專利名稱：一種isp冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉛鋅冶煉工藝過程中的節(jié)能技術(shù)，尤其是密閉鼓風(fēng)爐煉鋅法(ISP法) 中鉛鋅分離冷卻溜槽余熱鍋爐的調(diào)節(jié)方法及發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
密閉鼓風(fēng)爐煉鋅法又稱為ISP法，它合并了鉛和鋅兩種火法冶煉流程，是目前世 界上最主要的火法煉鋅方法。鉛鋅精礦與熔劑配料后在燒結(jié)機上進(jìn)行燒結(jié)焙燒，燒結(jié)塊和 經(jīng)過預(yù)熱的焦炭一道加入鼓風(fēng)爐，燒結(jié)塊在爐內(nèi)被直接加熱到ZnO開始還原的溫度，ZnO被 還原得到鋅蒸汽，鋅蒸汽與風(fēng)口區(qū)燃燒產(chǎn)生的CO2和CO氣體一道從爐頂進(jìn)入鉛雨冷凝器， 鋅蒸汽被鉛雨冷凝到與鉛液相同的溫度，而冷卻介質(zhì)鉛液也被爐氣加熱至約500-530°C，形 成鉛鋅熔融液，以泵打入冷卻溜槽，鉛鋅熔融液被冷卻水冷卻至440°C _450°C，再進(jìn)入分離 槽內(nèi)完成鉛、鋅分離。
以往ISP工藝中鉛鋅分離冷卻溜槽從530°C降到440°C的余熱被冷卻水吸收并由 冷卻塔排入大氣，不僅浪費了寶貴的余熱資源，而且消耗很多循環(huán)冷卻水用于散熱，浪費了 水資源。
日本三井金屬工程公司推出利用一種ISP冷卻溜槽的余熱發(fā)電技術(shù)，靠一種特殊 設(shè)計的溜槽鍋爐把這些余熱以過熱蒸汽形式(1. 6MPa，420°C )回收并配套發(fā)電設(shè)施。這種溜 槽鍋爐由保護套、外側(cè)低熔點合金、內(nèi)箱、內(nèi)側(cè)低熔點合金、傳熱管組成，傳熱管制成翼片狀 的蒸發(fā)器、過熱器，鍋爐浸入冷卻溜槽的熔融鉛鋅溶液中，進(jìn)行熱交換，熱水變成過熱蒸汽 送至汽輪機變成電能。因為溜槽鉛鋅融液出口的溫度必須控制在440°C _450°C范圍之內(nèi)， 而生產(chǎn)過程又是多變的，所以必須根據(jù)生產(chǎn)的需要隨時對溜槽鍋爐的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。該溜 槽鍋爐采用了一種熱關(guān)節(jié)提升的調(diào)節(jié)方式，溜槽由一組一組的換熱器(蒸發(fā)器、過熱器)組 成，當(dāng)鉛鋅熔融液出口溫度過高時，則再投入一組鉛鋅換熱器，通過熱關(guān)節(jié)將溜槽換熱器浸 入鉛鋅熔融液中。當(dāng)鉛鋅熔融液出口溫度過低時，通過熱關(guān)節(jié)提升溜槽換熱器，減少受熱 面。
這種調(diào)節(jié)方式，需要提升整個換熱器，操作比較復(fù)雜；本身的溜槽鍋爐就是蒸發(fā)器 加過熱器，如果換熱面需增加或減少，對整個汽水配套、控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求均比較 高，系統(tǒng)龐大而復(fù)雜；過熱蒸汽的溫度就較高(420°C)，所以對換熱管、熱關(guān)節(jié)的要求均較 高，再加上熱關(guān)節(jié)頻繁使用，熱關(guān)節(jié)其壽命非常短，需要定期更換。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào) 節(jié)方法及發(fā)電系統(tǒng)，無需熱關(guān)節(jié)就可以快速的進(jìn)行調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)精度大大提高，并根據(jù)這種 波動的飽和蒸汽特性配套相應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法，具體為通過控制 溜槽換熱器的投入組數(shù)實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)，控制汽包壓力的變動實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行細(xì)調(diào)。
