一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，高爐冷卻水裝置的冷卻水的排水總管連通到水輪機(jī)的進(jìn)水口，水輪機(jī)的出水口連通到循環(huán)水池，水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)傳動(dòng)連接；循環(huán)水池分出兩支水路，一路通過(guò)冷卻塔水泵后連通到冷卻塔的進(jìn)水口，冷卻塔的出水口通過(guò)冷卻水泵后連通到高爐冷卻水裝置的供水主管；另一路依次通過(guò)溫水泵和通過(guò)熱泵中的熱泵蒸發(fā)器后也連通到高爐冷卻水裝置的供水主管。本實(shí)用新型可以有效回收高爐冷卻水?dāng)y帶的余能和余熱，實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能，具有經(jīng)濟(jì)效益明顯、投資回收期短的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型，可以部分或全部停用原系統(tǒng)的冷卻塔，運(yùn)行維護(hù)成本大大降低。同時(shí)，節(jié)約了用水，減少了防腐措施，有著較高的環(huán)保意義。
【專利說(shuō)明】一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及能量回收與利用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高爐冷卻水的循環(huán)系統(tǒng)基本都采用直接排放至循環(huán)水池以及冷卻塔冷卻的方式。
[0003]高爐爐體冷卻水的作用是將高爐爐內(nèi)導(dǎo)出的熱量帶走，降低爐襯的溫度，保證內(nèi)襯的完整，維持合理的高爐爐型。高爐不同部位采用不同的冷卻方式和操作工藝，保證爐缸、爐體的壽命。對(duì)高爐冷卻供排水系統(tǒng)的要求，為保證高爐能連續(xù)生產(chǎn)，高爐供排水系統(tǒng)必須安全、可靠、連續(xù)。
[0004]低于35°C的高爐冷卻水通過(guò)供水主管進(jìn)入各層供水環(huán)管，各層環(huán)管經(jīng)過(guò)各組配水器分別向各組冷卻器供水。使用之后的高爐冷卻水溫度為40?45°C，通過(guò)排水總管集中排入高爐下方循環(huán)水池。排水總管與循環(huán)水池之間存在5?18米的自然落差。高爐冷卻水?dāng)y帶的機(jī)械能(動(dòng)能和勢(shì)能)被直接放空。
[0005]循環(huán)水池的高爐冷卻水經(jīng)過(guò)冷卻塔水泵加壓，送入冷卻塔進(jìn)行冷卻，溫度降低后，再送入高爐冷卻器，對(duì)高爐進(jìn)行冷卻。冷卻水?dāng)y帶的熱能隨空氣散發(fā)至大氣環(huán)境。
[0006]此外，由于水分蒸發(fā)、飄水、排污等因素，冷卻塔需要進(jìn)行補(bǔ)水。例如，一座冷卻水循環(huán)量為2100m3/h的1080m3高爐，，正常情況下，補(bǔ)水量約為循環(huán)水量的2_4%，即42-84m3/h，每天的補(bǔ)水量達(dá)1008-2016噸。
[0007]傳統(tǒng)的高爐冷卻水工藝流程中，排水總管出來(lái)的高爐冷卻水?dāng)y帶的余熱以及余能直接排放至周圍環(huán)境，沒(méi)有得到有效利用。
[0008]此外，傳統(tǒng)工藝流程采用冷卻塔，排熱過(guò)程中伴隨著大量的水分散失，不僅造成資源的浪費(fèi)，而且加重了腐蝕結(jié)垢等的發(fā)生。循環(huán)水系統(tǒng)需要長(zhǎng)期補(bǔ)水并采取嚴(yán)格的防腐措施，維護(hù)成本較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，解決上述問(wèn)題。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0011]一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，包括高爐冷卻水裝置、循環(huán)水池、冷卻塔水泵、冷卻塔和冷卻水泵，還包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、溫水泵、熱泵蒸發(fā)器和熱泵，所述高爐冷卻水裝置的冷卻水的排水總管連通到所述水輪機(jī)的進(jìn)水口，所述水輪機(jī)的出水口連通到所述循環(huán)水池，所述水輪機(jī)與所述發(fā)電機(jī)傳動(dòng)連接；
[0012]所述循環(huán)水池分出兩支水路，一路通過(guò)所述冷卻塔水泵后連通到所述冷卻塔的進(jìn)水口，所述冷卻塔的出水口通過(guò)所述冷卻水泵后連通到所述高爐冷卻水裝置的供水主管；另一路依次通過(guò)所述溫水泵和通過(guò)所述熱泵中的熱泵蒸發(fā)器后也連通到所述高爐冷卻水裝置的供水主管。
[0013]所述排水總管與所述水輪機(jī)之間、所述循環(huán)水池與所述冷卻塔水泵之間、所述循環(huán)水池與所述溫水泵之間、所述冷卻水泵和所述供水主管之間、以及所述熱泵蒸發(fā)器和所述供水主管之間的管路上均設(shè)有閥門(mén)。
