本實用新型涉及鋼鐵行業(yè)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于鋼廠飽和蒸汽優(yōu)化利用的煤氣發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋼鐵企業(yè)在冶煉過程中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)煤氣，包括高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等。如何利用好鋼鐵生產(chǎn)工藝中副產(chǎn)的煤氣資源，是相關(guān)技術(shù)人員普遍關(guān)心的問題。

近年來，隨著低熱值燃料燃燒技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，純燒高爐煤氣發(fā)電機組和混燒煤氣發(fā)電機組在各鋼鐵廠獲得了廣泛應(yīng)用。與此同時，煤氣發(fā)電機組的容量也在不斷提高，尤其是寧波鋼廠135MW機組在寧鋼余能電廠的成功投運，標(biāo)志著煤氣發(fā)電技術(shù)已邁入新的臺階。此外，煤氣發(fā)電機組的參數(shù)也在不斷提升，從早期的中溫中壓，到后來的次高溫次高壓，再到高溫高壓，發(fā)展到現(xiàn)在的高溫超高壓，機組的熱經(jīng)濟性也得到逐步提高，并逐漸達(dá)到了一個新的高度。

因此，如何能在機組參數(shù)和容量以外的其他方面設(shè)法提高系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性，尋求新的機組熱經(jīng)濟性增長點，是相關(guān)技術(shù)人員普遍關(guān)注的技術(shù)問題。

而另一方面，鋼鐵企業(yè)在各冶煉工序中存在大量的余熱資源，各鋼廠也都為此采用了相應(yīng)的裝置將這些余熱資源回收，目前最廣泛的回收方式就是通過余熱鍋爐和汽化冷卻等裝置轉(zhuǎn)換為飽和蒸汽。然而，由于鋼廠冶煉工序多且布局分散，導(dǎo)致余熱產(chǎn)汽點多，產(chǎn)生的蒸汽等級高低不一，形式多種多樣，蒸汽用戶也多且較為分散，造成實際蒸汽利用率低下，甚至在有的情況下，由于沒有匹配的用戶，所回收的蒸汽被大量放散，造成能源損失和余熱回收設(shè)備的浪費。如何有效利用鋼廠余熱產(chǎn)生的飽和蒸汽資源，已逐漸引起鋼廠的重視。

因此，如果能構(gòu)建一種基于鋼廠飽和蒸汽合理利用的煤氣發(fā)電系統(tǒng)，將鋼廠飽和蒸汽資源應(yīng)用于煤氣發(fā)電機組熱力系統(tǒng)，提高整套機組的發(fā)電功率，必然可以產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟收益，具有重要的實用意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種基于鋼廠飽和蒸汽優(yōu)化利用的煤氣發(fā)電系統(tǒng)，充分利用鋼廠現(xiàn)有飽和蒸汽資源和煤氣鍋爐尾部低溫?zé)煔赓Y源進(jìn)行煤氣發(fā)電機組凝結(jié)水預(yù)熱系統(tǒng)的設(shè)計，并將鋼廠飽和蒸汽的壓力等級和煤氣鍋爐尾部低溫?zé)煔獾钠肺慌c機組凝結(jié)水系統(tǒng)的分級匹配，實現(xiàn)了鋼廠飽和蒸汽資源的高效合理利用。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種基于鋼廠飽和蒸汽優(yōu)化利用的煤氣發(fā)電系統(tǒng)，在煤氣鍋爐1中至少設(shè)置有過熱器101和省煤器102，根據(jù)熱源能級的高低，采用包括煙氣-凝結(jié)水換熱器、低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器和中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器的三級凝結(jié)水預(yù)熱器，過熱器101產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機2，沖轉(zhuǎn)汽輪機做功并用于拖動發(fā)電機3，汽輪機的排汽進(jìn)入凝汽器4，并在凝汽器4中冷凝成凝結(jié)水，所述凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵5加壓后依次送至煙氣-凝結(jié)水換熱器6、低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7、除氧器8、中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器10進(jìn)行加熱，最后凝結(jié)水返回煤氣鍋爐，完成整套汽水系統(tǒng)的循環(huán)，其中，煙氣-凝結(jié)水換熱器6利用煤氣鍋爐尾部的低溫?zé)煔庥酂釋δY(jié)水進(jìn)行初級加熱，低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器和中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器則分別利用鋼廠的低壓飽和蒸汽和中壓飽和蒸汽對凝結(jié)水進(jìn)一步加熱，其中，從鋼廠的低壓飽和蒸汽的管道還分出兩個支路，一路與吸收式熱泵的驅(qū)動蒸汽進(jìn)口相連，為所述吸收式熱泵提供驅(qū)動熱源；另一路與熱網(wǎng)加熱器的蒸汽進(jìn)口相連，為所述熱網(wǎng)加熱器提供加熱熱源。

