CN101699038A - 烧结矿冷却废气全助燃发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烧结矿冷却废气低温余热回收方法，特别是一种烧结矿冷却废气全助燃发电装置。包括构成常规燃料锅炉发电***的燃料供应***、发电锅炉、蒸汽轮机、发电机、凝汽器、循环水泵、冷却塔、补水泵、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、引风机、烟囱，还包括烧结矿冷却废气收集器和废气加压器，废气收集器置于烧结机上方，其废气输出管道连接于发电锅炉燃烧室，在废气输出管道上设置有废气加压器。本装置优点是：烧结矿冷却废气余热回收率大幅度提高；结矿冷却废气的余热品位大幅度提高；发电***基本郎肯循环效率大幅度提高；节省巨额一次性投资及宝贵的土地资源；大幅度降低发电***的运行费用；大幅度降低发电***的管理费。

Description

烧结矿冷却废气全助燃发电装置

技术领域：

本发明涉及烧结矿冷却废气低温余热回收方法，特别是一种将烧结矿冷却废气全部用于常规发电锅炉助燃的烧结矿冷却废气全助燃发电装置。

背景技术：

目前，回收烧结矿冷却废气低温余热的方法有两种，一是蒸汽回收法：用烧结矿冷却废气加热锅炉给水产生低压蒸汽，低压蒸汽供给工艺及生活用汽。二是动力回收法：用烧结矿冷却废气加热锅炉给水，利用其低温余热产生的低压蒸汽推动汽轮机发电。

由于蒸汽回收法工艺简单、投资较少，是目前应用率最高的烧结矿冷却废气低温余热回收方法，但由于烧结工序用汽参数较低、用汽量较小，且生活用汽又具有季节性或不连续性，生产中存在余热品位在利用过程中被降低的情况，且存在蒸汽产率偏低或由于蒸汽用不完而大量放散的情况。统计表明，该回收工艺中的烧结矿冷却废气平均余热回收率不超过40％。

动力回收工艺存在以下缺点：

(1)由于烧结矿冷却废气参数(废气温度、废气流量)的波动幅度较大，所以烧结矿冷却废气低温余热发电***的稳定性较低，停机率、低负荷率，尤其是低压***失效率较高，甚至存在低压***完全停用的情况，从而导致烧结矿冷却废气低温余热发电***的实际经济性远远低于设计值。

(2)由于烧结矿冷却废气温度较低(一般只有300-360℃)，所以由烧结矿冷却废气余热锅炉产生的主蒸汽参数也较低，导致烧结矿冷却废气低温余热发电***的热力循环效率较低，且由于烧结矿冷却废气余热锅炉排烟温度较高，所以，烧结矿冷却废气余热锅炉对烧结矿冷却废气低温余热的回收率也较低。尽管目前的烧结矿冷却废气低温余热发电***均采用了双压***，但烧结矿冷却废气低压余热发电***的实际热力循环效率只有23％-28％，对烧结矿冷却废气低温余热的回收率只有60％左右，因此，综合热电效率(热电效率＝余热回收率*热力循环效率)只有13.8％-16.8％。况且该数据还未考虑烧结矿冷却废气低温余热发电***的停机率、低负荷率、低压***失效率。

根据以上分析，公知的烧结矿冷却废气低温余热动力回收工艺本身尚不是十分完善，存在着余热回收率及热力循环效率低下，发电***稳定性差等问题，严重制约了烧结矿冷却废气低温余热动力回收工艺的经济性。根据理论计算，吨烧结矿冷却废气携带低温余热量折算成电量可达150-200KW·h，而公知的烧结矿冷却废气低压余热发电***的理论年平均吨烧结矿冷却废气电力回收量只有15-18KW·h，考虑烧结矿冷却废气低温余热发电***的停机率、低负荷率、低压***失效率后，上述电力回收量还会有所下降。

