本發(fā)明涉及鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于多壓模式的電爐煙氣余熱利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電爐冶煉的過程中，會產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔?。這些高溫?zé)煔獠粌H帶走了大量的熱能，而且還會影響下游除塵設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)而帶來環(huán)境污染問題。

近年來，隨著鋼鐵企業(yè)對節(jié)能減排的日益重視，如何將煉鋼工序高溫?zé)煔庵械娘@熱充分回收，變“廢”為寶，已經(jīng)成為煉鋼企業(yè)日益關(guān)心的問題。

目前，工程上對于電爐煙氣的余熱回收都采用單壓余熱回收方式，這種余熱回收方式存在一個問題，即煙氣余熱利用受到一定限制，一般在200℃左右，仍然存在較大的利用空間。另一方面，由于煙氣溫度非常高，而汽水側(cè)溫度較低，這種超大溫差的換熱造成了過大的換熱損，能量有效利用率大打折扣。

對此，本發(fā)明擬構(gòu)建一種基于多壓余熱回收模式的電爐煙氣余熱利用方案，充分回收電爐煙氣的余熱并加以合理利用，可產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟(jì)收益，具有重要的實(shí)用意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于多壓模式的電爐煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括從電爐1上方的水冷彎頭2的煙氣出口沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来芜B通的第一汽化冷卻煙道3、第二汽化冷卻煙道4、燃燒沉降室5、第三汽化冷卻煙道6和余熱鍋爐8，余熱鍋爐8中的高壓蒸發(fā)器81、高壓省煤器82、中壓蒸發(fā)器83、中壓省煤器84、低壓蒸發(fā)器85沿著煙氣流動方向順次布置，所述煙氣余熱利用系統(tǒng)又根據(jù)工作壓力不同分成低壓汽水系統(tǒng)、中壓汽水系統(tǒng)、高壓汽水系統(tǒng)，其中，所述低壓汽水系統(tǒng)用于第一汽化冷卻煙道3和燃燒沉降室5的爐門51，由低壓鍋筒9供應(yīng)給水，從而產(chǎn)生低壓蒸汽；而所述中壓汽水系統(tǒng)用于吸收余熱鍋爐8的中壓段的煙氣熱量，由中壓鍋筒10供應(yīng)給水，從而產(chǎn)生中壓蒸汽；所述高壓汽水系統(tǒng)用于冷卻第二汽化冷卻煙道4、燃燒沉降室5的爐蓋52、第三汽化冷卻煙道6、余熱鍋爐8的高壓段，由高壓鍋筒11供應(yīng)給水，從而產(chǎn)生高壓蒸汽，所述高壓鍋筒的出汽口與第一蓄熱器的進(jìn)汽口相連，所述中壓鍋筒的出汽口與第二蓄熱器的進(jìn)汽口相連；所述第一蓄熱器的出汽口與過熱煙道中的第一過熱器的進(jìn)汽口相連，所述第二蓄熱器的出汽口與過熱煙道中的第二過熱器的進(jìn)汽口相連；所述第一過熱器的出汽口與所述汽輪機(jī)的主蒸汽進(jìn)口相連，所述第二過熱器的出汽口與所述汽輪機(jī)的補(bǔ)汽進(jìn)口相連，其中，過熱煙道是單獨(dú)設(shè)置的燃燒爐煙道，或鋼廠其他冶煉工序上的高溫?zé)煹馈?/p>