進(jìn)一步，通過對所述溜槽換熱器進(jìn)出口閥門組的關(guān)斷作用，控制投入的組數(shù)實現(xiàn) 換熱量的粗調(diào)。
進(jìn)一步，通過對所述汽包壓力的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度、換熱溫差、換熱系數(shù)、換 熱量，實現(xiàn)整個溜槽余熱鍋爐換熱量的細(xì)調(diào)。
進(jìn)一步，所述溜槽余熱鍋爐設(shè)置有蒸發(fā)面，蒸汽為飽和蒸汽，蒸汽壓力設(shè)置為低壓 參數(shù)，額定壓力為O. 8MPa-l. 6MPa。
一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，包括汽包、若干組并排設(shè)置的溜槽換熱器、 溜槽余熱鍋爐、飽和蒸汽汽輪機和發(fā)電機，各個溜槽換熱器均通過管路與汽包連接，該管路 上設(shè)置有控制溜槽換熱器是否投入工作的閥門，從而實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)； 汽包通過管路與溜槽余熱鍋爐連接，該管路上設(shè)置有汽包出口調(diào)節(jié)閥門，通過調(diào)節(jié)汽包出 口調(diào)節(jié)閥門的開度，調(diào)節(jié)汽包壓力的變動實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行細(xì)調(diào)；溜槽余熱鍋 爐負(fù)荷經(jīng)過粗調(diào)和細(xì)調(diào)后產(chǎn)生飽和蒸汽，輸入飽和蒸汽汽輪機并帶動電動機發(fā)電輸出電 倉泛。
進(jìn)一步，所述溜槽換熱器與汽包連接的管路包括上升管和下降管，其上均設(shè)置有 閥門。
進(jìn)一步，所述溜槽余熱鍋爐的給水通過除氧器除氧后，由給水泵輸送到所述汽包 中，進(jìn)而通過所述下降管由強制循環(huán)泵及閥門進(jìn)入所述溜槽換熱器中，在其中受熱升溫變 成飽和水通過所述上升管返回到所述汽包中，在汽包中進(jìn)行汽水分離。
進(jìn)一步，所述溜槽余熱鍋爐產(chǎn)生飽和蒸汽輸送入所述汽包，所述汽包出來的飽和 蒸汽經(jīng)過主汽門后進(jìn)入所述飽和蒸汽汽輪機，飽和蒸汽汽輪機帶動所述電動機發(fā)電輸出電 倉泛。
進(jìn)一步，所述飽和蒸汽汽輪機做功后的乏汽通入冷凝器進(jìn)行冷凝后經(jīng)冷凝水泵加 壓，再通過加熱器打入除氧器，除氧后的冷凝水經(jīng)給水泵加壓后返回所述溜槽余熱鍋爐，完 成整個熱力循環(huán)過程。
進(jìn)一步，所述飽和蒸汽汽輪機內(nèi)設(shè)置有級間再熱器。
本閥門既可以采用閥門的控制方式實現(xiàn)粗調(diào)，又可以采用控制汽包壓力的變動實 現(xiàn)細(xì)調(diào)，控制精度遠(yuǎn)高于熱關(guān)節(jié)提升式的粗調(diào)，對鉛鋅溜槽熔融液的出口溫度控制更精確。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為溜槽換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1 一溜槽余熱鍋爐，2—飽和蒸汽汽輪機，3—汽包，4一主汽門，5—級間再熱 器，6—發(fā)電機，7—冷凝器，8—冷卻塔，9—凝結(jié)水泵，10—軸封加熱器，11—除氧器，12—給 水泵，13—溜槽換熱器，14 一下降管，15—上升管，16—閥門，17—強制循環(huán)泵，18—汽包壓 力調(diào)節(jié)閥組。
具體實施方式
