本實用新型涉及鋼鐵行業(yè)的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電轉(zhuǎn)爐是近些年逐漸發(fā)展起來并逐步推廣使用的煉鋼爐，電轉(zhuǎn)爐既不同于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，也不同于直流電弧爐，是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐與直流電弧爐的技術(shù)結(jié)合體。在電轉(zhuǎn)爐冶煉的過程中，會產(chǎn)生大量的高溫煙氣(最高溫度甚至可達1600℃以上)。這些高溫煙氣不僅帶走了大量的熱能，而且還會影響下游除塵設備的運行，進而帶來環(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煙氣中的顯熱充分回收，變“廢”為寶，已經(jīng)成為煉鋼企業(yè)日益關(guān)心的問題。由于電轉(zhuǎn)爐是近幾年興起的煉鋼設備，目前還未形成一套完善的電轉(zhuǎn)爐高溫煙氣余熱利用方案，工程上采用的回收方式普遍比較粗放，沒有根據(jù)煙氣品味的高低來設計換熱系統(tǒng)，也就不能充分利用煙氣余熱。因此，構(gòu)建一種可以充分利用電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱資源的方案，使其可以充分回收電轉(zhuǎn)爐煙氣的余熱并加以合理利用，必然可產(chǎn)生較為可觀的經(jīng)濟收益，具有重要的實際意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括從電轉(zhuǎn)爐上方的水冷彎頭的煙氣出口沿煙氣流動方向依次連通的第一汽化冷卻煙道、第二汽化冷卻煙道、燃燒沉降室、第三汽化冷卻煙道和余熱鍋爐，余熱鍋爐中的蒸發(fā)器、省煤器沿著煙氣流動方向順次布置，所述電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)又根據(jù)工作壓力不同分成低壓汽水系統(tǒng)、高壓汽水系統(tǒng)，其中，所述低壓汽水系統(tǒng)用于冷卻第一汽化冷卻煙道和燃燒沉降室的爐門，由低壓鍋筒-除氧器供應給水，從而產(chǎn)生低壓蒸汽；而所述高壓汽水系統(tǒng)用于冷卻第二汽化冷卻煙道、燃燒沉降室的爐蓋、第三汽化冷卻煙道、余熱鍋爐，由高壓鍋筒供應給水，從而產(chǎn)生高壓蒸汽，所述高壓鍋筒通過蒸汽管道與蓄熱器、汽輪機依次連通，從所述蓄熱器出來的穩(wěn)定蒸汽進入所述汽輪機，從而驅(qū)動所述汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。

優(yōu)選地，所述低壓汽水系統(tǒng)包括低壓鍋筒-除氧器、低壓循環(huán)泵，所述低壓鍋筒-除氧器通過第一下降管與低壓循環(huán)泵連接，所述低壓循環(huán)泵的出水管路分支為兩路，一路與第一汽化冷卻煙道的進水口連通，另一路與燃燒沉降室的爐門的汽化冷卻裝置進水口連通，所述第一汽化冷卻煙道的出汽口、所述燃燒沉降室的爐門的汽化冷卻裝置的出汽口與所述低壓鍋筒-除氧器的上升管口連通，并且所述高壓汽水系統(tǒng)包括給水泵、高壓鍋筒、高壓循環(huán)泵，所述低壓鍋筒-除氧器通過第一出水管與給水泵連接，所述給水泵的出水管路與所述余熱鍋爐中的省煤器的進水口連通，所述省煤器的出水口與所述高壓鍋筒的進水口連通，并且所述高壓鍋筒通過第二下降管與所述高壓循環(huán)泵連接，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水口、所述第三汽化冷卻煙道的進水口以及燃燒沉降室的爐蓋的汽化冷卻裝置的進水口連通，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的上升管口連通，形成閉式強制循環(huán)回路，所述高壓鍋筒通過第三下降管與所述余熱鍋爐中的蒸發(fā)器的進水口相連，所述蒸發(fā)器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，所述蓄熱器的出口蒸汽管路還分出一路支路與低壓鍋筒-除氧器的輔助加熱蒸汽接口連通。