[0014]所述排水總管在所述水輪機(jī)之前分出兩支水路，一路依次經(jīng)過(guò)閥門(mén)和所述水輪機(jī)后連通到所述循環(huán)水池，另一路經(jīng)過(guò)另外的閥門(mén)后直接連通到所述循環(huán)水池。
[0015]還包括電控裝置，所述閥門(mén)均為電磁閥并且均與所述電控裝置電連接。
[0016]所述水輪機(jī)的入口參數(shù)為，
[0017]水溫:35?60 °C ;
[0018]水壓:60kPa-l.0MPa ；
[0019]水量:200-3000t/h;
[0020]水質(zhì):懸浮物< 200mg/L。
[0021]所述熱泵為吸收式熱泵，其系統(tǒng)參數(shù)為，
[0022]蒸發(fā)器進(jìn)口水溫:30?60°C ;
[0023]發(fā)生器蒸汽溫度:100?350°C ；
[0024]熱水回水溫度:25?70°C ;
[0025]高溫?zé)崴疁囟?40?100°C。
[0026]本實(shí)用新型涉及余能發(fā)電、低溫余熱回收等的技術(shù)及設(shè)備，尤其涉及利用水力發(fā)電和熱泵回收余熱工藝及設(shè)備。該技術(shù)原理是利用高爐冷卻水在工藝?yán)鋮s過(guò)程中具有的動(dòng)能、勢(shì)能和熱能，采用水輪發(fā)電機(jī)組和熱泵機(jī)組，將高爐冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的余能和余熱充分回收。該設(shè)備系統(tǒng)主要由旁通控制系統(tǒng)、水輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、吸收式熱泵系統(tǒng)構(gòu)成。
[0027]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐冷卻水的綜合利用，本實(shí)用新型專利提供一種用于鋼鐵冶金領(lǐng)域的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)。其中，高爐冷卻水的機(jī)械能通過(guò)水輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行回收利用，低溫?zé)崮芡ㄟ^(guò)吸收式熱泵系統(tǒng)進(jìn)行回收利用。
[0028]本技術(shù)將高爐冷卻水余能余熱充分回收利用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時(shí)，由于高爐冷卻水從高爐吸收的熱量部分或全部被熱泵帶走，原系統(tǒng)的冷卻塔可以部分或全部停用。這將大大減少系統(tǒng)維護(hù)成本，減少冷卻塔補(bǔ)水，提高系統(tǒng)的可靠性，對(duì)原供水系統(tǒng)是一個(gè)明顯的改進(jìn)。
[0029]本實(shí)用新型包括水力發(fā)電系統(tǒng)，吸收式熱泵系統(tǒng)，以及旁通控制系統(tǒng)。
[0030]水力發(fā)電系統(tǒng)包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及供電系統(tǒng)。
[0031]吸收式熱泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、發(fā)生器、吸收器、冷凝器、高溫蒸汽、熱水供回水以及相應(yīng)的輔助設(shè)備。
[0032]旁通控制系統(tǒng)包括閥門(mén)、電控裝置以及相應(yīng)的管道布線。
[0033]旁通控制系統(tǒng)采用閥門(mén)控制，分別控制以下兩種切換:循環(huán)冷卻水在水力發(fā)電與直接排放兩種模式間的切換；熱泵系統(tǒng)與原冷卻塔系統(tǒng)之間的自由切換。
[0034]熱泵系統(tǒng)與冷卻塔系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。二者同時(shí)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)熱用戶的用熱負(fù)荷，確定熱泵系統(tǒng)所需的余熱。循環(huán)冷卻水多余的熱量則由冷卻塔帶走。
[0035]吸收式熱泵系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)熱源為100?350°C的高溫蒸汽。[0036]吸收式熱泵系統(tǒng)輸出40?100°C的高溫?zé)崴?br> [0037]旁通控制系統(tǒng)的閥門(mén)，采用電磁控制閥。
[0038]本實(shí)用新型中，水力發(fā)電系統(tǒng)包括水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)以及供電系統(tǒng)，將高爐冷卻水的機(jī)械能能轉(zhuǎn)化為電能。