下面，參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施 例。而是，提供這些實施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于 說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖 中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中 的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。 因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或 位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法，具體為通過控制 溜槽換熱器13的投入組數(shù)實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)，控制汽包壓力的變動實現(xiàn) 對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行細(xì)調(diào)。通過對所述溜槽換熱器進(jìn)出口閥門組的關(guān)斷作用，控制投 入的組數(shù)實現(xiàn)換熱量的粗調(diào)。通過對所述汽包壓力的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度、換熱溫差、 換熱系數(shù)、換熱量，實現(xiàn)整個溜槽余熱鍋爐換熱量的細(xì)調(diào)。溜槽余熱鍋爐設(shè)置有蒸發(fā)面，蒸 汽為飽和蒸汽，蒸汽壓力設(shè)置為低壓參數(shù)，額定壓力根據(jù)需要從O. 8MPa-l. 6MPa范圍內(nèi)選 取。
鉛鋅熔融液的冷卻溫度在工藝上有要求，一般降溫100°C左右，出口溫度在 440°C 450°C之間?？梢酝ㄟ^兩種方式實現(xiàn)換熱量的改變，進(jìn)而控制該降溫幅度。較大范 圍的粗調(diào)由溜槽換熱器13的投入組數(shù)決定，各組溜槽換熱器13并聯(lián)分別由電動閥門16控 制是否投入工作，以實現(xiàn)改變溜槽鍋爐受熱面的大小進(jìn)而調(diào)整換熱量控制鉛鋅溶液冷卻溫 度。較小范圍的細(xì)調(diào)由汽包3的壓力決定，通過調(diào)節(jié)汽包出口調(diào)節(jié)閥門18的開度，調(diào)節(jié)汽 包壓力，壓力往高調(diào)飽和蒸汽傳熱系數(shù)增大換熱量也隨之增大，壓力往低調(diào)飽和蒸汽傳熱 系數(shù)減小換熱量也隨之減小。
本發(fā)明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，包括汽包3、若干組并排設(shè)置的溜槽 換熱器13、溜槽余熱鍋爐1、飽和蒸汽汽輪機2和發(fā)電機6，各個溜槽換熱器均通過管路與汽 包連接，該管路上設(shè)置有控制溜槽換熱器是否投入工作的閥門16，從而實現(xiàn)對溜槽余熱鍋 爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)；汽包通過管路與溜槽余熱鍋爐連接，該管路上設(shè)置有汽包出口調(diào)節(jié)閥門 18，通過調(diào)節(jié)汽包出口調(diào)節(jié)閥門18的開度，調(diào)節(jié)汽包壓力的變動實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷 進(jìn)行細(xì)調(diào)；溜槽余熱鍋爐負(fù)荷經(jīng)過粗調(diào)和細(xì)調(diào)后產(chǎn)生飽和蒸汽，輸入飽和蒸汽汽輪機并帶 動電動機6發(fā)電輸出電能。
溜槽余熱鍋爐I的工作流程如下給水通過除氧器11除氧后，由給水泵12上到汽 包3中，進(jìn)而通過下降管14由強制循環(huán)泵17及電動閥門16進(jìn)入溜槽換熱器13中，在其中 受熱升溫變成飽和水通過上升管14返回到汽包3中，在汽包3中進(jìn)行汽水分離，飽和汽通 過蒸汽管道、主汽門4送至汽輪機做功。其調(diào)節(jié)則通過兩類調(diào)節(jié)閥門組16和18進(jìn)行調(diào)節(jié)， 調(diào)節(jié)精度可達(dá)1%。
