專利名稱：一種鋼鐵生產(chǎn)流程中高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼鐵生產(chǎn)流程中高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置，屬于高溫相 變蓄熱和鋼鐵廠余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背彔技術(shù)
鋼鐵生產(chǎn)屬高耗能、高污染、高排放行業(yè)，我國目前鋼鐵產(chǎn)量已達(dá)5億噸左右，節(jié)能減 排壓力巨大，同時也存在著巨大的節(jié)能潛力。鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量余熱，如何變廢為 寶，有效利用這類廢熱，是鋼鐵行業(yè)提髙能源利用效率、降低環(huán)境污染的重要途徑。
鋼鐵生產(chǎn)需要耗費(fèi)大量電能，加劇了公共電網(wǎng)的建設(shè)壓力，鋼鐵廠通常設(shè)置自備電廠， 目前采用高爐煤氣余壓發(fā)電、鋼鐵冶煉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)煤氣等進(jìn)行余氣發(fā)電、回收一部分 高品位熱能進(jìn)行余熱發(fā)電等各種余能發(fā)電措施，已經(jīng)逐漸在鋼鐵行業(yè)推廣應(yīng)用，取得了可觀 的節(jié)能減排效益和經(jīng)濟(jì)效益，所涉及的余能發(fā)電通常由鋼鐵廠自用，與公共電網(wǎng)形成并網(wǎng)而 不上網(wǎng)的關(guān)系，相關(guān)電力應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)走向成熟。
目前鋼鐵廠的大量余熱是以溫度不超過150 20(TC的低品位能量形式存在的，此類熱源 除了作為供熱、熱力除氧等應(yīng)用外，大部分由于無法利用而直接排放到室外，不利于能源、 水資源和環(huán)境保護(hù)。
在鋼鐵煉制、加工流程中，例如在鋼水成型后，由于其溫度往往高達(dá)800 120(TC左右， 采用新型干熄鋼干法冷卻余熱回收技術(shù)可以將熱量回收并獲得300 80(TC左右的高溫?zé)嵩矗?可以用量作為高品位能源驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，甚至可提升大量低品位能源用于增大發(fā)電功率， 以獲取更多的能源綜合利用效益。
同時，目前各類高溫及中溫相變蓄熱材料及其應(yīng)用近年來得到很大發(fā)展，采用300 800 'C左右的相變蓄熱材料分級儲存高品位能量，并連續(xù)的向發(fā)電工作介質(zhì)提供驅(qū)動熱能，將具 有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的和任務(wù)是，研制一種利用高溫鋼物料的高品位余熱進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)， 采用高溫相變蓄熱式干熄鋼法對煉鋼后成型的鋼材或高溫軋制后的鋼材等初始溫度達(dá)700 1200'C左右的高溫鋼物料進(jìn)行干法冷卻，同時實(shí)現(xiàn)熱回收，可獲得300 800'C的高溫相變蓄 熱熱源，進(jìn)入蓄熱鍋爐制取高中參數(shù)過熱蒸汽，再驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，發(fā)電效率可達(dá)35 40% 以上，從而實(shí)現(xiàn)利用工藝流程中的"廢熱"生產(chǎn)高品位能源的目的，同時還可以此高品位能 源帶動鋼鐵廠大量存在的低參數(shù)蒸汽余熱用于發(fā)電，進(jìn)一步提高鋼鐵廠能源綜合利用效率，
3降低公共電網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量。 本實(shí)用新型的具體描述是
一種鋼鐵生產(chǎn)流程中高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置，由干高溫相變蓄熱式干熄鋼 法冷卻余熱回收部分和余熱發(fā)電部分兩部分組成，其中干熄鋼干法冷卻余熱回收部分包括蓄 熱鍋爐1和若干個相變溫度分級的高溫相變蓄熱模塊11,高溫鋼物料10以此與相變溫度從 高到低的高溫相變蓄熱模塊11逐級換熱，最后進(jìn)入冷卻風(fēng)道8與冷卻循環(huán)風(fēng)進(jìn)一步換熱達(dá)到 所需的冷卻溫度，冷卻循環(huán)風(fēng)在省煤器2中與從凝汽器6來的循環(huán)回水換熱，被加熱的循環(huán) 回水進(jìn)入蓄熱鍋爐1,利用從高溫相變蓄熱模塊11的取熱導(dǎo)熱體13加熱為高溫高壓的過熱 蒸汽，送往汽輪機(jī)4，并驅(qū)動發(fā)電機(jī)5發(fā)電，汽輪機(jī)4發(fā)電后的乏汽進(jìn)入凝汽器6被冷卻水 冷凝后再次被高溫鋼物料的余熱加熱發(fā)電。
