專利名稱：燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱回收方法，特別是一種將燒結(jié)礦冷卻廢氣全
部用于常規(guī)發(fā)電鍋爐助燃的燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
目前，回收燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱的方法有兩種，一是蒸汽回收法用燒結(jié)礦冷
卻廢氣加熱鍋爐給水產(chǎn)生低壓蒸汽，低壓蒸汽供給工藝及生活用汽。二是動(dòng)力回收法用燒
結(jié)礦冷卻廢氣加熱鍋爐給水，利用其低溫余熱產(chǎn)生的低壓蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。 由于蒸汽回收法工藝簡(jiǎn)單、投資較少，是目前應(yīng)用率最高的燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫
余熱回收方法，但由于燒結(jié)工序用汽參數(shù)較低、用汽量較小，且生活用汽又具有季節(jié)性或不
連續(xù)性，生產(chǎn)中存在余熱品位在利用過程中被降低的情況，且存在蒸汽產(chǎn)率偏低或由于蒸
汽用不完而大量放散的情況。統(tǒng)計(jì)表明，該回收工藝中的燒結(jié)礦冷卻廢氣平均余熱回收率
不超過40%。
動(dòng)力回收工藝存在以下缺點(diǎn) (1)由于燒結(jié)礦冷卻廢氣參數(shù)(廢氣溫度、廢氣流量)的波動(dòng)幅度較大，所以燒結(jié) 礦冷卻廢氣低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低，停機(jī)率、低負(fù)荷率，尤其是低壓系統(tǒng)失效率較 高，甚至存在低壓系統(tǒng)完全停用的情況，從而導(dǎo)致燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的實(shí) 際經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。 (2)由于燒結(jié)礦冷卻廢氣溫度較低(一般只有300-36(TC )，所以由燒結(jié)礦冷卻 廢氣余熱鍋爐產(chǎn)生的主蒸汽參數(shù)也較低，導(dǎo)致燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力循 環(huán)效率較低，且由于燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱鍋爐排煙溫度較高，所以，燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱鍋 爐對(duì)燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱的回收率也較低。盡管目前的燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱發(fā) 電系統(tǒng)均采用了雙壓系統(tǒng)，但燒結(jié)礦冷卻廢氣低壓余熱發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際熱力循環(huán)效率只有 23% _28%，對(duì)燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱的回收率只有60%左右，因此，綜合熱電效率(熱 電效率=余熱回收率*熱力循環(huán)效率)只有13. 8%-16.8%。況且該數(shù)據(jù)還未考慮燒結(jié)礦 冷卻廢氣低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的停機(jī)率、低負(fù)荷率、低壓系統(tǒng)失效率。 根據(jù)以上分析，公知的燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱動(dòng)力回收工藝本身尚不是十分完 善，存在著余熱回收率及熱力循環(huán)效率低下，發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問題，嚴(yán)重制約了燒結(jié)礦 冷卻廢氣低溫余熱動(dòng)力回收工藝的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)理論計(jì)算，噸燒結(jié)礦冷卻廢氣攜帶低溫余 熱量折算成電量可達(dá)150-200KW h，而公知的燒結(jié)礦冷卻廢氣低壓余熱發(fā)電系統(tǒng)的理論年 平均噸燒結(jié)礦冷卻廢氣電力回收量只有15-18KW h，考慮燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱發(fā)電系 統(tǒng)的停機(jī)率、低負(fù)荷率、低壓系統(tǒng)失效率后，上述電力回收量還會(huì)有所下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決已有技術(shù)之缺陷，而提供一種可以大幅度提高燒結(jié)礦冷卻廢氣低 溫余熱發(fā)電系統(tǒng)余熱回收率、熱力循環(huán)效率及發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置。 本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是一種燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置，