放置在鉛鋅冷卻溜槽中的溜槽余熱鍋爐I產(chǎn)生飽和蒸汽，汽包3出來的飽和蒸汽 經(jīng)過主汽門4進(jìn)入飽和蒸汽汽輪機2，飽和蒸汽汽輪機2為一個機內(nèi)除濕再熱的多級沖動式 汽輪機，級間設(shè)置有級間再熱器5對膨脹的濕蒸汽進(jìn)行再熱解決蒸汽濕度問題。飽和蒸汽 汽輪機2帶動電動機6發(fā)電輸出電能。做功后的乏汽通入冷凝器7進(jìn)行冷凝后經(jīng)冷凝水泵9加壓后通過加熱器10打入除氧器11，除氧后的冷凝水經(jīng)給水泵12加壓后返回溜槽余熱 鍋爐1，完成整個熱力循環(huán)過程。隨著調(diào)節(jié)閥組18的開度改變，蒸汽壓力改變，采取變壓力 運行的方式，飽和蒸汽汽輪機2的負(fù)荷也隨之調(diào)整。
汽輪機為具有專利技術(shù)的具有級間除濕再熱功能的飽和蒸汽汽輪機(專利號CN 1687566A )，并可根據(jù)溜槽鍋爐的蒸汽壓力變動隨時調(diào)節(jié)進(jìn)汽壓力和負(fù)荷，且不受飽和蒸 汽膨脹到末端濕度的影響。
從以下內(nèi)容可以對比本調(diào)節(jié)方法及發(fā)電系統(tǒng)的先進(jìn)性本調(diào)節(jié)方法既可以采用閥門的控制方式實現(xiàn)粗調(diào)，又可以采用控制汽包壓力的變動實 現(xiàn)細(xì)調(diào)，控制精度遠(yuǎn)高于熱關(guān)節(jié)提升式的粗調(diào)，對鉛鋅溜槽熔融液的出口溫度控制更精確。
1.溜槽鍋爐共有17組換熱器，若采用粗調(diào)方式，調(diào)節(jié)精度為1/17(5. 8%),這與熱 關(guān)節(jié)提升式的調(diào)節(jié)精度相同。而采用汽包壓力的調(diào)節(jié)方式，壓力從1. OMpa提高至1.1Mpa, 溜槽熔融液溫度為530°C，蒸發(fā)溫度從179. 9°C升高到184. 1°C，換熱溫差從350. 1°C升高到 345. 9°C,這樣調(diào)節(jié)精度達(dá)到1%?？梢?，這種方式比熱關(guān)節(jié)提升式的調(diào)節(jié)精度高約6倍。
2.本調(diào)節(jié)方法無需采用頻繁動作的熱關(guān)節(jié)，使用壽命大大延長。
3.本發(fā)電系統(tǒng)采用配套滑壓運行的飽和蒸汽汽輪機，系統(tǒng)簡單可靠。該形式是在 多年余熱電站實踐運行經(jīng)驗中摸索、總結(jié)出來的發(fā)電形式。
余熱發(fā)電領(lǐng)域，飽和蒸汽發(fā)電與過熱蒸汽發(fā)電相比有以下幾個方面的優(yōu)勢(I)在相同余熱源熱力參數(shù)的前提下，飽和蒸汽壓力提高到一定程度后與采用過熱蒸 汽機組發(fā)電量相當(dāng)。
(2)飽和蒸汽溫度水平較低，對余熱鍋爐所用材料耐溫需求低，易于制造節(jié)省成 本，降低投資。
(3)機組運行平穩(wěn)、停機次數(shù)減小。采用過熱蒸汽時，當(dāng)余熱源熱力參數(shù)出現(xiàn)波動 時，過熱汽溫受其影響溫度降低，不但影響機組運行的經(jīng)濟性，也威脅著機組的運行安全， 會產(chǎn)生一系列的危害汽輪機末級葉片可能過負(fù)荷，末幾級葉片的蒸汽濕度增大，各級反動 度增加，高溫部件將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形，水沖擊事故等。若采用飽和蒸汽，由于鍋 爐系統(tǒng)本身有一定的儲熱能力，停機時間20分鐘以內(nèi)可以采用滑參數(shù)運行而不影響汽輪 機組的安全運行。
權(quán)利要求
1.一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法，其特征在于，該方法具體為通過控制溜槽換熱器的投入組數(shù)實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)，控制汽包壓力的變動實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行細(xì)調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過對所述溜槽換熱器進(jìn)出口閥門組的關(guān)斷作用，控制投入的組數(shù)實現(xiàn)換熱量的粗調(diào)。
3.如權(quán)利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過對所述汽包壓力的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度、換熱溫差、換熱系數(shù)、換熱量，實現(xiàn)整個溜槽余熱鍋爐換熱量的細(xì)調(diào)。