高溫鋼物料的初始溫度范圍為700 1300'C，高溫相變蓄熱模塊11的蓄熱溫度范圍為 300 800'C,蓄熱鍋爐l的過熱蒸汽出口的蒸汽壓力范圍為1 12MPa，溫度范圍為300°C 550°C，冷卻風(fēng)道8的出氣側(cè)進(jìn)入省煤器2的空氣溫度范圍為150'C 35(TC。
由于采用了蓄熱技術(shù)，上述干熄鋼法蓄熱鍋爐可作為獨(dú)立熱源發(fā)電。同時，也可設(shè)置輔 助熱源3作為補(bǔ)充熱源或備用熱源，以進(jìn)一步利用鋼廠余能資源，提高設(shè)備利用率。輔助熱 源3既可采用作為補(bǔ)燃用的煤氣鍋爐，也可為鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中大量存在的0.2 0.6MPa 低壓蒸汽等低參數(shù)熱源的余熱回收裝置，其中輔助熱源3可設(shè)置或者不設(shè)置輔助蒸汽管將輔 助熱源3的低壓蒸汽送入汽輪機(jī)4的低壓級。
本高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置比空氣冷卻式干熄鋼法余熱發(fā)電裝置具有易于實(shí) 現(xiàn)可持續(xù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，空氣冷卻式干熄鋼法余熱發(fā)電裝置由于過熱蒸汽的產(chǎn)生依賴于高溫鋼 物料的冷卻流程，如果由于各種因素的影響導(dǎo)致高溫鋼物料的冷卻間斷，由于余熱無法儲存， 因此余熱發(fā)電也被迫中斷，需要采用較為復(fù)雜的輔助熱源系統(tǒng)。
鋼鐵廠采用本高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電技術(shù)，根據(jù)具體鋼鐵生產(chǎn)和加工工藝流程 的不同，每生產(chǎn)1噸鋼可發(fā)電約25 60kWh，平均約40kWh,如果按照平均電價0.8元計(jì)算， 即可為鋼鐵廠節(jié)省約32元電費(fèi)。對于一個年產(chǎn)量500萬噸左右的中等鋼鐵廠而言，采用干熄 鋼余熱發(fā)電技術(shù)每年可發(fā)電2億kWh左右，每年可節(jié)省電費(fèi)約1.6億元。如在全國推廣該新 型技術(shù)系統(tǒng)，若一半鋼鐵生產(chǎn)中采用，每年可發(fā)電100億kWh左右，可為鋼鐵行業(yè)節(jié)省電費(fèi) 80億元，并且相當(dāng)于少建4個50萬kW的燃煤火力電站。據(jù)測算，通常建設(shè)一個干熄鋼余熱 發(fā)電項(xiàng)目的投資回收期約為2 3年左右。因此，本新型技術(shù)具有巨大的節(jié)能、減排效益，同 時具有良好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)示意圖。 圖1中各部件編號與名稱如下
蓄熱鍋爐l、省煤器2、輔助熱源3、汽輪機(jī)4、發(fā)電機(jī)5、凝汽器6、水泵7、冷卻風(fēng)道 8、風(fēng)機(jī)9、高溫鋼物料IO、高溫相變蓄熱模塊ll、冷卻工作臺I2、取熱導(dǎo)熱體3、冷卻氣 態(tài)工質(zhì)進(jìn)氣口C、出氣側(cè)D、排氣口E、凝汽器冷卻進(jìn)水口E、凝汽器冷卻出水口F
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)示意圖。
一種鋼鐵生產(chǎn)流程中高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置，由干高溫相變蓄熱式干熄鋼 法冷卻余熱回收部分和余熱發(fā)電部分兩部分組成，其中干熄鋼干法冷卻余熱回收部分包括蓄 熱鍋爐1和若干個相變溫度分級的高溫相變蓄熱模塊11,高溫鋼物料10以此與相變溫度從 高到低的高溫相變蓄熱模塊11逐級換熱，最后進(jìn)入冷卻風(fēng)道8與冷卻循環(huán)風(fēng)進(jìn)一步換熱達(dá)到 所需的冷卻溫度，冷卻循環(huán)風(fēng)在省煤器2中與從凝汽器6來的循環(huán)回水換熱，被加熱的循環(huán) 回水進(jìn)入蓄熱鍋爐1，利用從高溫相變蓄熱模塊11的取熱導(dǎo)熱體13加熱為高溫高壓的過熱 蒸汽，送往汽輪機(jī)4,并驅(qū)動發(fā)電機(jī)5發(fā)電，汽輪機(jī)4發(fā)電后的乏汽迸入凝汽器6被冷卻水 冷凝后再次被高溫鋼物料的余熱加熱發(fā)電。
