高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，包括重力旋風(fēng)除塵器、承壓式余熱鍋爐、干法布袋除塵器、TRT透平發(fā)電機組和汽輪發(fā)電機組及集汽汽包。重力旋風(fēng)除塵器分別與鋼鐵冶煉高爐及承壓式余熱鍋爐連通，承壓式余熱鍋爐引出的煤氣通過管道進入干法布袋除塵器后送入TRT透平發(fā)電機組發(fā)電。承壓式余熱鍋爐與高爐煤氣進行熱交換產(chǎn)生的蒸汽先匯集至集汽汽包中，再經(jīng)高溫過熱器和低溫過熱器進行蒸汽過熱，然后送往汽輪機組發(fā)電。承壓式余熱鍋爐內(nèi)有膜式水冷壁來吸收高爐煤氣中的顯熱，同時形成沉降式冷卻室，有效解決煤氣含塵引起的受熱面結(jié)焦積灰問題，能使系統(tǒng)更進一步回收現(xiàn)有技術(shù)中浪費的高溫煤氣顯熱，大大提高了余熱余能回收效率。
【專利說明】高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高爐煤氣余壓余熱回收系統(tǒng)，具體涉及一種同時回收高爐煤氣的余熱和余壓分別發(fā)電的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國約有高爐1200多座，隨著裝備水平大型化，在冶煉過程中，會伴生出大量的含CO氣體的高溫高壓煤氣，煤氣量可達(dá)37萬?38萬Nm3 /h,高爐出口煤氣溫度達(dá)700?800°C，高爐煤氣壓力達(dá)到?300KPa。
[0003]現(xiàn)階段，我國的高溫高壓煤氣的余熱利用途徑僅采用除塵后的凈煤氣送TRT透平裝置發(fā)電，而高爐煤氣高溫顯熱未得到有效利用。主要采用人字型管道自然降溫，然后濕法除塵或干法除塵，除塵后的凈煤氣送TRT透平裝置發(fā)電，從TRT透平裝置出來的低參數(shù)凈煤氣返回鋼鐵工藝回用。由于濕法除塵后的凈煤氣溫度只有?80°C，對后續(xù)的TRT透平裝置發(fā)電帶來不利影響，發(fā)電效率較低，逐步被干法除塵所替代。高爐煤氣采用干法除塵比濕法除塵可以使發(fā)電量提高?30%，且煤氣溫度每升高10°C，會使TRT發(fā)電透平機效率提高10%。但溫度的提高有一定的限制，由于干法除塵采用的布袋除塵器入口溫度最高不能超過250°C，煤氣溫度如果高于250°C會使布袋變脆，甚至燒損。因此，250°C以上的高爐煤氣高溫顯熱得不到有效利用，此高溫高壓煤氣的余熱余能有效利用是亟待解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種同時能回收高爐煤氣的余壓和余熱分別發(fā)電的高回收率利用系統(tǒng)。
[0005]本實用新型公開的這種高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，包括干法布袋除塵器和TRT透平發(fā)電機組，干法布袋除塵器與鋼鐵冶煉高爐的煤氣出口連通，干法布袋除塵器的煤氣出口與TRT透平發(fā)電機組連通。該系統(tǒng)還包括重力旋風(fēng)除塵器、承壓式余熱鍋爐、集汽汽包和汽輪發(fā)電機組，重力旋風(fēng)除塵器和承壓式余熱鍋爐依次連接于所述鋼鐵冶煉高爐的煤氣出口和干法布袋除塵器之間，集汽汽包與承壓式余熱鍋爐連通先收集其產(chǎn)生的蒸汽，其內(nèi)的蒸汽再通過管道返回承壓式余熱鍋爐內(nèi)形成過熱蒸汽后送往汽輪機組發(fā)電。
[0006]所述承壓式余熱鍋爐包括第一至第四依次連通的承壓式冷卻罐，每個承壓式冷卻罐均包括由圓筒體和焊接于其兩端的橢圓形封頭組成的罐體，罐體內(nèi)有與圓筒體共軸向中心線的圓環(huán)形的膜式水冷壁，罐體的下端有與膜式水冷壁連通的灰斗；其中第二承壓式冷卻罐的膜式水冷壁內(nèi)腔中從下往上依次布置有第一蒸發(fā)器、高溫過熱器和低溫過熱器，第一蒸發(fā)器獨立布置，高溫過熱器和低溫過熱器之間通過減溫器及管道連通，第三承壓式冷卻罐的膜式水冷壁內(nèi)腔中布置有第二蒸發(fā)器，第四承壓式冷卻罐的膜式水冷壁內(nèi)腔中布置有上下兩個獨立的省煤器。
[0007]所述第一承壓式冷卻罐的罐體上端中心位置處豎直焊接有高爐煤氣入口接管，該接管通過人字形管道與所述旋風(fēng)除塵器的煤氣出口連通，罐體的下端通過往上傾斜的連通管與所述第二承壓式冷卻罐的下端連通，將其膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣導(dǎo)入第二承壓式冷卻罐中。