優(yōu)選地，所述低壓汽水系統(tǒng)包括低壓鍋筒9、低壓循環(huán)泵12，所述低壓鍋筒9通過第一下降管91與低壓循環(huán)泵12連接，所述低壓循環(huán)泵12的出水管路分支為兩路，一路與第一汽化冷卻煙道3的進(jìn)水口連通，另一路與燃燒沉降室5的爐門51的汽化冷卻裝置進(jìn)水口連通，所述第一汽化冷卻煙道3的出汽口、所述燃燒沉降室5的爐門51的汽化冷卻裝置的出汽口與所述低壓鍋筒9的上升管口連通，并且，所述低壓鍋筒9通過第二下降管94與所述余熱鍋爐8中的低壓蒸發(fā)器85的進(jìn)水口連通，所述低壓蒸發(fā)器85的出汽口與所述低壓鍋筒9的上升管口連通；所述中壓汽水系統(tǒng)包括中壓鍋筒10、中壓給水泵13，所述低壓鍋筒9通過第一出水管93與中壓給水泵13連接，所述中壓給水泵13的出水管路與所述余熱鍋爐8中的中壓省煤器84的進(jìn)水口連通，所述中壓省煤器84的出水口與所述中壓鍋筒10的進(jìn)水口連通，并且所述中壓鍋筒10通過第三下降管101與所述余熱鍋爐8中的中壓蒸發(fā)器83的進(jìn)水口相連，所述中壓蒸發(fā)器的出汽口與所述中壓鍋筒的上升管口連通，形成一個自然循環(huán)回路；所述高壓汽水系統(tǒng)包括高壓鍋筒11、高壓給水泵14、高壓循環(huán)泵15，所述低壓鍋筒9通過第二出水管92與高壓給水泵14連接，所述高壓給水泵14的出水口與所述余熱鍋爐8中的高壓省煤器82的進(jìn)水口連通，所述高壓省煤器的出水口與所述高壓鍋筒11的進(jìn)水口連通；所述高壓鍋筒11通過第四下降管111與所述高壓循環(huán)泵15連接，所述高壓循環(huán)泵的出口管道分為多個支路，分別與所述第二汽化冷卻煙道的進(jìn)水口、所述第三汽化冷卻煙道的進(jìn)水口以及燃燒沉降室的爐蓋的汽化冷卻裝置的進(jìn)水口連通，所述第二汽化冷卻煙道的出汽口、所述第三汽化冷卻煙道的出汽口以及燃燒沉降室的爐蓋的汽化冷卻裝置的出汽口均通過管道與所述高壓鍋筒11的上升管口連通，形成閉式強(qiáng)制循環(huán)回路，所述高壓鍋筒通過第五下降管112與所述余熱鍋爐8中的高壓蒸發(fā)器的進(jìn)水口相連，所述高壓蒸發(fā)器81的出汽口與所述高壓鍋筒的上升管口連通，形成一個自然循環(huán)回路。

優(yōu)選地，所述低壓鍋筒的上方還安裝有除氧器，低壓鍋筒兼作除氧水箱。

優(yōu)選地，第三汽化冷卻煙道和余熱鍋爐之間設(shè)置有對流煙道，所述對流煙道中設(shè)置有對流換熱器，所述高壓循環(huán)泵的出水管道上分出一個支路與所述對流煙道中的對流換熱器的進(jìn)水口相連，所述對流煙道中的對流換熱器的出汽口通過管道與所述高壓鍋筒的上升管口相連。

優(yōu)選地，所述凝汽器設(shè)置有補(bǔ)水口，以補(bǔ)充余熱利用系統(tǒng)損失掉的汽水。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚和容易理解。、

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的基于多壓模式的電爐煙氣余熱利用系統(tǒng)的示意圖。

其中，電爐1、水冷彎頭2、第一汽化冷卻煙道3、第二汽化冷卻煙道4、燃燒沉降室5、第三汽化冷卻煙道6、對流煙道7、余熱鍋爐8(內(nèi)含高壓蒸發(fā)器81、高壓省煤器82、中壓蒸發(fā)器83、中壓省煤器84、低壓蒸發(fā)器85、凝結(jié)水預(yù)熱器86)、低壓鍋筒9、中壓鍋筒10、高壓鍋筒11、低壓循環(huán)泵12、中壓給水泵13、高壓給水泵14、高壓循環(huán)泵15、第一蓄熱器16、第二蓄熱器17、過熱煙道18、第一過熱器19、第二過熱器20、汽輪機(jī)21、凝汽器22、凝結(jié)水泵23、發(fā)電機(jī)24、第一下降管91、第二出水管92、第一出水管93、第二下降管94、第三下降管101、管路102、管路103、第四下降管111、第五下降管112、管路113、管路114、管路115、管路116、管路117、管路118。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖來描述本發(fā)明所述的基于多壓模式的電爐煙氣余熱利用系統(tǒng)的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明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(shí)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。需要說明的是，本發(fā)明所述高壓、中壓、低壓是為了區(qū)分汽水系統(tǒng)的壓力等級而進(jìn)行的區(qū)分命名(如：高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽的壓力分別設(shè)計(jì)為3.83MPa、1.6MPa、0.5MPa)，并非絕對高壓(如9.81MPa)、絕對中壓(如4.9MPa)、絕對低壓(如0.8MPa)，并且，以下汽水流動方向均按圖中箭頭所示方向流動。