包括構(gòu)成常規(guī)燃料鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)電鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、循
環(huán)水泵、冷卻塔、補(bǔ)水泵、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、引風(fēng)機(jī)、煙閨，它還包括燒
結(jié)礦冷卻廢氣收集器和廢氣加壓器，所述燒結(jié)礦冷卻廢氣收集器置于燒結(jié)機(jī)上方，其廢氣
輸出管道連接于發(fā)電鍋爐燃燒室，該廢氣輸出管道上設(shè)置有廢氣加壓器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有 ①燒結(jié)礦冷卻廢氣的余熱回收率可以大幅度提高。 在常規(guī)的純?nèi)几郀t煤氣發(fā)電系統(tǒng)中，進(jìn)入系統(tǒng)的助燃空氣是環(huán)境溫度下的空氣， 燃燒產(chǎn)物獲得的熱量基本上全部是來自燃料的化學(xué)熱。在本發(fā)明中，將帶有大量顯熱的燒 結(jié)冷卻廢氣直接送入鍋爐中助燃。則在工質(zhì)吸熱量一定的情況下，相當(dāng)于用廢氣攜帶的全 部物理顯熱替代部分高爐煤氣的化學(xué)熱。因此，燒結(jié)冷卻廢氣全助燃發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)Y(jié) 礦冷卻廢氣低溫余熱全部回收利用，因此本發(fā)明工藝可以將余熱回收率提高到100%。
②結(jié)礦冷卻廢氣的余熱品位可以大幅度提高。 燒結(jié)礦冷卻廢氣全部用于助燃，可以使燃料的理論燃燒溫度提高15(TC左右，即通 過燃燒過程，將低品位的燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱轉(zhuǎn)化為高品位的燃燒產(chǎn)物顯熱。根據(jù)工程熱 力學(xué)原理可知，熱能的品位與溫度有關(guān)，溫度越高，火用越高，熱能品位越高。
③發(fā)電系統(tǒng)基本郎肯循環(huán)效率大幅度提高。 公知的純低溫余熱發(fā)電循環(huán)的循環(huán)質(zhì)量很差，基本郎肯循環(huán)效率一般只有 23% _25%。在燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電系統(tǒng)中，由于燒結(jié)余熱進(jìn)入了常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的 熱力循環(huán)，所以余熱以常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的熱力循環(huán)效率向電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此，在發(fā)明系統(tǒng) 中，余熱的基本郎肯循環(huán)效率可達(dá)35%以上，比公知純低溫余熱發(fā)電循環(huán)的循環(huán)效率提高 10% -13%。
可以節(jié)省巨額一次性投資及寶貴的土地資源。 燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是將分置的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)
燃料發(fā)電系統(tǒng)耦合成為單一的發(fā)電系統(tǒng)，與原來分置式發(fā)電系統(tǒng)相比，本發(fā)明取消了原純
低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中用于工質(zhì)發(fā)電循環(huán)的余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、除氧器、各種泵類、
汽水管網(wǎng)、水處理設(shè)備、配電系統(tǒng)及相應(yīng)的控制系統(tǒng)等幾乎所有的設(shè)備。所以，燒結(jié)冷卻廢
氣全助燃發(fā)電系統(tǒng)可節(jié)約幾乎整個(gè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資費(fèi)用，節(jié)約資金額度
