專利名稱：一種加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于余能余熱回收利用領(lǐng)域，特別涉及一種加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)及其方
法，適用于鋼鐵廠軋鋼加熱爐余熱發(fā)電。
背景技術(shù)：
鋼鐵企業(yè)軋鋼加熱爐作為能耗大戶直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)成本。 一般加熱爐作為一種加熱設(shè)備的熱效率普遍在30%左右，能耗高、能源利用水平低，造成了大量的能源浪費(fèi)。因此回收加熱爐余熱既有很好的經(jīng)濟(jì)效益又有一定的環(huán)境效益。 目前，鋼鐵企業(yè)多采用汽化冷卻步進(jìn)梁式加熱爐， 一般燃料為混合煤氣，排煙方式為自然排煙。加熱爐預(yù)熱段排煙溫度一般在850-90(TC，通常使用摻冷風(fēng)機(jī)來(lái)降低排煙溫度保護(hù)空氣預(yù)熱器和煤氣預(yù)熱器。在摻冷風(fēng)機(jī)投運(yùn)的情況下加熱爐尾排煙溫度仍在400°C以上。目前主要采取余熱回收方式是利用加熱爐排煙在尾部煙道內(nèi)進(jìn)行空氣預(yù)熱、煤氣預(yù)熱，或者在尾部煙道布置余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，直接發(fā)電。這些余熱回收方式在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在一些問(wèn)題(l)采用空氣預(yù)熱、煤氣預(yù)熱只回收了部分煙氣熱量，回收余熱能力有限。(2)采用余熱回收蒸汽直接發(fā)電，由于余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)低，直接發(fā)電效率低。(3)由于加熱爐經(jīng)常待軋，造成余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不連續(xù)，余熱發(fā)電系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。
鑒于上述缺陷，應(yīng)改進(jìn)加熱爐余熱回收方式，其核心問(wèn)題就是要盡可能高效利用回收的余熱，同時(shí)解決加熱爐待軋與加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行之間的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)及其方法，首先通過(guò)對(duì)過(guò)熱蒸汽鍋爐燃燒系統(tǒng)的配置，使過(guò)熱蒸汽鍋爐在加熱爐待軋的情況下仍能保證余熱發(fā)電系統(tǒng)低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，解決了加熱爐待軋時(shí)生產(chǎn)不連續(xù)而導(dǎo)致的余熱發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法連續(xù)運(yùn)行的問(wèn)題；其次利用過(guò)熱蒸汽鍋爐提高了加熱爐余熱發(fā)電設(shè)備蒸汽參數(shù)，提高了發(fā)電效率；最后本發(fā)明對(duì)加熱爐余熱進(jìn)行了最大限度的回收，有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，并具有較好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。最大可能回收加熱爐煙氣余熱；盡可能提高余熱發(fā)電效率；解決加熱爐待軋與加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行之間的矛盾。 本發(fā)明的系統(tǒng)包括加熱爐、加熱爐余熱鍋爐、加熱爐空氣預(yù)熱器、加熱爐熱管式煤氣預(yù)熱器、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)、過(guò)熱蒸汽鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組、化學(xué)水系統(tǒng)等。本發(fā)明在加熱爐尾部沿著煙氣流向依次布置加熱爐余熱鍋爐、加熱爐空氣預(yù)熱器、加熱爐熱管式煤氣預(yù)熱器、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)，充分回收加熱爐煙氣余熱。加熱爐余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱蒸汽鍋爐進(jìn)一步提高溫度后進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電?；瘜W(xué)水系統(tǒng)主要為加熱爐余熱鍋爐和過(guò)熱蒸汽鍋爐提供補(bǔ)充水。 本發(fā)明所述的化學(xué)水系統(tǒng)主要是對(duì)原水進(jìn)行處理，降低水的硬度和含鹽量，為加熱爐余熱鍋爐和過(guò)熱蒸汽鍋爐提供化學(xué)補(bǔ)充水。 