本發(fā)明提供一種基于多壓模式的電爐煙氣余熱利用系統(tǒng)，包括沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来芜B通的第一汽化冷卻煙道3、第二汽化冷卻煙道4、燃燒沉降室5、第三汽化冷卻煙道6和余熱鍋爐8，其中，第一汽化冷卻煙道3的煙氣入口和電爐1上方的水冷彎頭2的煙氣出口連通。煙氣沿圖1中箭頭A方向流通動。余熱鍋爐8中的高壓蒸發(fā)器81、高壓省煤器82、中壓蒸發(fā)器83、中壓省煤器84沿著煙氣流動方向順次布置。所述煙氣余熱利用系統(tǒng)又根據(jù)工作壓力不同分成低壓汽水系統(tǒng)、中壓汽水系統(tǒng)、高壓汽水系統(tǒng)。其中，為保證處于高溫端的第一汽化冷卻煙道3的快速冷卻，并考慮到燃燒沉降室5的爐門51的活動性，第一汽化冷卻煙道3和燃燒沉降室5的爐門51冷卻采用低壓汽水系統(tǒng)，其給水由低壓鍋筒9提供，從而產(chǎn)生低壓蒸汽；而第二汽化冷卻煙道4、燃燒沉降室5、第三汽化冷卻煙道6、余熱鍋爐8的高壓段則采用高壓汽水系統(tǒng)，其給水由高壓鍋筒供應(yīng)，從而產(chǎn)生高壓蒸汽；余熱鍋爐8的中壓段采用中壓汽水系統(tǒng)，其給水由中壓鍋筒10來供應(yīng)，從而產(chǎn)生中壓蒸汽。而經(jīng)過余熱鍋爐處理的煙氣則沿箭頭B方向進(jìn)入下游的除塵設(shè)施。所述高壓鍋筒11、中壓鍋筒10出口的蒸汽分別經(jīng)過蓄熱器、過熱器處理后與汽輪機(jī)21配合完成余熱利用。具體地說，所述高壓鍋筒11的出汽口與第一蓄熱器16的進(jìn)汽口相連，所述中壓鍋筒10的出汽口與第二蓄熱器17的進(jìn)汽口相連；所述第一蓄熱器16的出汽口與所述過熱煙道18中的第一過熱器19的進(jìn)汽口相連，所述第二蓄熱器17的出汽口與所述過熱煙道18中的第二過熱器20的進(jìn)汽口相連。過熱煙道18可以是單獨(dú)設(shè)置的燃燒爐煙道，也可以是借用或共用鋼廠其他冶煉工序上的高溫?zé)煹?，如加熱爐尾部煙道，環(huán)冷機(jī)余熱鍋爐煙道等。高溫?zé)煔庋丶^C方向進(jìn)入過熱煙道18內(nèi)，汽輪機(jī)21采用補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)，所述第一過熱器19的出汽口與所述汽輪機(jī)21的主蒸汽進(jìn)口相連，所述第二過熱器20的出汽口與所述汽輪機(jī)21的補(bǔ)汽進(jìn)口相連。所述汽輪機(jī)21可用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)24發(fā)電，也可用于拖動風(fēng)機(jī)或水泵做功。以上所述高壓鍋筒、中壓鍋筒、低壓鍋筒中的鍋筒亦稱汽包，是余熱鍋爐中最重要的受壓元件。

下面詳細(xì)說明該多壓模式的電爐煙氣余熱利用系統(tǒng)的高壓汽水系統(tǒng)、中壓汽水系統(tǒng)、低壓汽水系統(tǒng)。從電爐1上方的水冷彎頭2的煙氣出口沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来芜B通有第一汽化冷卻煙道3、第二汽化冷卻煙道4、燃燒沉降室5、第三汽化冷卻煙道6和余熱鍋爐8。余熱鍋爐8中又包括多個蒸發(fā)器和省煤器，其中，高壓蒸發(fā)器81、高壓省煤器82、中壓蒸發(fā)器83、中壓省煤器84、低壓蒸發(fā)器85沿著煙氣流程順次流通。低壓蒸發(fā)器85用于進(jìn)一步回收煙氣余熱，產(chǎn)生低壓蒸汽，并與第一汽化冷卻煙道3和燃燒沉降室5的爐門51的冷卻裝置產(chǎn)生的低壓蒸汽一起作為除氧蒸汽。