[0008]所述第二承壓式冷卻罐罐體的上端通過往下傾斜的連通管與所述第三承壓式冷卻罐的上端連通，將其膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣導(dǎo)入第三承壓式冷卻罐中；所述第一蒸發(fā)器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包，高溫過熱器和低溫過熱器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述汽輪發(fā)電機組。
[0009]所述第三承壓式冷卻罐罐體的下端通過往上傾斜的連通管與所述第四承壓式冷卻罐的下端連通，將其膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣導(dǎo)入第四承壓式冷卻罐中；所述第二蒸發(fā)器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
[0010]所述第四承壓式冷卻罐罐體的上端有冷卻后的煤氣出口接管，該接管通過管道與所述干法布袋除塵器連通，所述省煤器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
[0011]所述膜式水冷壁吸收高爐煤氣的顯熱后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
[0012]所述集汽汽包的蒸汽出管與所述低溫過熱器的蒸汽入口連通，所述高溫過熱器的蒸汽出口通過管道與所述汽輪發(fā)電機組連通，將其管內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的過熱蒸汽送往汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
[0013]所述連通管相對水平面的傾斜角大于45°，以防止管內(nèi)積灰。
[0014]所述圓筒體的外壁上部連接有懸吊式支撐座。采用懸吊方式，保證承壓殼體和其內(nèi)的沉降受熱面能自由膨脹，從而保證設(shè)備的安全、穩(wěn)固。
[0015]本實用新型的工作原理如下:鋼鐵冶煉高爐產(chǎn)生的高爐荒煤氣先通過重力旋風(fēng)除塵器將初步除塵，然后經(jīng)承壓式余熱鍋爐的四組膜式水冷壁受熱面回收煤氣的顯熱產(chǎn)生蒸汽先匯集至集汽汽包中，再經(jīng)高溫過熱器和低溫過熱器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的過熱蒸汽送往汽輪發(fā)電機組發(fā)電，經(jīng)承壓式余熱鍋爐弓I出的半凈化煤氣再經(jīng)干法布袋除塵器除塵后送往TRT膨脹透平發(fā)電機發(fā)電，發(fā)完電后的凈煤氣并入低壓煤氣管網(wǎng)供生產(chǎn)使用。
[0016]本實用新型在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了承壓式余熱鍋爐，能有效承受鋼鐵冶煉高爐排出的高溫、高壓煤氣壓力，各罐體內(nèi)膜式水冷壁結(jié)構(gòu)能有效解決煤氣含塵引起的受熱面結(jié)焦積灰問題，將煤氣出口溫度控制在煤氣含塵熔點溫度以下，能使系統(tǒng)更進一步回收以前得不到回收利用的高溫煤氣顯熱，大大提高了余熱余能回收效率。改變了目前高爐煤氣余熱回收模式，使高爐煤氣余熱余能均得到了高效利用，提高了余熱回收整體熱效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中承壓式余熱鍋爐的放大示意圖(未畫水路及蒸汽管路)。

【具體實施方式】
[0019]如圖1、圖2所示，本實用新型公開的這種高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，包括重力旋風(fēng)除塵器3、承壓式余熱鍋爐4、干法布袋除塵器5、TRT透平發(fā)電機組6和汽輪發(fā)電機組7和蒸汽包8。重力旋風(fēng)除塵器3的煤氣入口和出口分別通過人字形管道2與鋼鐵冶煉高爐I及承壓式余熱鍋爐4連通，承壓式余熱鍋爐4引出的煤氣通過管道與干法布袋除塵器5后送入TRT透平發(fā)電機組6發(fā)電。