優(yōu)選地，所述凝汽器的循環(huán)水進(jìn)口、循環(huán)水出口與冷卻塔的出水口、進(jìn)水口之間形成第一循環(huán)回路，且與吸收式熱泵的熱源水出口、熱源水進(jìn)口之間形成第二循環(huán)回路；吸收式熱泵的熱水出口與熱網(wǎng)加熱器的進(jìn)水口相連，所述熱網(wǎng)加熱器的出水管與熱網(wǎng)供水管相連，而熱網(wǎng)回水管與吸收式熱泵的冷水進(jìn)口連通。

優(yōu)選地，所述凝汽器設(shè)置有補水口，以補充整套熱力系統(tǒng)損失掉的汽水。

優(yōu)選地，所述低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器的凝結(jié)水、吸收式熱泵的凝結(jié)水以及熱網(wǎng)加熱器的凝結(jié)水匯集后一同送至鋼廠低壓余熱回收區(qū)域并分配給各低壓余熱回收裝置。

優(yōu)選地，所述中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器的凝結(jié)水送至鋼廠中壓余熱回收區(qū)域并分配給各中壓余熱回收裝置。

優(yōu)選地，對于設(shè)置有煤氣加熱器的煤氣鍋爐，煙氣-凝結(jié)水換熱器設(shè)置在煤氣加熱器之后；對于不設(shè)置煤氣預(yù)熱器的煤氣鍋爐，煙氣-凝結(jié)水換熱器設(shè)置在空氣預(yù)熱器之后。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對其實施例進(jìn)行描述，本實用新型的上述特征和技術(shù)優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。

圖1是表示本實用新型實施例的基于鋼廠飽和蒸汽優(yōu)化利用的煤氣發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程圖。

煤氣鍋爐1、過熱器101、省煤器102、汽輪機2、發(fā)電機3、凝汽器4、凝結(jié)水泵5、煙氣-凝結(jié)水換熱器6、低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7、除氧器8、給水泵9、中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器10、鋼廠低壓飽和蒸汽母管11、鋼廠中壓飽和蒸汽母管12、吸收式熱泵13、熱網(wǎng)加熱器14、冷卻塔15、循環(huán)水泵16、升壓泵17、支路111、支路112、支路113、循環(huán)水出口管路41、循環(huán)水進(jìn)口管路42、支路411、支路412。

具體實施方式

下面將參考附圖來描述本實用新型所述的一種基于鋼廠飽和蒸汽優(yōu)化利用的煤氣發(fā)電系統(tǒng)的實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不偏離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對所描述的實施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。

下文中的中壓、低壓是為了區(qū)分蒸汽壓力高低而進(jìn)行的差別化命名(如：本實施例中根據(jù)某鋼廠飽和蒸汽資源狀況，中壓蒸汽、低壓蒸汽的壓力分別為1.6MPa、0.8MPa)，并非工程上定義的絕對中壓和絕對低壓，并且，以下汽水流動方向均按圖中箭頭所示方向流動。