本發(fā)明余熱發(fā)電的工藝包括加熱爐煙氣余熱回收流程和汽輪發(fā)電機(jī)組的汽水循環(huán)流程；具體工藝如下 加熱爐煙氣余熱回收流程加熱爐預(yù)熱段排煙溫度IOO(TC -850°C (視進(jìn)料溫度情況有所差別)，經(jīng)過(guò)加熱爐余熱鍋爐回收熱量產(chǎn)生飽和蒸汽后，排煙溫度為65(TC -550°C。煙氣經(jīng)過(guò)加熱爐空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣后，排煙溫度為300°C -250°C。煙氣經(jīng)過(guò)加熱爐煤氣預(yù)熱器預(yù)熱煤氣后，排煙溫度降為150°C 。加熱爐煙氣最后經(jīng)過(guò)加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)排入加熱爐煙囪，最終排入大氣。在本發(fā)明中，原有的摻冷風(fēng)機(jī)不必運(yùn)行。 汽輪發(fā)電機(jī)組的汽水循環(huán)流程加熱爐余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽送入過(guò)熱蒸汽鍋爐的過(guò)熱器入口聯(lián)箱，飽和蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱達(dá)到汽輪發(fā)電機(jī)組額定參數(shù)后送入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵送入低壓加熱器，低壓加熱器的熱源由加熱爐水梁汽化冷卻汽包產(chǎn)生的飽和蒸汽提供，被加熱的凝結(jié)水進(jìn)入高壓除氧器除氧后，由給水泵送入高壓加熱器。高壓給水分別送入過(guò)熱蒸汽鍋爐和加熱爐余熱鍋爐進(jìn)行汽水循環(huán)。低壓加熱器的疏水自流入低位水箱后，由疏水泵送至低壓除氧器，進(jìn)入加熱爐水梁汽化冷卻循環(huán)系統(tǒng)。加熱爐水梁汽化冷卻所產(chǎn)飽和蒸汽不再直接對(duì)廠區(qū)管網(wǎng)供應(yīng)，改由汽輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)抽汽供應(yīng)。
本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是 (1)利用過(guò)熱蒸汽鍋爐蒸發(fā)量的調(diào)節(jié)，解決加熱爐待軋與加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行之間的矛盾。
(2)通過(guò)過(guò)熱蒸汽鍋爐提高發(fā)電系統(tǒng)蒸汽參數(shù)，提高余熱回收蒸汽的發(fā)電效率。
(3)加熱爐排煙溫度降低至15(TC，加熱爐余熱回收達(dá)到極限水平。
本發(fā)明的積極效果如下 (1)加熱爐余熱鍋爐與過(guò)熱蒸汽鍋爐所產(chǎn)蒸汽混合后過(guò)熱，確保發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在加熱爐發(fā)生待軋，加熱爐余熱鍋爐產(chǎn)汽量下降的情況下。過(guò)熱蒸汽鍋爐產(chǎn)生一部分蒸汽作為補(bǔ)充，確保了發(fā)電系統(tǒng)所需蒸汽的穩(wěn)定。這樣解決了加熱爐待軋與加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行之間的矛盾。 (2)加熱爐余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽通過(guò)過(guò)熱蒸汽鍋爐提高蒸汽參數(shù)，提高余熱發(fā)電效率。加熱爐余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽鍋爐所產(chǎn)生的飽和蒸汽在過(guò)熱蒸汽鍋爐的過(guò)熱器入口聯(lián)箱混合，送到過(guò)熱蒸汽鍋爐中進(jìn)行過(guò)熱，達(dá)到機(jī)組要求參數(shù)后進(jìn)入發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。 (3)過(guò)熱蒸汽鍋爐采用移動(dòng)火焰中心燃燒系統(tǒng)，確保過(guò)熱蒸汽鍋爐在低負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。過(guò)熱蒸汽鍋爐火焰中心能夠隨工況變化上下移動(dòng)。當(dāng)加熱爐正常運(yùn)行時(shí)，火焰中心上移，鍋爐的蒸發(fā)量下降；當(dāng)加熱爐待軋時(shí)，火焰中心下移鍋爐蒸發(fā)量增加。保證了汽輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。 (4)梯級(jí)利用加熱爐煙氣余熱，按照不同的溫度要求依次布置余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器、煤氣預(yù)熱器，排煙溫度降低到15(TC，使余熱回收達(dá)到極限。 (5)用加熱爐汽化冷卻步進(jìn)梁所產(chǎn)蒸汽代替將原有低壓加熱器抽汽，進(jìn)一步高效利用加熱爐余熱提高發(fā)電效率。 本發(fā)明的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(l)利用過(guò)熱蒸汽鍋爐，確保了余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(2)通過(guò)過(guò)熱蒸汽鍋爐，提高了余熱回收蒸汽的參數(shù)，提高了發(fā)電效率。另外，本發(fā)明不對(duì)加熱爐進(jìn)行大的改動(dòng)，不影響加熱爐原有性能，投資回收周期短，見(jiàn)效快。