[0020]本實施例的承壓式余熱鍋爐4包括相互連通的第一承壓式冷卻罐41、第二承壓式冷卻罐42、第三承壓式冷卻罐43和第四承壓式冷卻罐44。每個冷卻罐的罐體均由圓筒體411和焊接于其兩端的橢圓形封頭412組成，每個罐體內(nèi)均有與圓筒體共軸向中心線的圓環(huán)形的膜式水冷壁413，罐體的下端有與膜式水冷壁413連通的灰斗。
[0021]第二承壓式冷卻罐42的膜式水冷壁內(nèi)腔中從下往上依次布置有獨立的第一蒸發(fā)器421、高溫過熱器422和低溫過熱器423，第一蒸發(fā)器421獨立布置，高溫過熱器422和低溫過熱器423之間通過減溫器及管道連通。第三承壓式冷卻罐43的膜式水冷壁內(nèi)腔中布置有第二蒸發(fā)器431，第四承壓式冷卻罐44的膜式水冷壁內(nèi)腔中布置有上下兩個獨立的省煤器441。第一承壓式冷卻罐41的罐體上端中心位置處豎直焊接有高爐煤氣入口接管，該接管通過人字形管道2與旋風(fēng)除塵器3的煤氣出口連通。第一承壓式冷卻罐41和第二承壓式冷卻罐42的罐體下端灰斗側(cè)壁之間通過往上傾斜的連通管45連通，第二承壓式冷卻罐42罐體的上端通過往下傾斜的連通管45與第三承壓式冷卻罐43的上端連通，第三承壓式冷卻罐43罐體的下端通過往上傾斜的連通管45與第四承壓式冷卻罐44的下端連通，前一個承壓式冷卻罐罐體內(nèi)膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣依次導(dǎo)入后一個相鄰的承壓式冷卻罐中。第四承壓式冷卻罐44罐體的上端有冷卻后的煤氣出口接管，該接管通過管道與干法布袋除塵器連通，將經(jīng)四個受熱面冷卻凈化后的煤氣送入干法布袋除塵器5中進一步除塵，最后凈化煤氣經(jīng)管道送往TRTT透平發(fā)電機組6發(fā)電，高爐煤氣的余壓被充分回收。
[0022]第二承壓式冷卻罐42內(nèi)第一蒸發(fā)器421內(nèi)和第三承壓式冷卻罐43、第二蒸發(fā)器431內(nèi)及第四承壓式冷卻罐44省煤器441內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽，各罐體內(nèi)膜式水冷壁吸收煤氣顯熱產(chǎn)生的蒸汽分別經(jīng)管道送入集汽汽包8內(nèi)，集汽汽包8出來的飽和蒸汽依次經(jīng)過低溫過熱器423和高溫過熱器422與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的過熱蒸汽，然后送往汽輪發(fā)電機組7發(fā)電。
[0023]本實用新型通過在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加承壓式余熱鍋爐，使得系統(tǒng)能回收利用高爐煤氣的余熱和余壓分別發(fā)電，提高高爐煤氣的回收利用率。
[0024]為了防止各連通管45內(nèi)積灰，使連通管45相對水平面的傾斜角大于45°。
[0025]為了保證承壓殼體和其內(nèi)的沉降受熱面能自由膨脹，從而保證設(shè)備的安全、穩(wěn)固，各冷卻罐的罐體采用懸吊方式固定，在各圓筒體的外壁上部連接懸吊式支撐座46。
[0026]本實用新型的工作原理如下:鋼鐵冶煉高爐I產(chǎn)生的高爐荒煤氣先通過重力旋風(fēng)除塵器3將初步除塵，然后經(jīng)承壓式余熱鍋爐4的四組膜式水冷壁受熱面回收煤氣的顯熱產(chǎn)生蒸汽匯集至集汽汽包8中，再經(jīng)高溫過熱器422和低溫過熱器423進行蒸汽過熱，然后送往汽輪發(fā)電機組7發(fā)電，經(jīng)承壓式余熱鍋爐4引出的半凈化煤氣再經(jīng)干法布袋除塵器5除塵后送往TRT透平發(fā)電機組6發(fā)電，發(fā)完電后的凈煤氣并入低壓煤氣管網(wǎng)供生產(chǎn)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，包括干法布袋除塵器和TRT透平發(fā)電機組，干法布袋除塵器與鋼鐵冶煉高爐的煤氣出口連通，干法布袋除塵器的煤氣出口與TRT透平發(fā)電機組連通，其特征在于:該系統(tǒng)還包括重力旋風(fēng)除塵器、承壓式余熱鍋爐、集汽汽包和汽輪發(fā)電機組，重力旋風(fēng)除塵器和承壓式余熱鍋爐依次連接于所述鋼鐵冶煉高爐的煤氣出口