優(yōu)選地，在余熱鍋爐中，在所述省煤器的煙氣側(cè)下游還設置有采用逆流布置的凝結(jié)水預熱器，用來對汽輪機來的凝結(jié)水進行預熱，所述汽輪機的排汽管道與凝汽器、凝結(jié)水泵、余熱鍋爐中的凝結(jié)水預熱器、低壓鍋筒-除氧器的進水口沿凝結(jié)水流程依次相連。

優(yōu)選地，第三汽化冷卻煙道和余熱鍋爐之間設置有對流煙道，所述對流煙道中設置有采用逆流布置的對流換熱器，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水口相連，所述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，所述第一汽化冷卻煙道采用移動式煙道，所述第二汽化冷卻煙道和第三汽化冷卻煙道采用固定式煙道，所述第一汽化冷卻煙道的煙氣進口端與所述水冷彎頭的煙氣出口端連通且有預設的間隙，所述第一汽化冷卻煙道的煙氣出口端與所述第二汽化冷卻煙道的煙氣進口端連通；所述第一汽化冷卻煙道上安裝有牽引裝置，該牽引裝置可驅(qū)動第一汽化冷卻煙道進行水平移動，而第一汽化冷卻煙道的煙氣出口端則貼在所述第二汽化冷卻煙道的煙氣進口端上水平移動，從而控制第一汽化冷卻煙道與水冷彎頭之間的間隙，進而調(diào)節(jié)進入第一汽化冷卻煙道的燃燒空氣量。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器采用逆流布置，所述蒸發(fā)器的進水口位于蒸發(fā)器的低溫煙氣端，所述蒸發(fā)器的出汽口位于蒸發(fā)器的高溫煙氣端。

附圖說明

通過結(jié)合下面附圖對其實施例進行描述，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電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

其中，電轉(zhuǎn)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)含蒸發(fā)器81、省煤器82、凝結(jié)水預熱器83)、低壓鍋筒-除氧器9、高壓鍋筒10、低壓循環(huán)泵11、給水泵12、高壓循環(huán)泵13、蓄熱器14、汽輪機15、發(fā)電機16、凝汽器17、凝結(jié)水泵18、第一下降管91、第一出水管92、第二下降管101、第三下降管102。

具體實施方式

下面將參考附圖來描述本實用新型所述的電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(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，并且相同的附圖標記表示相同的部分。需要說明的是，需要說明的是，本實用新型所述高壓、低壓是為了區(qū)分汽水系統(tǒng)的壓力等級而進行的區(qū)分命名(如：高壓蒸汽、低壓蒸汽的壓力分別設計為2.45MPa、0.5MPa)，并非絕對高壓(如9.81MPa)、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。

本實用新型公開了一種電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括從電轉(zhuǎn)爐1上方的水冷彎頭2的煙氣出口沿煙氣流動方向依次連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，經(jīng)余熱鍋爐8排出的煙氣如箭頭A所示進入下游除塵設施，經(jīng)進一步除塵后排放出去。余熱鍋爐8中的蒸發(fā)器81、省煤器82沿著煙氣流動方向順次布置，煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)又根據(jù)工作壓力不同分成低壓汽水系統(tǒng)、高壓汽水系統(tǒng)，其中，所述低壓汽水系統(tǒng)用于冷卻第一汽化冷卻煙道3和燃燒沉降室5的爐門51，由低壓鍋筒-除氧器9供應給水，從而產(chǎn)生低壓蒸汽，該低壓鍋筒-除氧器是低壓鍋筒和除氧器的組合，除氧器安裝于低壓鍋筒的上方，低壓鍋筒能夠兼作除氧水箱。而所述高壓汽水系統(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，由高壓鍋筒10(亦稱汽包，是自然循環(huán)鍋爐中最重要的受壓元件)供應給水，從而產(chǎn)生高壓蒸汽，所述高壓鍋筒10輸出的蒸汽經(jīng)過蓄熱器14處理后與汽輪機15、發(fā)電機16配合完成余熱利用。具體地說，所述高壓鍋筒10的出汽口與蓄熱器14的進汽口連通，蓄熱器14的出汽口向汽輪機15供應蒸汽，從而驅(qū)動所述汽輪機帶動發(fā)電機16發(fā)電。特別地，蓄熱器14還分出一支管路與低壓鍋筒-除氧器9的輔助加熱蒸汽接口相連。

