一種加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)及方法，在加熱爐煙道上增設(shè)重力除塵器、過熱蒸汽發(fā)生裝置、燃燒器、余熱鍋爐，并外連汽輪發(fā)電機。高溫?zé)煔馀c進入過熱蒸汽發(fā)生裝置的加熱爐汽包的飽和蒸汽換熱，產(chǎn)生過熱蒸汽作為發(fā)電補汽；降溫后的煙氣再與空氣、煤氣換熱；待軋時間短，余熱鍋爐煙氣與汽包飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽作為發(fā)動主蒸汽；待軋時間長，燃燒器產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c余熱鍋爐飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽進行發(fā)電。本發(fā)明解決了加熱爐待軋時存在的煙氣量不足問題，不僅可提高熱能綜合利用效率，大幅降低加熱爐排煙溫度；而且能夠減少煤氣放散，有利于節(jié)省能源和環(huán)境保護。
【專利說明】一種加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)窯爐余熱利用領(lǐng)域，尤其涉及一種穩(wěn)定的加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)及其利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，能源問題顯得尤為重要。合理利用冶金企業(yè)自身產(chǎn)生的大量豐富余熱余能資源已成為亟待解決的問題。冶金企業(yè)軋鋼工序中加熱爐是耗能較大的設(shè)備之一，在我國加熱爐所用能量約占全國總用能量的20%。加熱爐通過燃料燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能來滿足各鋼種加熱工藝的要求。燃燒生成的煙氣排出爐外時,帶走了大約30%?70%的熱量，極大地降低了加熱爐的熱利用率。所以充分、有效地回收利用加熱爐煙氣余熱帶走的熱量，不僅可以大幅度降低加熱爐系統(tǒng)能耗，還能夠提高加熱爐熱利用率。
[0003]目前，對加熱爐煙氣的余熱利用方式大多是在水平煙道內(nèi)放置I?2組空氣換熱器，在空氣換熱器后再加一組煤氣換熱器對空煤氣進行預(yù)熱來回收加熱爐煙氣余熱，但即使是這樣經(jīng)過換熱器后煙氣的溫度依然在400°C左右。因此，國內(nèi)外研制開發(fā)新技術(shù)來降低煙氣排放溫度，降低能耗，提高加熱爐的熱利用率。目前主要有兩種方式:一種是在加熱爐空氣換熱器前安裝蒸汽過熱器(如:一種工業(yè)爐高溫余熱綜合利用的工藝方法，CN200910248810.8)。使加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和蒸汽變成過熱蒸汽，帶動汽輪機做功發(fā)電。由于加熱爐生產(chǎn)過程產(chǎn)量易發(fā)生波動，汽化冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)的飽和蒸汽也易發(fā)生波動，從而降低了發(fā)電效率，影響了發(fā)電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。另一種是在加熱爐空氣換熱器前安裝余熱鍋爐(如:一種加熱爐余熱發(fā)電系統(tǒng)及其方法，CN101788233A)，產(chǎn)生飽和蒸汽，再將飽和蒸汽送至過熱蒸汽鍋爐加熱，變成過熱蒸汽帶動汽輪機做功發(fā)電。雖然能夠充分利用進入空氣換熱器前的煙氣余熱產(chǎn)生大量的飽和蒸汽，但這部分蒸汽參數(shù)較低不能直接用來發(fā)電，還需要再次加熱變成過熱蒸汽。這種方法煙氣余熱利用效率較低，增加了系統(tǒng)運行、維護成本。此外，加熱爐煙氣中含有大量的粉塵，以上兩種方式均沒有安裝煙氣除塵裝置，勢必會造成煙氣中的粉塵顆粒吸附在過熱器或者鍋爐爐壁上，降低鍋爐換熱效率，影響鍋爐壽命。而最主要的問題是加熱爐待軋時，由于爐內(nèi)熱負荷降低，煙氣量減少，加熱爐煙氣余熱回收裝置產(chǎn)生的蒸汽量減少，發(fā)電量也隨之下降，不能保證煙氣余熱回收裝置穩(wěn)定運行。此時，由于加熱爐使用的燃料量減少，勢必造成軋鋼系統(tǒng)煤氣過剩，使這部分煤氣不能得到較為合理的利用，只能放散，浪費了大量能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決加熱爐待軋時存在的煤氣放散問題，進而提供一種能充分有效回收利用加熱爐煙氣帶走的大量余熱余能資源，大幅降低加熱爐排煙溫度，提高熱能綜合利用效率，且保證加熱爐煙氣余熱回收系統(tǒng)穩(wěn)定運行的加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)及方法。