所述低壓汽水系統(tǒng)包括低壓鍋筒9、低壓循環(huán)泵12，所述低壓鍋筒通過第一下降管91與低壓循環(huán)泵12連接，所述低壓循環(huán)泵12的出水管路分支為兩路，一路與所述第一汽化冷卻煙道3的進(jìn)水口連通，另一路與所述燃燒沉降室5的爐門51的汽化冷卻裝置的進(jìn)水口連通。所述第一汽化冷卻煙道3的出汽口、所述燃燒沉降室5的爐門51的汽化冷卻裝置的出汽口與所述低壓鍋筒9的上升管口連通，并且所述低壓鍋筒9通過第二下降管94與所述余熱鍋爐中的低壓蒸發(fā)器的進(jìn)水口連通，所述低壓蒸發(fā)器的出汽口與所述低壓鍋筒的上升管口連通。

所述中壓汽水系統(tǒng)包括中壓鍋筒10、中壓給水泵13，所述低壓鍋筒9通過第一出水管93與中壓給水泵13連接，所述中壓給水泵13的出水管路與所述余熱鍋爐8中的中壓省煤器84的進(jìn)水口連通，所述中壓省煤器84的出水口通過管路102與所述中壓鍋筒10的進(jìn)水口連通，并且所述中壓鍋筒10通過第三下降管101與所述余熱鍋爐8中的中壓蒸發(fā)器83的進(jìn)水口相連，所述中壓蒸發(fā)器83的出汽口通過管路103與所述中壓鍋筒10的上升管口連通，形成一個自然循環(huán)回路；

所述高壓汽水系統(tǒng)包括高壓鍋筒11、高壓給水泵14、高壓循環(huán)泵15，所述低壓鍋筒9通過第二出水管92與高壓給水泵14連接，所述高壓給水泵14的出水口與所述余熱鍋爐8中的高壓省煤器82的進(jìn)水口連通，所述高壓省煤器82的出水口通過管路113與所述高壓鍋筒11的進(jìn)水口連通；所述高壓鍋筒11通過第四下降管111與所述高壓循環(huán)泵15連接，所述高壓循環(huán)泵15的出口管道分為多個支路，分別與所述第二汽化冷卻煙道4的進(jìn)水口、所述燃燒沉降室5的爐蓋52的汽化冷卻裝置進(jìn)水口、所述第三汽化冷卻煙道6的進(jìn)水口連通。所述第二汽化冷卻煙道4的出汽口通過管路117與所述高壓鍋筒11的上升管口連通、所述第三汽化冷卻煙道6的出汽口通過管路115與所述高壓鍋筒11的上升管口連通、所述燃燒沉降室5的爐蓋52的汽化冷卻裝置的出汽口通過管路116與所述高壓鍋筒11的上升管口連通，從而形成閉式強(qiáng)制循環(huán)回路。所述高壓鍋筒11通過第五下降管112與所述余熱鍋爐8中的高壓蒸發(fā)器81的進(jìn)水口相連，所述高壓蒸發(fā)器81的出汽口通過管路118與所述高壓鍋筒11的上升管口連通，形成一個自然循環(huán)回路，所述高壓鍋筒11、中壓鍋筒10的出汽口結(jié)合蓄熱器、過熱器配合補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)21完成余熱利用。

本發(fā)明的煙氣余熱利用系統(tǒng)具有高壓、中壓、低壓系統(tǒng)，不僅通過大幅降低電爐余熱利用系統(tǒng)的排煙溫度進(jìn)而從“量”上回收電爐煙氣余熱，而且按照能量品位高低設(shè)計(jì)換熱系統(tǒng)進(jìn)而從“質(zhì)”上回收電爐煙氣余熱，實(shí)現(xiàn)了能源梯級優(yōu)化利用。

此外，所述低壓鍋筒9還設(shè)置有除氧器95，除氧器95安裝于低壓鍋筒9上方，這樣低壓鍋筒9可以兼作除氧水箱。

此外，余熱鍋爐還設(shè)置有凝結(jié)水預(yù)熱器86，該凝結(jié)水預(yù)熱器86設(shè)置在余熱鍋爐8的低壓蒸發(fā)器85的煙氣側(cè)下游，經(jīng)過省煤器降溫后的煙氣余熱用來對汽輪機(jī)21來的凝結(jié)水進(jìn)行預(yù)熱，不僅進(jìn)一步吸收了煙氣余熱，提高余熱回收系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，而且還可降低進(jìn)入下游除塵設(shè)施的煙氣溫度。