发明内容：

本发明旨在解决已有技术之缺陷，而提供一种可以大幅度提高烧结矿冷却废气低温余热发电***余热回收率、热力循环效率及发电***稳定性的烧结矿冷却废气全助燃发电装置。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种烧结矿冷却废气全助燃发电装置，包括构成常规燃料锅炉发电***的燃料供应***、发电锅炉、蒸汽轮机、发电机、凝汽器、循环水泵、冷却塔、补水泵、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、引风机、烟囱，它还包括烧结矿冷却废气收集器和废气加压器，所述烧结矿冷却废气收集器置于烧结机上方，其废气输出管道连接于发电锅炉燃烧室，该废气输出管道上设置有废气加压器。

本发明与现有技术相比，其突出的技术优势有：

①烧结矿冷却废气的余热回收率可以大幅度提高。

在常规的纯燃高炉煤气发电***中，进入***的助燃空气是环境温度下的空气，燃烧产物获得的热量基本上全部是来自燃料的化学热。在本发明中，将带有大量显热的烧结冷却废气直接送入锅炉中助燃。则在工质吸热量一定的情况下，相当于用废气携带的全部物理显热替代部分高炉煤气的化学热。因此，烧结冷却废气全助燃发电***能够将烧结矿冷却废气低温余热全部回收利用，因此本发明工艺可以将余热回收率提高到100％。

②结矿冷却废气的余热品位可以大幅度提高。

烧结矿冷却废气全部用于助燃，可以使燃料的理论燃烧温度提高150℃左右，即通过燃烧过程，将低品位的烧结矿冷却废气余热转化为高品位的燃烧产物显热。根据工程热力学原理可知，热能的品位与温度有关，温度越高，火用越高，热能品位越高。

③发电***基本郎肯循环效率大幅度提高。

公知的纯低温余热发电循环的循环质量很差，基本郎肯循环效率一般只有23％-25％。在烧结矿冷却废气全助燃发电***中，由于烧结余热进入了常规发电***的热力循环，所以余热以常规发电***的热力循环效率向电能进行转换，因此，在发明***中，余热的基本郎肯循环效率可达35％以上，比公知纯低温余热发电循环的循环效率提高10％-13％。

④可以节省巨额一次性投资及宝贵的土地资源。

烧结矿冷却废气全助燃发电***的实质是将分置的纯低温余热发电***与常规燃料发电***耦合成为单一的发电***，与原来分置式发电***相比，本发明取消了原纯低温余热发电***中用于工质发电循环的余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、除氧器、各种泵类、汽水管网、水处理设备、配电***及相应的控制***等几乎所有的设备。所以，烧结冷却废气全助燃发电***可节约几乎整个纯低温余热发电***的一次性投资费用，节约资金额度十分巨大。同时，两套***的合并可以节省厂区宝贵的土地资源及土建费用。

⑤可以大幅度降低发电***的运行费用。

烧结矿冷却废气全助燃发电工艺与分置式发电工艺相比，采用高温空气助燃可以节省大量的燃料费用的同时，通过烟气量的下降及空气消耗系数的降低，使锅炉排烟热损失及化学不完全燃烧热损失降低，提高了锅炉热效率，进一步降低了燃料消耗量。据测算，在烧结矿冷却废气低温余热全回收耦合助燃发电***中，锅炉的燃料消耗量比同容量的常规纯然高炉煤气锅炉的燃料消耗量可以降低15％左右。另外，在烧结矿冷却废气全助燃发电***中，取消了原纯低温余热发电***的所有水泵，而纯然高炉煤气发电***的水泵的功率基本没有变化，相当于将纯低温余热发电***的所有水泵的电耗节省下来。因此，发明工艺比分置式发电工艺的运行费用大幅度降低。