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本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有加熱爐余熱發(fā)電工藝進(jìn)行了重要改進(jìn)，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià) 值。


圖1為本發(fā)明的加熱爐余熱回收發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)示意圖。其中，加熱爐1、加熱爐余 熱鍋爐2、加熱爐空氣預(yù)熱器3、加熱爐煤氣預(yù)熱器4、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)5、加熱爐鼓風(fēng)機(jī)6、 汽輪發(fā)電機(jī)組7、凝結(jié)水泵8、低壓加熱器9、高壓除氧器10、給水泵11、高壓加熱器12、過(guò)熱 蒸汽鍋爐13、低位疏水箱14、疏水泵15、低壓除氧器16、汽化冷卻汽包17、水梁冷卻循環(huán)泵 18、摻冷風(fēng)機(jī)19、加熱爐煙囪20。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 本發(fā)明的系統(tǒng)包括加熱爐1、加熱爐余熱鍋爐2、加熱爐空氣預(yù)熱器3、加熱爐熱管 式煤氣預(yù)熱器4、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)5、過(guò)熱蒸汽鍋爐13、汽輪發(fā)電機(jī)組7、化學(xué)水系統(tǒng)等。本發(fā) 明在加熱爐1尾部沿著煙氣流向依次布置加熱爐余熱鍋爐2、加熱爐空氣預(yù)熱器3、加熱爐 熱管式煤氣預(yù)熱器4、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)5，充分回收加熱爐煙氣余熱。加熱爐余熱鍋爐2產(chǎn) 生的飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱蒸汽鍋爐13進(jìn)一步提高溫度后進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組7進(jìn)行發(fā)電?；?學(xué)水系統(tǒng)主要為加熱爐余熱鍋爐和過(guò)熱蒸汽鍋爐提供補(bǔ)充水。 參見(jiàn)附圖l，本發(fā)明的加熱爐余熱回收發(fā)電設(shè)備系統(tǒng)示意圖。加熱爐煙氣余熱回 收流程加熱爐1預(yù)熱段排煙溫度IOO(TC -85CTC (視進(jìn)料溫度情況有所差別)，經(jīng)過(guò)加熱 爐余熱鍋爐2回收熱量產(chǎn)生飽和蒸汽后，排煙溫度約為650°C -550°C。煙氣經(jīng)過(guò)加熱爐空 氣預(yù)熱器3預(yù)熱空氣后，排煙溫度約為300°C -250°C。煙氣經(jīng)過(guò)加熱爐煤氣預(yù)熱器4預(yù)熱 煤氣后，排煙溫度降為15(TC左右。加熱爐煙氣最后經(jīng)過(guò)加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)5排入加熱爐煙 囪20，最終排入大氣。在本發(fā)明中，原有的摻冷風(fēng)機(jī)19不必運(yùn)行。汽輪發(fā)電機(jī)組的汽水循 環(huán)流程加熱爐余熱鍋爐2產(chǎn)生的飽和蒸汽送入過(guò)熱蒸汽鍋爐13的過(guò)熱器入口聯(lián)箱，飽和 蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱達(dá)到汽輪發(fā)電機(jī)組額定參數(shù)后送入汽輪發(fā)電機(jī)組7進(jìn)行發(fā)電。汽輪發(fā)電機(jī)組 7產(chǎn)生的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵8送入低壓加熱器9，低壓加熱器9的熱源由加熱爐水梁汽化冷 卻汽包17產(chǎn)生的飽和蒸汽提供，被加熱的凝結(jié)水進(jìn)入高壓除氧器10除氧后，由給水泵11 送入高壓加熱器12。高壓給水分別送入過(guò)熱蒸汽鍋爐13和加熱爐余熱鍋爐2進(jìn)行汽水循 環(huán)。低壓加熱器9的疏水自流入低位水箱14后，由疏水泵15送至低壓除氧器16，進(jìn)入加熱 爐水梁汽化冷卻循環(huán)系統(tǒng)。加熱爐水梁汽化冷卻所產(chǎn)飽和蒸汽不再直接對(duì)廠區(qū)管網(wǎng)供應(yīng)， 改由汽輪發(fā)電機(jī)組7的調(diào)節(jié)抽汽供應(yīng)。 本發(fā)明可以靈活適應(yīng)加熱爐的各種運(yùn)行工況，并且不影響加熱爐的原有生產(chǎn)工 況。提高了加熱爐余熱鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，提高余熱發(fā)電效率。綜上所述，本發(fā)明有著很好的 經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