如圖1所示，在煤氣鍋爐1中至少會設(shè)置有過熱器101和省煤器102，煤氣鍋爐的尾部煙道接引風(fēng)機，煙氣在煙道中沿箭頭方向流動。根據(jù)熱源能級的高低，本實施例共設(shè)置了三級有別于常規(guī)汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水預(yù)熱器，包括煙氣-凝結(jié)水換熱器、低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器和中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器，相當(dāng)于常規(guī)汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)中的兩級低壓加熱器與一級高壓加熱器的結(jié)合。從圖1中可以看到，在煤氣鍋爐的尾部煙道中，還設(shè)置有煙氣-凝結(jié)水換熱器6，對于設(shè)置有煤氣加熱器的煤氣鍋爐，煙氣-凝結(jié)水換熱器設(shè)置在煤氣加熱器之后，對于不設(shè)置煤氣預(yù)熱器(僅設(shè)置空氣預(yù)熱器)的煤氣鍋爐，煙氣-凝結(jié)水換熱器設(shè)置在空氣預(yù)熱器之后。在本實施例中，過熱器101產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機2，沖轉(zhuǎn)汽輪機2做功并用于拖動發(fā)電機3。汽輪機2的排汽進(jìn)入凝汽器4，并在凝汽器4中冷凝成凝結(jié)水，然后通過凝結(jié)水泵5加壓后依次送至煙氣-凝結(jié)水換熱器6、低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7、除氧器8、中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器10進(jìn)行加熱，最后返回煤氣鍋爐，完成整套汽水系統(tǒng)的循環(huán)。下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明汽水系統(tǒng)的循環(huán)流程。所述煤氣鍋爐中的過熱器101的蒸汽出口與所述汽輪機2、所述凝汽器4沿著蒸汽流程順次相連。所述凝汽器4的出水口與所述凝結(jié)水泵5、所述煙氣-凝結(jié)水換熱器6、所述低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7、所述除氧器8、所述給水泵9、所述中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器10、所述煤氣鍋爐中的省煤器102的進(jìn)水口沿著凝結(jié)水流程順次相連。煙氣-凝結(jié)水換熱器6利用煤氣鍋爐尾部的低溫?zé)煔庥酂?約為110℃～160℃)對凝結(jié)水進(jìn)行初級加熱，低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器和中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器則分別利用鋼廠現(xiàn)有的低壓飽和蒸汽資源和中壓飽和蒸汽資源來進(jìn)行凝結(jié)水的再次加熱，實現(xiàn)了能源的梯級有效利用。

本實施例從鋼廠低壓飽和蒸汽母管11上引出一條支路111與所述低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7的蒸汽進(jìn)口相連，為所述低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7提供加熱熱源。還從鋼廠中壓飽和蒸汽母管12上引出一條支路，與所述中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器10的蒸汽進(jìn)口相連，為所述中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器10提供加熱熱源。

本實施例合理利用鋼廠現(xiàn)有飽和蒸汽資源，根據(jù)飽和蒸汽的壓力等級進(jìn)行煤氣發(fā)電機組凝結(jié)水預(yù)熱系統(tǒng)的設(shè)計，將低壓蒸汽用于除氧器前的凝結(jié)水預(yù)熱，將中壓蒸汽用于除氧器后的凝結(jié)水預(yù)熱，不同能級的熱源與被加熱工質(zhì)的能級水平相匹配，高能級的熱源用于加熱高能級的凝結(jié)水，低能級的熱源用于加熱低能級的凝結(jié)水，實現(xiàn)了能源的優(yōu)化利用。

此外，本實施例將鋼廠低壓飽和蒸汽作為吸收式熱泵13的驅(qū)動汽源，以回收發(fā)電機組凝汽器4中的汽輪機排汽冷凝熱，用于周邊區(qū)域的生活采暖，回收了汽輪機排汽中的大量冷凝熱，而這部分熱量在常規(guī)工程中一般都是通過循環(huán)冷卻水帶走而白白浪費，因此，本實用新型在采暖期尤其可凸顯其經(jīng)濟效益。具體描述如下，從支路111上還引出一條支路112與所述吸收式熱泵13的驅(qū)動蒸汽進(jìn)口相連，為所述吸收式熱泵提供驅(qū)動熱源。此外，從支路112上還引出一條支路113與所述熱網(wǎng)加熱器14的蒸汽進(jìn)口相連，為所述熱網(wǎng)加熱器提供加熱熱源。

