CN103435212B - 利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法 - Google Patents

利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，包括多级蒸发器（10）、与所述多级蒸发器（10）连接的余热锅炉（8）、通过空气换热器（5）和煤气热管换热器（7）与所述余热锅炉（8）连接的加热炉（3）、与所述余热锅炉（8）连接的汽水换热器（24）、及与所述汽水换热器（24）连接的辐射板集热器（23）和海水净化装置；本发明还提供了一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的方法。本发明还提供的一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法，能够充分利用轧钢工序中的低温余热，降低能耗，且工艺简单，实施方便。

Description

利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法
技术领域
本发明属于炼钢节能技术领域，特别涉及一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法。
背景技术
钢铁工业承担着钢铁产品的制造、生产过程中的能源转换及回收利用、社会废弃物的消纳处理三种循环经济功能的任务，是耗能大户，总能耗约占全国总能耗量的16%左右，节能降耗是确保钢铁工业可持续发展的重要措施。钢铁企业在消耗能源的同时，又会产生副产煤气、蒸汽等二次能源，并排放余热余能。综合利用这些二次能源，充分回收余热资源已成为钢铁企业节能降耗的重要手段，也是发展“循环经济”的必然之路。
在钢铁能耗构成中，轧钢工序能耗占钢铁能耗的比重不高，仅为10～15％，轧钢生产中的余热主要包括入炉前钢坯和钢坯成品的余热、加热炉排放烟气的余热和冷却水或回收的蒸汽热等，其中采用热装热送技术回收入炉前钢坯显热、利用高中温加热炉烟气的余热预热煤气和助燃空气，回收蒸汽用于发电等，是轧钢生产中利用余热降低能耗的重要手段。在此基础上，尚有成品钢坯余热、预热煤气和助燃空气后的加热炉低温烟气等低品位余热没有回收利用，故进一步回收利用轧钢低品位余热余能资源是降低轧钢工序能耗的重要途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，包括连接有真空泵的多级蒸发器、与所述多级蒸发器连接的余热锅炉、通过空气换热器和煤气热管换热器与所述余热锅炉连接的加热炉、与所述余热锅炉连接的汽水换热器、及与所述汽水换热器连接的辐射板集热器和海水净化装置。
进一步地，所述加热炉的一侧设置有供助燃空气和煤气进入所述加热炉的均热段第一烧嘴组和加热段第一烧嘴组，所述加热炉的另一侧设置有供助燃空气和煤气进入所述加热炉的均热段第二烧嘴组和加热段第二烧嘴组，所述加热炉内部设置有第一隔墙和第二隔墙。
进一步地，所述海水净化装置包括与所述汽水换热器连接的加药处理装置、与所述加药处理装置连接的水泵、及与所述水泵连接的过滤器。
进一步地，所述空气换热器连接有用于将助燃空气经过所述空气换热器压入所述加热炉内的鼓风机。
进一步地，所述辐射板集热器设置在成品钢坯的上方，用于回收成品钢坯表面的辐射热。
本发明还提供了一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的方法，包括如下步骤：
1）经过所述辐射板集热器加热后的空气在所述汽水换热器内对经过所述海水净化装置预处理的海水进行一次加热得到低温海水；
2）所述加热炉内的助燃空气和煤气燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经过空气换热器和煤气热管换热器分别与助燃空气和煤气换热后变为低温烟气，所述低温烟气在所述余热锅炉内对所述低温海水进行二次加热得到高温海水；
3）所述高温海水进入经所述真空泵抽空的所述多级蒸发器后，低压蒸发形成淡水。
本发明提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法，具有如下优点：
1、利用低温余热降低轧钢工序能耗
利用高温烟气预热助燃空气和煤气后得到的低温烟气的低品位余热，来对海水进行二次加热，可以充分利用轧钢工序中的低温余热，降低轧钢工序的能耗。
2、工艺简单，实施方便