一種加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括加熱爐、加熱爐余熱鍋爐、加熱爐空氣預(yù)熱器、加熱爐熱管式煤氣預(yù)熱器、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)、過(guò)熱蒸汽鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組、化學(xué)水系統(tǒng)；其特征在于，在加熱爐(1)尾部沿著煙氣流向依次布置加熱爐余熱鍋爐(2)、加熱爐空氣預(yù)熱器(3)、加熱爐熱管式煤氣預(yù)熱器(4)、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)(5)，回收加熱爐煙氣余熱；加熱爐余熱鍋爐進(jìn)行發(fā)電；化學(xué)水系統(tǒng)加熱爐余熱鍋爐和過(guò)熱蒸汽鍋爐提供補(bǔ)充水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的化學(xué)水系統(tǒng)對(duì)原水進(jìn)行處理，降低 水的硬度和含鹽量。
3. —種采用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)進(jìn)行余熱發(fā)電的方法，其特征在于，余熱發(fā)電的工藝 包括加熱爐煙氣余熱回收流程和汽輪發(fā)電機(jī)組的汽水循環(huán)流程；加熱爐煙氣余熱回收流程加熱爐(1)預(yù)熱段排煙溫度IOO(TC _8501:，經(jīng)過(guò)加熱爐余 熱鍋爐(2)回收熱量產(chǎn)生飽和蒸汽后，排煙溫度為65(TC-55(rC;煙氣經(jīng)過(guò)加熱爐空氣預(yù)熱 器(3)預(yù)熱空氣后，排煙溫度為300°C -25CTC ;煙氣經(jīng)過(guò)加熱爐煤氣預(yù)熱器(4)預(yù)熱煤氣 后，排煙溫度降為150°C ;加熱爐煙氣最后經(jīng)過(guò)加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)(5)排入加熱爐煙囪(20)， 最終排入大氣；汽輪發(fā)電機(jī)組的汽水循環(huán)流程加熱爐余熱鍋爐(2)產(chǎn)生的飽和蒸汽送入過(guò)熱蒸汽 鍋爐(13)的過(guò)熱器入口聯(lián)箱，飽和蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱達(dá)到汽輪發(fā)電機(jī)組額定參數(shù)后送入汽輪 發(fā)電機(jī)組(7)進(jìn)行發(fā)電；汽輪發(fā)電機(jī)組(7)產(chǎn)生的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵(8)送入低壓加熱器 (9)，低壓加熱器(9)的熱源由加熱爐水梁汽化冷卻汽包(17)產(chǎn)生的飽和蒸汽提供，被加熱 的凝結(jié)水進(jìn)入高壓除氧器(10)除氧后，由給水泵(11)送入高壓加熱器(12);將高壓給水 分別送入過(guò)熱蒸汽鍋爐(13)和加熱爐余熱鍋爐(2)進(jìn)行汽水循環(huán)；低壓加熱器(9)的疏水 自流入低位水箱(14)后，由疏水泵(15)送至低壓除氧器(16)，進(jìn)入加熱爐水梁汽化冷卻循 環(huán)系統(tǒng)；加熱爐水梁汽化冷卻所產(chǎn)飽和蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)抽汽供應(yīng)。
全文摘要
一種加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)及其方法，屬于余能余熱回收利用領(lǐng)域，系統(tǒng)包括加熱爐、加熱爐余熱鍋爐、加熱爐空氣預(yù)熱器、加熱爐熱管式煤氣預(yù)熱器、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)、過(guò)熱蒸汽鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組、化學(xué)水系統(tǒng)；在加熱爐尾部沿著煙氣流向依次布置加熱爐余熱鍋爐、加熱爐空氣預(yù)熱器、加熱爐熱管式煤氣預(yù)熱器、加熱爐尾吸風(fēng)機(jī)，回收加熱爐煙氣余熱；加熱爐余熱鍋爐進(jìn)行發(fā)電；化學(xué)水系統(tǒng)加熱爐余熱鍋爐和過(guò)熱蒸汽鍋爐提供補(bǔ)充水。優(yōu)點(diǎn)在于，使過(guò)熱蒸汽鍋爐在加熱爐待軋的情況下仍能保證余熱發(fā)電系統(tǒng)低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，利用過(guò)熱蒸汽鍋爐提高了加熱爐余熱發(fā)電設(shè)備蒸汽參數(shù)，提高了發(fā)電效率；最后本發(fā)明對(duì)加熱爐余熱進(jìn)行了最大限度的回收，有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，并具有較好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)F27D17/00GK101788233SQ20101011434
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者岳勇, 張延平, 張效鵬, 李國(guó)瑋, 楊天助, 汪洪濤, 馬澤軍 申請(qǐng)人:首鋼總公司