十分巨大。同時(shí)，兩套系統(tǒng)的合并可以節(jié)省廠區(qū)寶貴的土地資源及土建費(fèi)用。 ⑤可以大幅度降低發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。 燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電工藝與分置式發(fā)電工藝相比，采用高溫空氣助燃可以 節(jié)省大量的燃料費(fèi)用的同時(shí)，通過煙氣量的下降及空氣消耗系數(shù)的降低，使鍋爐排煙熱損 失及化學(xué)不完全燃燒熱損失降低，提高了鍋爐熱效率，進(jìn)一步降低了燃料消耗量。據(jù)測(cè)算， 在燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱全回收耦合助燃發(fā)電系統(tǒng)中，鍋爐的燃料消耗量比同容量的常 規(guī)純?nèi)桓郀t煤氣鍋爐的燃料消耗量可以降低15%左右。另外，在燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)
電系統(tǒng)中，取消了原純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的所有水泵，而純?nèi)桓郀t煤氣發(fā)電系統(tǒng)的水泵的 功率基本沒有變化，相當(dāng)于將純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的所有水泵的電耗節(jié)省下來。因此，發(fā)明
工藝比分置式發(fā)電工藝的運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低。
⑥可以大幅度降低發(fā)電系統(tǒng)的管理費(fèi)用。 與分置式發(fā)電系統(tǒng)相比，兩套發(fā)電系統(tǒng)耦合合并為一套系統(tǒng)，生產(chǎn)、管理崗位設(shè)置 可以適當(dāng)合并，管理費(fèi)用大幅度降低。 根據(jù)上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析，本發(fā)明通過對(duì)分置系統(tǒng)的耦合合并，可以節(jié)約巨額一次 性投資及廠區(qū)寶貴的土地資源，大幅度度降低運(yùn)行費(fèi)用、管理費(fèi)用，最大程度的提高發(fā)電系 統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、安全性，并大幅度降低系統(tǒng)的事故率。根據(jù)計(jì)算，同樣的余熱數(shù)量及 品位，余熱在本發(fā)明系統(tǒng)中的發(fā)電量比在公知的純低溫余熱發(fā)電循環(huán)中的發(fā)電量高3倍左 右。因此，本發(fā)明可為企業(yè)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益，為國(guó)家節(jié)能減排事業(yè)做出重大貢獻(xiàn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中燒結(jié)機(jī)1，廢氣收集器2，廢氣加壓器3，燃料供應(yīng)系統(tǒng)4，發(fā)電鍋爐5，蒸汽輪 機(jī)6，發(fā)電機(jī)7，凝汽器8，循環(huán)水泵9，冷卻塔10，補(bǔ)水泵11 ，凝結(jié)水泵12，低壓加熱器13，除 氧器14，給水泵15，引風(fēng)機(jī)16，煙囪17。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本發(fā)明。 參看圖l，一種燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置由常規(guī)燃料鍋爐發(fā)電系統(tǒng)和燒結(jié) 礦冷卻廢氣收集系統(tǒng)組成。 常規(guī)燃料鍋爐發(fā)電系統(tǒng)由燃料供應(yīng)系統(tǒng)4、發(fā)電鍋爐5、蒸汽輪機(jī)6、發(fā)電機(jī)7、凝汽 器8、循環(huán)水泵9、冷卻塔10、補(bǔ)水泵11、凝結(jié)水泵12、低壓加熱器13、除氧器14、給水泵15、 引風(fēng)機(jī)16、煙囪17構(gòu)成。 燒結(jié)礦冷卻廢氣收集系統(tǒng)由燒結(jié)機(jī)1、廢氣收集器2、廢氣加壓器3構(gòu)成。