[0005]為此，本發(fā)明所采取的解決方案是: 一種加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)，包括加熱爐11、通過除氧水管道和汽水混合物管道與加熱爐11連接的加熱爐汽包5、通過除氧水管道與加熱爐汽包5連接的除氧器3、與煙道14連接的空氣換熱器(6)、煤氣換熱器(7)、煙道閘板(8)、排煙風(fēng)機9及煙囪10，其特征是:在加熱爐11尾部煙道14沿?zé)煔饬鲃臃较蛏弦来尾贾弥亓Τ龎m器4、過熱蒸汽發(fā)生裝置
1、燃燒器12、余熱鍋爐2。過熱蒸汽發(fā)生裝置I通過過熱蒸汽管道15連接汽輪發(fā)電機13，汽輪發(fā)電機13還與余熱鍋爐2連接。
[0006]燃燒器12中的煤氣來自煤氣管網(wǎng)，燃燒后為煙氣補充熱量。加熱爐11待軋過程需要的燃料量較少，產(chǎn)生的煙氣量也相應(yīng)減少，煙氣帶出的熱量較加熱爐正常生產(chǎn)時帶出的熱量大幅降低。為了保證煙氣余熱裝置正常運行，需要利用燃燒器12向煙道14內(nèi)補充一部分熱量。同時，也可以減少由于待軋造成的富裕煤氣放散。
[0007]—種加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂梅椒?，其具體工藝過程為:
加熱爐汽包5內(nèi)的飽和蒸汽很少一部分進入過熱蒸汽發(fā)生裝置1，大部分進入余熱鍋爐2 ;加熱爐11產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，依靠排煙風(fēng)機9提供的動力，進入重力除塵器4，被除去大顆粒粉塵后的高溫?zé)煔膺M入過熱蒸汽發(fā)生裝置I。高溫?zé)煔馀c進入過熱蒸汽發(fā)生裝置I內(nèi)的來自加熱爐汽包5的少量飽和蒸汽換熱，產(chǎn)生合格的過熱蒸汽，這部分過熱蒸汽作為汽輪發(fā)電機13的補汽送至汽輪發(fā)電機13的低壓級。煙氣溫度降低；降溫后的煙氣進入空氣換熱器6和煤氣換熱器7，與空氣、煤氣依次換熱。加熱爐11待軋時煙道閘板8的開度是由待軋時間決定的，如果待軋時間較短，煙道閘板8開度較大，為保證加熱爐11煙氣余熱回收系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，需要燃燒器12向煙道內(nèi)補充一部分熱量，然后煙氣進入余熱鍋爐2，與余熱鍋爐2內(nèi)來自加熱爐汽包5的大量飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽。過熱蒸汽作為汽輪發(fā)電機13的主蒸汽送至汽輪機13的高壓級，主蒸汽與補汽一同帶動汽輪發(fā)電機13做功發(fā)電。如果待軋時間較長，煙道閘板8開啟度較小或者接近關(guān)閉，為保證加熱爐11的煙氣余熱回收裝置正常運轉(zhuǎn)，利用燃燒器12燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，與余熱鍋爐2內(nèi)來自加熱爐汽包5的大量飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽。過熱蒸汽與過熱蒸汽發(fā)生裝置I產(chǎn)生的過熱蒸汽一同被送至汽輪發(fā)電機13做功發(fā)電。煙氣溫度降低至150?200°C之間，經(jīng)由煙囪10排出。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明從根本上解決了已有技術(shù)存在的加熱爐待軋時由于煙氣量不足，而導(dǎo)致的煙氣余熱裝置不能穩(wěn)定運行的問題，不僅可以省去煙道中為保證空氣換熱裝置正常工作所需的摻冷風(fēng)裝置，充分有效回收利用加熱爐煙氣帶走的大量余熱余能資源，提高熱能綜合利用效率，大幅降低加熱爐排煙溫度；而且能夠減少煤氣放散，有利于節(jié)省能源和環(huán)境保護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)構(gòu)成示意圖。