4.如權(quán)利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述溜槽余熱鍋爐設(shè)置有蒸發(fā)面，蒸汽為飽和蒸汽，蒸汽壓力設(shè)置為低壓參數(shù)，額定壓力為O. 8MPa-l. 6MPa。
5.一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括汽包、若干組并排設(shè)置的溜槽換熱器、溜槽余熱鍋爐、飽和蒸汽汽輪機和發(fā)電機，各個溜槽換熱器均通過管路與汽包連接，該管路上設(shè)置有控制溜槽換熱器是否投入工作的閥門，從而實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)；汽包通過管路與溜槽余熱鍋爐連接，該管路上設(shè)置有汽包出口調(diào)節(jié)閥門， 通過調(diào)節(jié)汽包出口調(diào)節(jié)閥門的開度，調(diào)節(jié)汽包壓力的變動實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行細(xì)調(diào)；溜槽余熱鍋爐負(fù)荷經(jīng)過粗調(diào)和細(xì)調(diào)后產(chǎn)生飽和蒸汽，輸入飽和蒸汽汽輪機并帶動電動機發(fā)電輸出電能。
6.如權(quán)利要求5所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述溜槽換熱器與汽包連接的管路包括上升管和下降管，其上均設(shè)置有閥門。
7.如權(quán)利要求6所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述溜槽余熱鍋爐的給水通過除氧器除氧后，由給水泵輸送到所述汽包中，進(jìn)而通過所述下降管由強制循環(huán)泵及閥門進(jìn)入所述溜槽換熱器中，在其中受熱升溫變成飽和水通過所述上升管返回到所述汽包中，在汽包中進(jìn)行汽水分尚。
8.如權(quán)利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述溜槽余熱鍋爐產(chǎn)生飽和蒸汽輸送入所述汽包，所述汽包出來的飽和蒸汽經(jīng)過主汽門后進(jìn)入所述飽和蒸汽汽輪機，飽和蒸汽汽輪機帶動所述電動機發(fā)電輸出電能。
9.如權(quán)利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述飽和蒸汽汽輪機做功后的乏汽通入冷凝器進(jìn)行冷凝后經(jīng)冷凝水泵加壓，再通過加熱器打入除氧器，除氧后的冷凝水經(jīng)給水泵加壓后返回所述溜槽余熱鍋爐，完成整個熱力循環(huán)過程。
10.如權(quán)利要求9所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述飽和蒸汽汽輪機內(nèi)設(shè)置有級間再熱器。
全文摘要
本發(fā)明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調(diào)節(jié)方法及發(fā)電系統(tǒng)，具體為通過控制溜槽換熱器的投入組數(shù)實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行粗調(diào)，控制汽包壓力的變動實現(xiàn)對溜槽余熱鍋爐負(fù)荷進(jìn)行細(xì)調(diào)。本閥門既可以采用閥門的控制方式實現(xiàn)粗調(diào)，又可以采用控制汽包壓力的變動實現(xiàn)細(xì)調(diào)，控制精度遠(yuǎn)高于熱關(guān)節(jié)提升式的粗調(diào)，對鉛鋅溜槽熔融液的出口溫度控制更精確。
文檔編號F01K11/02GK103063042SQ20131000591
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者王婷婷, 陳恩鑒, 程珩 申請人:北京世紀(jì)源博科技股份有限公司