送入到?jīng)_渣水換熱系統(tǒng)中，和80?95°C的沖渣水進(jìn)行熱交換，溫度升至60?75°C，然后從沖渣水換熱系統(tǒng)中流出，進(jìn)入除氧器，在除氧器中通過蒸汽提溫至104°C進(jìn)行除氧，之后給水進(jìn)入鍋爐。由于給水在進(jìn)除氧器前溫度升至60?75°C，因此，達(dá)到同樣除氧效果下，相比傳統(tǒng)方式消耗的能量要少。下面以某廠130t/h余熱鍋爐為例，分析此種技術(shù)方案除氧過程中的能量消耗。
[0041]130t/h鍋爐參數(shù)、進(jìn)入除氧器蒸汽參數(shù)、除氧器內(nèi)工作參數(shù)和傳統(tǒng)方式相同，進(jìn)入除氧器的冷凝水由于在沖渣水換熱系統(tǒng)已經(jīng)升溫，溫度為65°C。則冷凝水在除氧器由65°C吸收蒸汽熱量升溫變?yōu)?04°C的飽和水每小時(shí)需吸收熱量:
[0042]Q , = (439.36-272.03) X 130X1000 = 21752.9 X 16J ；
[0043]——65°C時(shí)給水的焓值為:272.03kJ/kg
[0044]——壓力為0.12MPa,溫度為104°C的飽和水的焓值為:439.36kJ/kg ；
[0045]每小時(shí)需消耗蒸汽量:
[0046]W = 21752.9 X 16J+ (3063.8 X 103_439.36 X 13) = 8.29t ；
[0047]——壓力為0.981Mpa，溫度為305°C的蒸汽的焓值為:3063.8kJ/kg。
[0048]壓力為0.12MPa、溫度為104 °C的飽和水進(jìn)入鍋爐吸收熱量升溫變?yōu)閴毫?br> 3.6MPa、435°C的蒸汽每小時(shí)需吸收熱量:Q" = 372533.2X 106J。
[0049]則40°C的冷凝水變?yōu)?.6MPa、435°C的蒸汽每小時(shí)需由鍋爐提供熱量:
[0050]Q = Q' +Q" = 21752.9X 106+372533.2XlO6 = 394286.1XlO6J
[0051]其中Q'占 Q 比例約為:21752.9 + 394286.1 = 5.52%。
[0052]采用本實(shí)用新型的鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱技術(shù)后，實(shí)際上就是把冷凝水從40°C升到65°C所需消耗的能源，這部分熱量由回收高爐沖渣水的能量提供，而不需要蒸汽提供能量，也就是不需要鍋爐提供，從而減少除氧氣耗。65°C的水升溫至104°C的飽和水所需的能量仍由蒸汽提供。鍋爐補(bǔ)水在除氧器位置節(jié)省能源率約為:(13.47-8.29)+13.47 = 38.46%。而對(duì)于鍋爐系統(tǒng)，達(dá)到相同效果所需提供的熱量由傳統(tǒng)條件下的407881.5X 16J降為394286.1 X 16J,減少熱量供應(yīng)約為:(394286.1 X 16J — 407881.5 X 16) +407881.5 X 16=3.33%，相當(dāng)于鍋爐燃煤氣量減少3.33%。
[0053]本實(shí)用新型中來自高爐沖渣水的水溫根據(jù)區(qū)域和季節(jié)的不同，高爐沖渣水水溫會(huì)在80?95°C之間波動(dòng)，導(dǎo)致預(yù)熱后的冷凝水升溫幅度亦產(chǎn)生波動(dòng)，當(dāng)高爐沖渣水溫度高，冷凝水升溫幅度大時(shí)，節(jié)能效率會(huì)高一些，當(dāng)高爐沖渣水溫度低，冷凝水升溫幅度小時(shí)，節(jié)能率會(huì)低一些。
[0054]當(dāng)然，本實(shí)用新型還可以有多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本實(shí)用新型的公開做出各種相應(yīng)的改變和變型，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，包括鍋爐系統(tǒng)，所述鍋爐系統(tǒng)包括凝汽器(2)、凝結(jié)水泵(3)以及除氧器(4)，其特征在于，所述鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)還包括高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)(9)，所述高爐沖渣水余熱利用系統(tǒng)(9)包括沖渣水換熱器(91)和沖渣水過濾器(92)； 所述沖渣水換熱器(91)的加熱水進(jìn)口通過凝結(jié)水泵(3)與凝汽器(2)相連通；所述沖渣水換熱器(91)的加熱水出口與除氧器⑷相連通； 所述沖渣水過濾器(92)的高爐沖渣水進(jìn)口與沖渣水水池相連通；所述沖渣水過濾器(92)的高爐沖渣水出口與沖渣水換熱器(91)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述沖渣水換熱器(91)的加熱水出口與除氧器⑷之間通過低壓加熱器(10)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，沖渣水換熱器(91)還包括高爐沖渣水循環(huán)通道，所述高爐沖渣水循環(huán)通道的進(jìn)口端與高爐沖渣水過濾器(92)的出口端相連通；所述高爐沖渣水循環(huán)通道的出口端與沖渣水池相連通。
【文檔編號(hào)】F22D1/50GK204062990SQ201420369123
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】商福成, 孫建軍, 陳力軍, 楊州, 許振興, 周亮文, 劉美, 李傳瑾, 林七女, 劉春燕 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司