下面詳細說明電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的低壓汽水系統(tǒng)、高壓汽水系統(tǒng)。為保證處于高溫端的第一汽化冷卻煙道的快速冷卻，并考慮到燃燒沉降室爐門的活動性，第一汽化冷卻煙道和燃燒沉降室爐門冷卻采用低壓汽水系統(tǒng)。如圖1所示，所述低壓汽水系統(tǒng)包括低壓鍋筒-除氧器9、低壓循環(huán)泵11，所述低壓鍋筒-除氧器9通過第一下降管91與低壓循環(huán)泵11連接，所述低壓循環(huán)泵11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的汽化冷卻裝置進水口連通，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-除氧器9的上升管口連通。

對于其他換熱系統(tǒng)采用高壓汽水系統(tǒng)，給水由壓力相對較高的高壓鍋筒10的下水來供應，從而以更加經(jīng)濟的方式回收煙氣余熱。所述高壓汽水系統(tǒng)包括給水泵12、高壓鍋筒10，所述低壓鍋筒-除氧器9通過第一出水管92與給水泵12連接，所述給水泵12的出水管路與所述余熱鍋爐8中的省煤器82的進水口連通，所述省煤器82的出水口與所述高壓鍋筒10的進水口連通。

所述高壓鍋筒10通過第二下降管101與所述高壓循環(huán)泵13連接，所述高壓循環(huán)泵13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的進水口、所述第三汽化冷卻煙道6的進水口以及燃燒沉降室5的爐蓋52的汽化冷卻裝置的進水口連通，所述第二汽化冷卻煙道4的出汽口、所述第三汽化冷卻煙道6的出汽口以及燃燒沉降室5的爐蓋52的汽化冷卻裝置的出汽口均通過管道與所述高壓鍋筒10的上升管口連通，形成閉式強制循環(huán)回路。

所述高壓鍋筒10通過第三下降管102與所述余熱鍋爐8中的蒸發(fā)器81的進水口相連，所述蒸發(fā)器81的出汽口與所述高壓鍋筒10的上升管口連通，形成一個自然循環(huán)回路。

該電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)合理布置汽化冷卻煙道、余熱鍋爐、高壓鍋筒與低壓鍋筒-除氧器，形成高壓汽水系統(tǒng)和低壓汽水系統(tǒng)，能夠充分吸收煙氣余熱。

在一個可選實施例中，在省煤器82的煙氣側(cè)下游還設置有采用逆流布置的凝結(jié)水預熱器83，用來對汽輪機來的凝結(jié)水進行預熱，所述汽輪機15的排汽管道與凝汽器17、凝結(jié)水泵18、余熱鍋爐中的凝結(jié)水預熱器83、低壓鍋筒-除氧器9的進水口沿凝結(jié)水流程依次相連。特別地，凝結(jié)水預熱器83采用逆流布置，也就是說，凝結(jié)水預熱器的進水口位于余熱鍋爐8的凝結(jié)水預熱器83的低溫煙氣端，所述余熱鍋爐的凝結(jié)水預熱器的出汽口位于余熱鍋爐的凝結(jié)水預熱器的高溫煙氣端。

在一個可選實施例中，第三汽化冷卻煙道和余熱鍋爐之間設置有對流煙道7，所述對流煙道7中設置有采用逆流布置的對流換熱器，所述高壓循環(huán)泵13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10的上升管口相連。特別地，對流換熱器采用逆流布置，也就是說，對流換熱器的進水口位于對流煙道中的對流換熱器的低溫煙氣端，所述對流煙道中的對流換熱器的出汽口位于對流煙道中的對流換熱器的高溫煙氣端。