利用真空泵对多级蒸发器进行抽空，实现海水的低压蒸发生产淡水，工艺过程简单，实施过程方便，可用于小规模生产，可操作性强。
3、梯级回收能源，利用合理高效
先利用辐射板集热器回收成品钢坯表面的辐射热加热空气得到的热空气，对海水进行一次加热得到低温海水，然后再利用加热炉出来的低温烟气对海水进行二次加热得到高温海水，这样利用依次利用回收钢坯的低温辐射热和低温烟气的余热分级加热海水，能源利用合理高效。
附图说明
图1为本发明实施例提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的方法的流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，包括多级蒸发器10、与多级蒸发器10连接的余热锅炉8、通过空气换热器5和煤气热管换热器7与余热锅炉8连接的加热炉3、与余热锅炉8连接的汽水换热器24、及与汽水换热器24连接的辐射板集热器23和海水净化装置。多级蒸发器10连接有用于对多级蒸发器10抽空的真空泵9，当海水进入被抽空的多级蒸发器10后，容易在低压的条件下蒸发形成淡水。辐射板集热器23设置在成品钢坯22的表面，用于回收成品钢坯22表面的辐射热，辐射板集热器23收集辐射热加热空气，热的空气在汽水换热器24内对海水进行一次加热，提高海水水温，充分利用了钢坯的低温辐射热，降低了轧钢工序能耗。
其中，加热炉3的一侧设置有供助燃空气和煤气进入加热炉3的均热段第一烧嘴组1和加热段第一烧嘴组2，加热炉3的另一侧设置有供助燃空气和煤气进入加热炉3的均热段第二烧嘴组14和加热段第二烧嘴组15，加热炉3内部设置有第一隔墙12和第二隔墙13。这样从加热炉3两侧进入加热炉3的助燃空气和煤气能够充分混合燃烧，产生的高温烟气在第一隔墙12和第二隔墙13的导向作用下，绕过第一隔墙12和第二隔墙13进入加热炉3的烟道，依次经空气换热器5预热空气和煤气热管换热器7预热煤气后变为低温烟气，低温烟气进入余热锅炉8对海水进行二次加热，能够充分利用低温烟气的低品位余热，进一步降低了轧钢工序的能耗。
其中，海水净化装置包括与汽水换热器24连接的加药处理装置25、与加药处理装置25连接的水泵27、及与水泵27连接的过滤器28。海水经过滤器28滤去其中的不溶性杂质避免阻塞装置，除杂后的海水经过加药处理装置25除去其中的可溶性CaCl2和腐蚀性杂质，避免海水在汽水换热器24、余热锅炉8和多级蒸发器10中结垢和腐蚀装置。
参见图2，本发明实施例提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的方法，包括如下步骤：
1）经过辐射板集热器23加热后的空气在汽水换热器24内对经过海水净化装置预处理的海水进行一次加热得到低温海水；
2）进入加热炉3内的助燃空气和煤气燃烧产生高温烟气，高温烟气经过空气换热器5和煤气热管换热器7分别与助燃空气和煤气换热后变为低温烟气，低温烟气在余热锅炉8内对低温海水进行二次加热得到高温海水；
3）高温海水进入经真空泵9抽空的多级蒸发器10后，高温海水蒸发形成淡水。
本发明实施例提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的过程具体如下：
待蒸发的海水经过滤器28除去藻类和悬浮物后，由水泵27经水阀26送入加药处理装置25，经加药处理装置25内的活性炭、聚合硫酸铁和乙醇酸钠等絮凝剂和除垢剂进行吸附、沉淀、中和等处理，除去海水中的CaCl2和腐蚀性杂质得到低腐蚀性海水，低腐蚀性海水通过管道进入汽水换热器24；辐射板集热器23收集成品钢坯22表面的辐射热，将空气加热成热空气，热空气自然对流经管道进入汽水换热器24内，对进入汽水换热器24的低腐蚀性海水进行一次加热，得到温度为30～50℃的低温海水，低温海水通过管道进入余热锅炉8。热空气在汽水换热器24中与低腐蚀性海水换热后从烟囱21排出。
来自鼓风机17的助燃空气经空气总阀18进入空气换热器5，与来自加热炉3的高温烟气进行热交换后分别经上空气阀4和下空气阀16，通过均热段第一烧嘴组1、加热段第一烧嘴组2、均热段第二烧嘴组14和加热段第二烧嘴组15进入加热炉3内；煤气经煤气总阀20进入煤气热管换热器7，与来自加热炉3的高温烟气进行热交换后分别经上煤气阀6和下煤气阀19，通过均热段第一烧嘴组1、加热段第一烧嘴组2、均热段第二烧嘴组14和加热段第二烧嘴组15进入加热炉3内，进入加热炉3内的助燃空气和煤气混合燃烧产生温度为800～900℃的高温烟气，产生的高温烟气在第一隔墙12和第二隔墙13的引导烟气流向作用下，绕过第一隔墙12和第二隔墙13进入加热炉3的烟道，高温烟气从加热炉3排出后通过管道进入空气换热器5与经过空气换热器5进入加热炉3的空气进行热交换预热空气，然后高温煤气通过管道进入煤气热管换热器7与经过煤气热管换热器7进入加热炉3的煤气进行热交换预热煤气，高温烟气经过两次的热交换后变为温度200～300℃的低温烟气。低温烟气进入余热锅炉8，对进入余热锅炉8内的低温海水进行二次加热，得到温度为70～90℃高温海水。低温烟气在余热锅炉8内与低温海水换热后从烟囱21排出。