[0010]圖中:1 一過熱蒸汽發(fā)生裝置，2—余熱鍋爐，3—除氧器，4一重力除塵器，5—加熱爐汽包，6—空氣換熱器，7—煤氣換熱器，8—煙道閘板，9一排煙風(fēng)機，10—煙囪，11 一加熱爐，12一燃燒器，13一汽輪發(fā)電機，14一煙道,15一過熱蒸汽管道。
【具體實施方式】
[0011]由圖1可見，本發(fā)明加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)是在原有加熱爐11、通過除氧水管道和汽水混合物管道與加熱爐11連接的加熱爐汽包5、通過除氧水管道與加熱爐汽包5連接的除氧器3以及與煙道14連接的空氣換熱器6、煤氣換熱器7、煙道閘板8、排煙風(fēng)機9和煙囪10的基礎(chǔ)上，又在加熱爐11尾部煙道14沿?zé)煔饬鲃臃较蛏弦来卧鲈O(shè)了重力除塵器4、過熱蒸汽發(fā)生裝置1、燃燒器12、余熱鍋爐2。同時，過熱蒸汽發(fā)生裝置I通過過熱蒸汽管道15連接汽輪發(fā)電機13，汽輪發(fā)電機13還與余熱鍋爐2連接。
[0012]本發(fā)明加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂梅椒ǖ木唧w工藝過程為:
加熱爐汽包5內(nèi)的飽和蒸汽很少一部分進入過熱蒸汽發(fā)生裝置1，大部分進入余熱鍋爐2 ;加熱爐11產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，依靠排煙風(fēng)機9提供的動力，進入重力除塵器4，被除去大顆粒粉塵后的高溫?zé)煔膺M入過熱蒸汽發(fā)生裝置I。高溫?zé)煔馀c進入過熱蒸汽發(fā)生裝置I內(nèi)的來自加熱爐汽包5的少量飽和蒸汽換熱，產(chǎn)生合格的過熱蒸汽，這部分過熱蒸汽作為汽輪發(fā)電機13的補汽送至汽輪發(fā)電機13的低壓級。煙氣溫度降低；降溫后的煙氣進入空氣換熱器6和煤氣換熱器7，與空氣、煤氣依次換熱。加熱爐11待軋時煙道閘板8的開度是由待軋時間決定的，如果待軋時間較短，煙道閘板8開度較大，為保證加熱爐11煙氣余熱回收系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，需要燃燒器12向煙道內(nèi)補充一部分熱量，然后煙氣進入余熱鍋爐2，與余熱鍋爐2內(nèi)來自加熱爐汽包5的大量飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽。過熱蒸汽作為汽輪發(fā)電機13的主蒸汽送至汽輪機13的高壓級，主蒸汽與補汽一同帶動汽輪發(fā)電機13做功發(fā)電。如果待軋時間較長，煙道閘板8開啟度較小或者接近關(guān)閉，為保證加熱爐11的煙氣余熱回收裝置正常運轉(zhuǎn)，利用燃燒器12燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓c余熱鍋爐2內(nèi)來自加熱爐汽包5的大量飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽。過熱蒸汽與過熱蒸汽發(fā)生裝置I產(chǎn)生的過熱蒸汽一同被送至汽輪發(fā)電機13做功發(fā)電。煙氣溫度降低至150?200°C之間，經(jīng)由煙囪10排出。
[0013]下面，結(jié)合加熱爐生產(chǎn)實際，給出具體的工藝參數(shù)和實施效果。
[0014]1、一座產(chǎn)量為270t/h的大型連續(xù)式加熱爐，正常生產(chǎn)時需要燃料量大約50000Nm3/h,產(chǎn)生的煙氣量約為144330Nm3/h，加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)的飽和蒸汽量大約是12t/h，壓力在1.4MPa左右，本發(fā)明加熱爐煙氣余熱利用系統(tǒng)大約可產(chǎn)生參數(shù)為1.3MPa、340°C的過熱蒸汽12t/h，發(fā)電量約為1142kW。