所述凝汽器4的循環(huán)水出口管路41分出兩個支路，支路411經(jīng)升壓泵17與所述吸收式熱泵13的熱源水進(jìn)口相連，支路412與所述冷卻塔15的進(jìn)水口相連。所述冷卻塔15的集水池通過出水管道經(jīng)循環(huán)水泵16后與所述凝汽器4的循環(huán)水進(jìn)口管路42相連，所述吸收式熱泵13的熱源水出口與所述冷卻塔15的出水管道相連。由此，使得所述凝汽器4的循環(huán)水進(jìn)口、循環(huán)水出口與所述冷卻塔15的出水口、進(jìn)水口之間形成第一循環(huán)回路，且與所述吸收式熱泵13的熱源水出口、熱源水進(jìn)口之間形成第二循環(huán)回路。且第一循環(huán)回路上的循環(huán)水泵，第二循環(huán)回路上的升壓泵能夠克服循環(huán)回路的管路阻力。

所述吸收式熱泵的熱水出口與所述熱網(wǎng)加熱器的進(jìn)水口相連，所述熱網(wǎng)加熱器的出水管與熱網(wǎng)供水管相連。而熱網(wǎng)回水管與吸收式熱泵13的進(jìn)水口連通。

此外，所述凝汽器設(shè)置有補水口，以補充整套熱力系統(tǒng)損失掉的汽水。

此外，所述低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器7的凝結(jié)水、所述吸收式熱泵的凝結(jié)水以及熱網(wǎng)加熱器的凝結(jié)水匯集后一同送至鋼廠低壓余熱回收區(qū)域并分配給各低壓余熱回收裝置。

此外，所述中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器的凝結(jié)水送至鋼廠中壓余熱回收區(qū)域并分配給各中壓余熱回收裝置。

此外，所述煙氣-凝結(jié)水換熱器的進(jìn)水口位于煤氣鍋爐尾部煙道中的低溫?zé)煔舛?，所述煙?凝結(jié)水換熱器的出水口位于煤氣鍋爐尾部煙道中的高溫?zé)煔舛耍鰺煔?凝結(jié)水換熱器采用逆流布置。

由于鋼廠各冶煉工序中一般都采用軟化水進(jìn)行余熱回收產(chǎn)生飽和蒸汽，水質(zhì)無法滿足汽輪機的要求，因此只能將蒸汽-凝結(jié)水換熱器設(shè)置成表面式換熱器，并將凝結(jié)水送回至鋼廠各余熱回收裝置。

本實用新型構(gòu)建了一套帶外置凝結(jié)水預(yù)熱系統(tǒng)(包括煙氣-凝結(jié)水換熱器、低壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器、中壓蒸汽-凝結(jié)水換熱器，類似于傳統(tǒng)的汽輪機回?zé)峒訜崞?的煤氣發(fā)電機組熱力系統(tǒng)，充分利用鋼廠現(xiàn)有飽和蒸汽資源和煤氣鍋爐尾部低溫?zé)煔赓Y源進(jìn)行煤氣發(fā)電機組凝結(jié)水預(yù)熱系統(tǒng)的設(shè)計，并將鋼廠飽和蒸汽的壓力等級和煤氣鍋爐尾部低溫?zé)煔獾钠肺慌c機組凝結(jié)水系統(tǒng)分級匹配，實現(xiàn)了鋼廠飽和蒸汽資源的高效合理利用。

與常規(guī)的設(shè)置回?zé)嵯到y(tǒng)的汽輪發(fā)電機組相比，一方面，本實用新型通過鋼廠富余飽和蒸汽進(jìn)行凝結(jié)水預(yù)熱，與常規(guī)回?zé)嵯到y(tǒng)相比減少了汽輪機回?zé)岢槠?，提高了汽輪機出力，增大了機組發(fā)電量；另一方面，本實用新型所設(shè)的凝結(jié)水預(yù)熱系統(tǒng)獨立于汽輪機本體之外，凝結(jié)水預(yù)熱系統(tǒng)的變工況運行不會給汽輪機帶來任何影響，有利于汽輪機的穩(wěn)定運行。

本實用新型將鋼廠富余的低壓飽和蒸汽作為吸收式熱泵的驅(qū)動汽源，以回收凝汽器中的汽輪機排汽冷凝熱，用于周邊區(qū)域的生活采暖，合理利用了低品位的低壓飽和蒸汽，回收了汽輪機排汽中的大量冷凝熱，而這部分熱量在常規(guī)工程中一般都是通過循環(huán)冷卻水帶走而白白浪費，因此本實用新型在采暖期尤其可凸顯其經(jīng)濟效益。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。