和干法布袋除塵器之間，集汽汽包與承壓式余熱鍋爐連通先收集其產(chǎn)生的蒸汽，其內(nèi)的蒸汽再通過管道返回承壓式余熱鍋爐內(nèi)形成過熱蒸汽后送往汽輪機組發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述承壓式余熱鍋爐包括第一至第四依次連通的承壓式冷卻罐，每個承壓式冷卻罐均包括由圓筒體和焊接于其兩端的橢圓形封頭組成的罐體，罐體內(nèi)有與圓筒體共軸向中心線的圓環(huán)形的膜式水冷壁，罐體的下端有與膜式水冷壁連通的灰斗；其中第二承壓式冷卻罐的膜式水冷壁內(nèi)腔中從下往上依次布置有第一蒸發(fā)器、高溫過熱器和低溫過熱器，第一蒸發(fā)器獨立布置，高溫過熱器和低溫過熱器之間通過減溫器及管道連通，第三承壓式冷卻罐的膜式水冷壁內(nèi)腔中布置有第二蒸發(fā)器，第四承壓式冷卻罐的膜式水冷壁內(nèi)腔中布置有上下兩個獨立的省煤器。
3.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述第一承壓式冷卻罐的罐體上端中心位置處豎直焊接有高爐煤氣入口接管，該接管通過人字形管道與所述旋風(fēng)除塵器的煤氣出口連通，罐體的下端通過往上傾斜的連通管與所述第二承壓式冷卻罐的下端連通，將其膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣導(dǎo)入第二承壓式冷卻罐中。
4.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述第二承壓式冷卻罐罐體的上端通過往下傾斜的連通管與所述第三承壓式冷卻罐的上端連通，將其膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣導(dǎo)入第三承壓式冷卻罐中；所述第一蒸發(fā)器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
5.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述第三承壓式冷卻罐罐體的下端通過往上傾斜的連通管與所述第四承壓式冷卻罐的下端連通，將其膜式水冷壁內(nèi)腔中冷卻后的煤氣導(dǎo)入第四承壓式冷卻罐中；所述第二蒸發(fā)器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
6.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述第四承壓式冷卻罐罐體的上端有冷卻后的煤氣出口接管，該接管通過管道與所述干法布袋除塵器連通，所述省煤器內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
7.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述膜式水冷壁吸收高爐煤氣的顯熱后產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)管道送往所述集汽汽包。
8.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述集汽汽包的蒸汽出管與所述低溫過熱器的蒸汽入口連通，所述高溫過熱器的蒸汽出口通過管道與所述汽輪發(fā)電機組連通，將其管內(nèi)與煤氣進行熱交換后產(chǎn)生的過熱蒸汽送往汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
9.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述連通管相對水平面的傾斜角大于45°。
10.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓余熱利用系統(tǒng)，其特征在于:所述圓筒體的外壁上部連接有懸吊式支撐座。
【文檔編號】F27D17/00GK203855595SQ201420099782
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】劉國雄 申請人:長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司