[0015]2、一座產(chǎn)量為270t/h的大型連續(xù)式加熱爐，待軋30分鐘時需要燃料量大約40000Nm3/h，產(chǎn)生的煙氣量大約為120000 Nm3/h。此時煙道閘板開度大約為30%，大約需要補充7525Nm3/h煤氣量，可以滿足加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)生產(chǎn)的飽和蒸汽量大約是12t/h，壓力在1.4MPa左右，本發(fā)明加熱爐煙氣余熱利用系統(tǒng)產(chǎn)生參數(shù)為1.3MPa、340°C的過熱蒸汽12t/h，發(fā)電量約為1142kW。
[0016]3、一座產(chǎn)量為270t/h的大型連續(xù)式加熱爐，待軋120分鐘時需要燃料量大約12500Nm3/h，產(chǎn)生的煙氣量大約為37500 Nm3/h。此時煙道閘板開度接近關(guān)閉，大約需要消耗10026Nm3/h煤氣量，可以滿足加熱爐煙氣余熱利用系統(tǒng)產(chǎn)生參數(shù)為1.3MPa、340°C的過熱蒸汽12t/h，發(fā)電量約為1142kW。
【權(quán)利要求】
1.一種加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)，包括加熱爐(11)、通過除氧水管道和汽水混合物管道與加熱爐(11)連接的加熱爐汽包(5)、通過除氧水管道與加熱爐汽包(5)連接的除氧器(3)、與煙道(14)連接的空氣換熱器(6)、煤氣換熱器(7)、煙道閘板(8)、排煙風(fēng)機(9)及煙? (10)，其特征在于:在加熱爐(11)尾部煙道(14)沿?zé)煔饬鲃臃较蛏弦来尾贾弥亓Τ龎m器(4)、過熱蒸汽發(fā)生裝置(I)、空氣換熱器(6)、煤氣換熱器(7)、煙道閘板(8)、燃燒器(12)、余熱鍋爐(2)，過熱蒸汽發(fā)生裝置(I)通過過熱蒸汽管道(15)連接汽輪發(fā)電機(13)，汽輪發(fā)電機(13 )還與余熱鍋爐(2 )連接。
2.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述加熱爐高溫?zé)煔庥酂崂孟到y(tǒng)的方法，其特征在于，具體工藝過程為: 加熱爐汽包(5)內(nèi)的飽和蒸汽很少一部分進入過熱蒸汽發(fā)生裝置(1)，大部分進入余熱鍋爐(2);加熱爐(11)產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，依靠排煙風(fēng)機(9)提供的動力，進入重力除塵器(4)，被除去大顆粒粉塵后的高溫?zé)煔膺M入過熱蒸汽發(fā)生裝置(I);高溫?zé)煔馀c進入過熱蒸汽發(fā)生裝置(I)內(nèi)的來自加熱爐汽包(5)的少量飽和蒸汽換熱，產(chǎn)生合格的過熱蒸汽，這部分過熱蒸汽作為汽輪發(fā)電機(13)的補汽送至汽輪發(fā)電機(13)的低壓級；煙氣溫度降低；降溫后的煙氣進入空氣換熱器(6)和煤氣換熱器(7)，與空氣、煤氣依次換熱；加熱爐(11)待軋時煙道閘板(8)的開度是由待軋時間決定的，如果待軋時間較短，煙道閘板(8)開度較大，為保證加熱爐(11)煙氣余熱回收系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，需要燃燒器(12)向煙道內(nèi)補充一部分熱量，然后煙氣進入余熱鍋爐(2)，與余熱鍋爐(2)內(nèi)來自加熱爐汽包(5)的大量飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽；過熱蒸汽作為汽輪發(fā)電機(13)的主蒸汽送至汽輪機(13)高壓級，主蒸汽與補汽一同帶動汽輪發(fā)電機(13)做功發(fā)電；如果待軋時間較長，煙道閘板(8)開啟度較小或者接近關(guān)閉，為保證加熱爐(11)的煙氣余熱回收裝置正常運轉(zhuǎn)，利用燃燒器(12)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，與余熱鍋爐(2)內(nèi)來自加熱爐汽包(5)的大量飽和蒸汽換熱，生成過熱蒸汽；過熱蒸汽與過熱蒸汽發(fā)生裝置(I)產(chǎn)生的過熱蒸汽一同被送至汽輪發(fā)動機(13)做功發(fā)電；煙氣溫度降低至150?200°C之間，經(jīng)由煙囪(10)排出。
【文檔編號】F22B1/18GK103471408SQ201310404492
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】賈振, 林科, 李衛(wèi)東, 李叢康, 馬光宇, 張?zhí)熨x, 劉常鵬 申請人:鞍鋼股份有限公司