在一個可選實施例中，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均采用順流布置方式，具體地說，第一汽化冷卻煙道3的進水口位于第一汽化冷卻煙道3的高溫煙氣端，第一汽化冷卻煙道3的出汽口位于第一汽化冷卻煙道3的低溫煙氣端。第二汽化冷卻煙道4的進水口位于第二汽化冷卻煙道4的高溫煙氣端，所述第二汽化冷卻煙道4的出汽口位于第二汽化冷卻煙道4的低溫煙氣端。所述第三汽化冷卻煙道6的進水口位于第三汽化冷卻煙道6的高溫煙氣端，所述第三汽化冷卻煙道6的出汽口位于第三汽化冷卻煙道6的低溫煙氣端。

在一個可選實施例中，所述蒸發(fā)器81采用逆流布置，具體地說，所述蒸發(fā)器81的進水口位于蒸發(fā)器的低溫煙氣端，所述蒸發(fā)器81的出汽口位于蒸發(fā)器的高溫煙氣端。

在一個可選實施例中，所述省煤器82也采用逆流布置，所述省煤器82的進水口位于省煤器82的低溫煙氣端，所述省煤器82的出汽口位于省煤器的高溫煙氣端。

在一個可選實施例中，所述第一汽化冷卻煙道3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4的煙氣進口端與所述水冷彎頭2的煙氣出口端連通且有預設的間隙，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的煙氣進口端連通。所述第一汽化冷卻煙道3上安裝有牽引裝置，該牽引裝置可驅(qū)動第一汽化冷卻煙道3進行水平移動，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，進而調(diào)節(jié)進入第一汽化冷卻煙道3的燃燒空氣量。

綜上所述，本實用新型的電轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)對電轉(zhuǎn)爐的高溫煙氣余熱進行充分回收，產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電，首先通過汽化冷卻的方式來回收電轉(zhuǎn)爐的高溫煙氣廢熱，然后通過對流煙道來進一步吸收煙氣余熱并降低煙氣溫度，以改善余熱鍋爐運行條件，最后通過余熱鍋爐的方式來回收電轉(zhuǎn)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施的安全運行提供條件。

(2)根據(jù)煙氣品味的高低進行受熱面的優(yōu)化設置，在高壓汽水系統(tǒng)和低壓汽水系統(tǒng)的設計，以及汽化冷卻煙道、余熱鍋爐與低壓鍋筒-除氧器、高壓鍋筒的連接設置上綜合考慮系統(tǒng)的安全性和熱經(jīng)濟性，能夠更加合理的回收煙氣余熱。

(3)傳統(tǒng)的余熱鍋爐一般將最后一級受熱面設置成省煤器，而本實用新型在余熱鍋爐尾部增設了凝結(jié)水預熱器，經(jīng)過省煤器降溫后的煙氣余熱用來對汽輪機來的凝結(jié)水進行預熱，不僅進一步吸收了煙氣余熱，提高余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性，而且提高了低壓鍋筒-除氧器進水溫度，降低了整個凝結(jié)水換熱系統(tǒng)的換熱溫差，減小了其換熱火用損，提高了能源有效利用率。此外，凝結(jié)水預熱器的設置還可降低進入下游除塵設施的煙氣溫度，保證除塵設施的安全運行，并改善其運行環(huán)境，延長其使用壽命。

(4)通過第一汽化冷卻煙道的水平移動來調(diào)整第一汽化冷卻煙道煙氣進口與水冷彎頭煙氣出口之間的間隙，以控制從該間隙吸入的空氣量，進而控制電轉(zhuǎn)爐爐氣的燃燒，該方法與常規(guī)采用的通過滑套來實現(xiàn)爐氣燃燒空氣量調(diào)節(jié)的方法相比，具有更好的可操作性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)更能承受惡劣的運行條件，可降低常規(guī)方法由于滑套故障導致電轉(zhuǎn)爐停爐的頻率，系統(tǒng)使用壽命更長。

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、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。