高溫鋼物料的初始溫度范圍為700 1300C,高溫相變蓄熱模塊11的蓄熱溫度范圍為 300 800°C，蓄熱鍋爐1的過熱蒸汽出口的蒸汽壓力范圍為1 12MPa，溫度范圍為300'C 550'C，冷卻風(fēng)道8的出氣側(cè)進(jìn)入省煤器2的空氣溫度范圍為150t: 350r。
由于采用了蓄熱技術(shù)，上述干熄鋼法蓄熱鍋爐可作為獨(dú)立熱源發(fā)電。同時，也可設(shè)置輔 助熱源3作為補(bǔ)充熱源或備用熱源，以進(jìn)一步利用鋼廠余能資源，提高設(shè)備利用率。輔助熱 源3既可采用作為補(bǔ)燃用的煤氣鍋爐，也可為鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中大量存在的0.2 0.6MPa 低壓蒸汽等低參數(shù)熱源的余熱回收裝置，其中輔助熱源3可設(shè)置或者不設(shè)置輔助蒸汽管將輔 助熱源3的低壓蒸汽送入汽輪機(jī)4的低壓級。
需要指出的是，基于目前國家電力生產(chǎn)與應(yīng)用的實(shí)際，鋼鐵廠所發(fā)電量通常只能由鋼鐵 廠自產(chǎn)自用，與公共電網(wǎng)形成并網(wǎng)而不上網(wǎng)的接口方式，由余熱發(fā)電承擔(dān)風(fēng)機(jī)等穩(wěn)定電力負(fù)
荷，不足部分由公共電網(wǎng)補(bǔ)充，并且當(dāng)余熱發(fā)電部分因檢修霈要等停止運(yùn)行時，系統(tǒng)可自動 無縫切換到公共電網(wǎng)。
權(quán)利要求1、一種鋼鐵生產(chǎn)流程中高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置，由高溫相變蓄熱式干熄鋼干法冷卻余熱回收和蓄熱發(fā)電兩部分組成，其特征在于所述的干熄鋼干法冷卻余熱回收部分包括蓄熱鍋爐(1)和若干個相變溫度分級的高溫相變蓄熱模塊(11)，蓄熱鍋爐(1)和高溫相變蓄熱模塊(11)之間通過取熱導(dǎo)熱體(13)相連，高溫相變蓄熱模塊(11)與置于冷卻工作臺(12)上的高溫鋼物料(10)接觸，冷卻工作臺(12)及其上面的高溫鋼物料(10)被置于冷卻風(fēng)道(8)內(nèi)部，冷卻風(fēng)道(8)的進(jìn)氣側(cè)通過風(fēng)機(jī)(9)與回風(fēng)口C相連，冷卻風(fēng)道(8)的出氣側(cè)(D)經(jīng)過省煤器(2)從排氣口(E)排出，省煤器(2)的水側(cè)進(jìn)口與循環(huán)回水管相連，水側(cè)出口與蓄熱鍋爐(1)的水側(cè)進(jìn)口相連，蓄熱鍋爐(1)高溫蒸汽出口與汽輪發(fā)電機(jī)(4、5)的蒸汽進(jìn)口相連，汽輪機(jī)(4)的低壓蒸汽出口與凝汽器(6)的蒸汽進(jìn)口相連，凝汽器(6)的冷凝水出口與省煤器(2)或者省煤器(2)與輔助熱源(3)組成的聯(lián)合低位熱源的進(jìn)水側(cè)相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)流程中髙溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置，其特征在于 所述的輔助熱源(3)可設(shè)置或者不設(shè)置輔助蒸汽管將輔助熱源(3)的低壓蒸汽送入汽 輪機(jī)(4)的低壓級，也可不設(shè)置輔助熱源(3)而只設(shè)置蓄熱鍋爐")和省煤器(2) 作為獨(dú)立熱源。
專利摘要一種鋼鐵生產(chǎn)流程中高溫相變蓄熱式干熄鋼余熱發(fā)電裝置，采用高溫相變蓄熱式干熄鋼法對煉鋼后成型的鋼材或高溫軋制后的鋼材等初始溫度達(dá)700～1200℃左右的高溫鋼物料進(jìn)行干法冷卻，可將蓄熱材料分級加熱到300～800℃，進(jìn)入蓄熱鍋爐制取高中參數(shù)過熱蒸汽，再驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，發(fā)電效率可達(dá)35～40％以上，同時還可以此高品位能源帶動鋼鐵廠大量存在的低參數(shù)蒸汽余熱用于發(fā)電，進(jìn)一步提高鋼鐵廠能源綜合利用效率，降低公共電網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量。在工業(yè)領(lǐng)域高效利用高溫余熱方面具有突破性創(chuàng)新意義，具有節(jié)約能源、節(jié)約水資源、減少溫室氣體排放等綜合效益，同時具有良好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。
文檔編號F01K11/00GK201368447SQ20082018414
公開日2009年12月23日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者張茂勇 申請人:張茂勇