加热炉3内助燃空气和煤气燃烧产生的高温烟气依次经过空气换热器5、煤气热管换热器7、余热锅炉8进行换热变为低温烟气的过程，其烟气温度控制要求如表1所示。
表1加热炉产生的烟气的温度控制要求
高温海水进入多级蒸发器10后，多级蒸发器10由真空泵9抽空，高温海水低压蒸发、冷凝后变为40～50℃淡水，形成的淡水经出水阀11输出供钢厂循环使用。
本发明实施例提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的过程中，海水的温度与主要成分的控制要求如表2所示。
表2海水的温度与主要成分控制要求
通过表2可以看出，净化后的海水经过气水换热器进行一次加热后温度能达到30～50℃，再经过余热锅炉进行二次加热后温度能达到70～90℃，最后70～90℃的海水进入多级蒸发器在减压的条件下蒸发冷凝能够得到40～50℃的淡水，供钢厂自身使用。
本发明提供的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置及其方法，结合轧钢***低温余热的资源情况，回收利用了加热炉产生的高温烟气预热助燃空气和煤气后的低温余热，并回收利用成品钢坯表面的辐射热，分级加热海水，实现海水多级蒸发和生产淡水过程，最大限度地降低了轧钢工序的能耗，实现了钢铁资源的合理优化利用。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，其特征在于：包括连接有真空泵(9)的多级蒸发器(10)、与所述多级蒸发器(10)连接的余热锅炉(8)、依次通过空气换热器(5)和煤气热管换热器(7)与所述余热锅炉(8)连接的加热炉(3)、与所述余热锅炉(8)连接的汽水换热器(24)、及与所述汽水换热器(24)连接的辐射板集热器(23)和海水净化装置，所述加热炉(3)的一侧设置有供助燃空气和煤气进入所述加热炉(3)的均热段第一烧嘴组(1)和加热段第一烧嘴组(2)，所述加热炉(3)的另一侧设置有供助燃空气和煤气进入所述加热炉(3)的均热段第二烧嘴组(14)和加热段第二烧嘴组(15)，所述加热炉(3)内部设置有第一隔墙(12)和第二隔墙(13)。
2.根据权利要求1所述的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，其特征在于：所述海水净化装置包括与所述汽水换热器(24)连接的加药处理装置(25)、与所述加药处理装置(25)连接的水泵(27)、及与所述水泵(27)连接的过滤器(28)。
3.根据权利要求1所述的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，其特征在于：所述空气换热器(5)连接有用于将助燃空气经过所述空气换热器(5)压入所述加热炉(3)内的鼓风机(17)。
4.根据权利要求1所述的利用轧钢低温余热实现海水淡化的装置，其特征在于：所述辐射板集热器(23)设置在成品钢坯(22)的上方，用于回收成品钢坯(22)表面的辐射热。
5.一种利用权利要求1所述装置实现海水淡化的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)经过所述辐射板集热器(23)加热后的空气在所述汽水换热器(24)内对经过所述海水净化装置预处理的海水进行一次加热得到低温海水；
2)所述加热炉(3)内的助燃空气和煤气燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经过空气换热器(5)和煤气热管换热器(7)分别与助燃空气和煤气换热后变为低温烟气，所述低温烟气在所述余热锅炉(8)内对所述低温海水进行二次加热得到高温海水；
3)所述高温海水进入经所述真空泵(9)抽空的所述多级蒸发器(10)后，低压蒸发形成淡水。
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