本裝置中，廢氣收集器2置于燒結(jié)機(jī)1上方，其廢氣輸出管道連接于常規(guī)燃料鍋爐 發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電鍋爐5的燃燒室，在該廢氣輸出管道上裝有廢氣加壓器3。冷空氣穿過燒結(jié) 機(jī)1中的燒結(jié)礦料層形成具有一定溫度的燒結(jié)礦冷卻廢氣，經(jīng)廢氣收集器2收集攜帶著大 量余熱的燒結(jié)礦冷卻廢氣，再經(jīng)廢氣加壓器3加壓后，與燃料供應(yīng)系統(tǒng)4輸送過來的燃料一 起輸送至發(fā)電鍋爐5的爐膛中進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)物在發(fā)電鍋爐5的各組受熱面(爐膛、過熱 器、省煤器)中向循環(huán)工質(zhì)釋放熱量，然后進(jìn)入煤氣預(yù)熱器預(yù)熱煤氣，最后形成排煙，排煙 由引風(fēng)機(jī)16引入煙囪17排入大氣。 本裝置中，循環(huán)工質(zhì)在給水泵15的作用下，進(jìn)入發(fā)電鍋爐5中，在其中的各組受 熱面中吸收預(yù)熱熱、蒸發(fā)熱、過熱熱形成具有一定做功能力的主蒸汽，主蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī) 6進(jìn)行膨脹做功，將蒸汽攜帶的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝啓C(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能，為了減少發(fā)電循環(huán)的冷 源損失，在蒸汽輪機(jī)6的適當(dāng)位置抽汽(其目的是對(duì)給水進(jìn)行回?zé)峒訜?，主蒸汽扣除抽汽 后的蒸汽做功完畢后形成乏汽。同時(shí)，與蒸汽輪機(jī)6同軸的發(fā)電機(jī)7將蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī) 械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并將電能輸送給變電系統(tǒng)。乏汽離開蒸汽輪機(jī)6進(jìn)入凝汽器8，在凝汽器 8中，乏汽向循環(huán)冷卻水放出汽化潛熱后形成冷凝水，冷凝水在凝結(jié)水泵12的作用下離開 凝汽器8。循環(huán)水在凝汽器8中吸收乏汽的汽化潛熱后，在循環(huán)水泵9的作用下進(jìn)入冷卻塔 IO，將所吸熱量釋放到環(huán)境中，之后再次進(jìn)入凝汽器8吸熱，進(jìn)行下一次冷卻循環(huán)。離開凝汽器8的冷凝水首先與補(bǔ)水混合然后進(jìn)入低壓加熱器13，混合水在低壓加熱器13中與來自 蒸汽輪機(jī)6低壓抽汽口的低壓蒸汽混合升溫后進(jìn)入除氧器14種除氧，除氧熱源為來自蒸汽 輪機(jī)6的抽氣，含氧量合格的除氧水在鍋爐給水泵15的作用下再次進(jìn)入發(fā)電鍋爐5進(jìn)行下 一個(gè)發(fā)電熱力循環(huán)。
權(quán)利要求
一種燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置，包括構(gòu)成常規(guī)燃料鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)電鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、循環(huán)水泵、冷卻塔、補(bǔ)水泵、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、引風(fēng)機(jī)、煙囪，其特征在于，它還包括燒結(jié)礦冷卻廢氣收集器和廢氣加壓器，所述燒結(jié)礦冷卻廢氣收集器置于燒結(jié)機(jī)上方，其廢氣輸出管道連接于發(fā)電鍋爐燃燒室，該廢氣輸出管道上設(shè)置有廢氣加壓器。
全文摘要
本發(fā)明涉及燒結(jié)礦冷卻廢氣低溫余熱回收方法，特別是一種燒結(jié)礦冷卻廢氣全助燃發(fā)電裝置。包括構(gòu)成常規(guī)燃料鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)電鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、循環(huán)水泵、冷卻塔、補(bǔ)水泵、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、引風(fēng)機(jī)、煙囪，還包括燒結(jié)礦冷卻廢氣收集器和廢氣加壓器，廢氣收集器置于燒結(jié)機(jī)上方，其廢氣輸出管道連接于發(fā)電鍋爐燃燒室，在廢氣輸出管道上設(shè)置有廢氣加壓器。本裝置優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)礦冷卻廢氣余熱回收率大幅度提高；結(jié)礦冷卻廢氣的余熱品位大幅度提高；發(fā)電系統(tǒng)基本郎肯循環(huán)效率大幅度提高；節(jié)省巨額一次性投資及寶貴的土地資源；大幅度降低發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用；大幅度降低發(fā)電系統(tǒng)的管理費(fèi)。
文檔編號(hào)F01D15/10GK101699038SQ200910223749
公開日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者孫偉華, 張玉柱, 王子兵, 胡長(zhǎng)慶, 趙斌, 閆永欣 申請(qǐng)人:河北理工大學(xué)