⑥可以大幅度降低发电***的管理费用。

与分置式发电***相比，两套发电***耦合合并为一套***，生产、管理岗位设置可以适当合并，管理费用大幅度降低。

根据上述技术优势分析，本发明通过对分置***的耦合合并，可以节约巨额一次性投资及厂区宝贵的土地资源，大幅度度降低运行费用、管理费用，最大程度的提高发电***的经济性、稳定性、安全性，并大幅度降低***的事故率。根据计算，同样的余热数量及品位，余热在本发明***中的发电量比在公知的纯低温余热发电循环中的发电量高3倍左右。因此，本发明可为企业创造巨大经济效益，为国家节能减排事业做出重大贡献。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图中：烧结机1，废气收集器2，废气加压器3，燃料供应***4，发电锅炉5，蒸汽轮机6，发电机7，凝汽器8，循环水泵9，冷却塔10，补水泵11，凝结水泵12，低压加热器13，除氧器14，给水泵15，引风机16，烟囱17。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例详述本发明。

参看图1，一种烧结矿冷却废气全助燃发电装置由常规燃料锅炉发电***和烧结矿冷却废气收集***组成。

常规燃料锅炉发电***由燃料供应***4、发电锅炉5、蒸汽轮机6、发电机7、凝汽器8、循环水泵9、冷却塔10、补水泵11、凝结水泵12、低压加热器13、除氧器14、给水泵15、引风机16、烟囱17构成。

烧结矿冷却废气收集***由烧结机1、废气收集器2、废气加压器3构成。

本装置中，废气收集器2置于烧结机1上方，其废气输出管道连接于常规燃料锅炉发电***的发电锅炉5的燃烧室，在该废气输出管道上装有废气加压器3。冷空气穿过烧结机1中的烧结矿料层形成具有一定温度的烧结矿冷却废气，经废气收集器2收集携带着大量余热的烧结矿冷却废气，再经废气加压器3加压后，与燃料供应***4输送过来的燃料一起输送至发电锅炉5的炉膛中进行燃烧，燃烧产物在发电锅炉5的各组受热面(炉膛、过热器、省煤器)中向循环工质释放热量，然后进入煤气预热器预热煤气，最后形成排烟，排烟由引风机16引入烟囱17排入大气。

本装置中，循环工质在给水泵15的作用下，进入发电锅炉5中，在其中的各组受热面中吸收预热热、蒸发热、过热热形成具有一定做功能力的主蒸汽，主蒸汽进入蒸汽轮机6进行膨胀做功，将蒸汽携带的热能转变为蒸汽轮机转子的机械能，为了减少发电循环的冷源损失，在蒸汽轮机6的适当位置抽汽(其目的是对给水进行回热加热)，主蒸汽扣除抽汽后的蒸汽做功完毕后形成乏汽。同时，与蒸汽轮机6同轴的发电机7将蒸汽轮机转子的机械能转变为电能，并将电能输送给变电***。乏汽离开蒸汽轮机6进入凝汽器8，在凝汽器8中，乏汽向循环冷却水放出汽化潜热后形成冷凝水，冷凝水在凝结水泵12的作用下离开凝汽器8。循环水在凝汽器8中吸收乏汽的汽化潜热后，在循环水泵9的作用下进入冷却塔10，将所吸热量释放到环境中，之后再次进入凝汽器8吸热，进行下一次冷却循环。离开凝汽器8的冷凝水首先与补水混合然后进入低压加热器13，混合水在低压加热器13中与来自蒸汽轮机6低压抽汽口的低压蒸汽混合升温后进入除氧器14种除氧，除氧热源为来自蒸汽轮机6的抽气，含氧量合格的除氧水在锅炉给水泵15的作用下再次进入发电锅炉5进行下一个发电热力循环。

Claims (1)

1.一种烧结矿冷却废气全助燃发电装置，包括构成常规燃料锅炉发电***的燃料供应***、发电锅炉、蒸汽轮机、发电机、凝汽器、循环水泵、冷却塔、补水泵、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、引风机、烟囱，其特征在于，它还包括烧结矿冷却废气收集器和废气加压器，所述烧结矿冷却废气收集器置于烧结机上方，其废气输出管道连接于发电锅炉燃烧室，该废气输出管道上设置有废气加压器。

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