此外，第三汽化冷卻煙道6和余熱鍋爐8之間設(shè)置有一級對流煙道7，所述對流煙道中設(shè)置有對流換熱器，所述高壓循環(huán)泵15的出水管道上分出一個支路與所述對流煙道7中的對流換熱器的進(jìn)水口相連，所述對流煙道7中的對流換熱器的出汽口通過管路114與高壓鍋筒11的上升管口相連。

此外，所述第一汽化冷卻煙道3、第二汽化冷卻煙道4、第三汽化冷卻煙道6都可以是單獨(dú)的一段汽化冷卻煙道，或者是多段汽化冷卻煙道的組合。

此外，所述第一汽化冷卻煙道3可以采用移動式煙道，所述第二汽化冷卻煙道4和第三汽化冷卻煙道6采用固定式煙道，所述第一汽化冷卻煙道3的煙氣進(jìn)口端與所述水冷彎頭2的煙氣出口端連通且有預(yù)設(shè)的間隙，該間隙可以調(diào)整來控制吸入的空氣量。所述第一汽化冷卻煙道3的煙氣出口端與所述第二汽化冷卻煙道4的煙氣進(jìn)口端連通；所述第一汽化冷卻煙道3和牽引裝置(未示出)連接，該牽引裝置可驅(qū)動第一汽化冷卻煙道3進(jìn)行水平移動，而第一汽化冷卻煙道3的煙氣出口端則貼在所述第二汽化冷卻煙道4的煙氣進(jìn)口端上水平移動，從而控制第一汽化冷卻煙道3與水冷彎頭2之間的間隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)爐氣燃燒空氣量的調(diào)節(jié)。

此外，所述凝汽器設(shè)置有補(bǔ)水口，以補(bǔ)充余熱利用系統(tǒng)損失掉的汽水。

此外，汽輪機(jī)21的排汽管道和所述凝汽器22相連，所述凝汽22與所述凝結(jié)水泵23、余熱鍋爐8中的凝結(jié)水預(yù)熱器86、低壓鍋筒9的除氧器95的進(jìn)水口沿凝結(jié)水流程依次相連。不僅進(jìn)一步吸收了煙氣余熱，提高余熱回收系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，而且還可降低進(jìn)入下游除塵設(shè)施的煙氣溫度，有利于除塵設(shè)施的安全運(yùn)行，并改善其運(yùn)行環(huán)境，延長其使用壽命。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)對電爐的高溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行充分回收利用，首先通過汽化冷卻的方式來回收電爐的高溫?zé)煔鈴U熱，然后通過對流煙道來進(jìn)一步吸收煙氣余熱并降低煙氣溫度，以改善余熱鍋爐運(yùn)行條件，最后通過余熱鍋爐的方式來回收電爐的煙氣廢熱，將煙氣溫度降低到一定溫度，不僅回收了余熱，還可以為下游的除塵設(shè)施的安全運(yùn)行提供條件。

(2)在整體布局時兼顧系統(tǒng)的安全性和熱經(jīng)濟(jì)性，將汽水系統(tǒng)分為三個壓力系統(tǒng)，不僅通過大幅降低電爐余熱利用系統(tǒng)的排煙溫度進(jìn)而從“量”上回收電爐煙氣余熱，而且按照能量品位高低設(shè)計(jì)換熱系統(tǒng)進(jìn)而從“質(zhì)”上回收電爐煙氣余熱，實(shí)現(xiàn)了能源梯級優(yōu)化利用；此外，本發(fā)明整套余熱利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及各個設(shè)備之間的連接關(guān)系，均是綜合系統(tǒng)的安全性和熱經(jīng)濟(jì)性后的最優(yōu)化布局。

(3)對余熱鍋爐內(nèi)部的受熱面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的余熱鍋爐一般將最后一級受熱面設(shè)置成省煤器，而本發(fā)明在余熱鍋爐尾部增設(shè)了凝結(jié)水預(yù)熱器，經(jīng)過省煤器降溫后的煙氣余熱用來對汽輪機(jī)來的凝結(jié)水進(jìn)行預(yù)熱，不僅進(jìn)一步吸收了煙氣余熱，提高余熱回收系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，而且還可降低進(jìn)入下游除塵設(shè)施的煙氣溫度，有利于除塵設(shè)施的安全運(yùn)行，并改善其運(yùn)行環(huán)境，延長其使用壽命。

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