[0039]吸收式熱泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、發(fā)生器、吸收器、冷凝器、高溫蒸汽、熱水供回水以及相應(yīng)的輔助設(shè)備，將高爐冷卻水的低品位余熱進(jìn)行回收，向客戶提供高溫?zé)崴?br> [0040]旁通控制系統(tǒng)包括閥門(mén)、電控裝置以及管道布線，循環(huán)水可在原系統(tǒng)與改造系統(tǒng)之間進(jìn)行切換。
[0041]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)有效回收高爐冷卻工藝的余能和余熱，節(jié)能顯著，具有明顯經(jīng)濟(jì)效益；(2)可以部分或全部停用原系統(tǒng)的冷卻塔，運(yùn)行維護(hù)成本大大降低；
(3)節(jié)約高爐冷卻用水，減少防腐措施；(4)利用鋼鐵企業(yè)富裕高溫蒸汽，實(shí)現(xiàn)低溫余熱的回收利用；(5)供熱負(fù)荷可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，便于實(shí)施。
[0042]本實(shí)用新型的有益效果可以總結(jié)如下:
[0043]1、使用本實(shí)用新型，可以有效回收高爐冷卻水?dāng)y帶的余能和余熱，實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能，具有經(jīng)濟(jì)效益明顯、投資回收期短的優(yōu)點(diǎn)。
[0044]2、使用本實(shí)用新型，可以部分或全部停用原系統(tǒng)的冷卻塔，運(yùn)行維護(hù)成本大大降低。同時(shí)，節(jié)約了用水，減少了防腐措施，有著較高的環(huán)保意義。
[0045]3、本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)還在于:采用水力發(fā)電，技術(shù)成熟可靠，投資低，收益高；旁通設(shè)計(jì)不影響原系統(tǒng)的使用，可靠性高；系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，供熱負(fù)荷可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整；鋼鐵廠蒸汽充足，便于實(shí)施；鋼鐵廠用熱需求較多，回收的余熱利用率高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)工藝圖。
[0047]其中，1-高爐，2-排水總管，3-閥門(mén)，4-循環(huán)水池，5-閥門(mén)，6_冷卻塔水泵，7_冷卻塔，8-補(bǔ)水閥，9_冷卻水栗，10-閥門(mén)，11-供水主管，12-閥門(mén)，13-水輪機(jī),14-發(fā)電機(jī)，
15-供電，16-閥門(mén)，17-溫水泵，18-熱泵蒸發(fā)器，19-閥門(mén)，20-熱泵吸收器及冷凝器，21-熱泵發(fā)生器，22-熱水回水，23-高溫?zé)崴?4-高溫蒸汽，25-電控裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0049]如圖1所示的一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，包括高爐冷卻水裝置、循環(huán)水池4、冷卻塔水泵6、冷卻塔7和冷卻水泵9，還包括水輪機(jī)13、發(fā)電機(jī)14、溫水泵17、熱泵蒸發(fā)器和熱泵，所述高爐冷卻水裝置的冷卻水的排水總管連通到所述水輪機(jī)13的進(jìn)水口，所述水輪機(jī)13的出水口連通到所述循環(huán)水池4，所述水輪機(jī)13與所述發(fā)電機(jī)傳動(dòng)連接；所述循環(huán)水池4分出兩支水路，一路通過(guò)所述冷卻塔水泵6后連通到所述冷卻塔7的進(jìn)水口，所述冷卻塔7的出水口通過(guò)所述冷卻水泵9后連通到所述高爐冷卻水裝置的供水主管；另一路依次通過(guò)所述溫水泵17和通過(guò)所述熱泵中的熱泵蒸發(fā)器18后也連通到所述高爐冷卻水裝置的供水主管。
[0050]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述排水總管與所述水輪機(jī)13之間、所述循環(huán)水池4與所述冷卻塔水泵6之間、所述循環(huán)水池4與所述溫水泵之間、所述冷卻水泵9和所述供水主管之間、以及所述熱泵蒸發(fā)器和所述供水主管之間的管路上均設(shè)有閥門(mén)。
[0051]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述排水總管在所述水輪機(jī)13之前分出兩支水路，一路依次經(jīng)過(guò)閥門(mén)和所述水輪機(jī)13后連通到所述循環(huán)水池4，另一路經(jīng)過(guò)另外的閥門(mén)后直接連通到所述循環(huán)水池4。
[0052]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)還包括電控裝置，所述閥門(mén)均為電磁閥并且均與所述電控裝置電連接。
[0053]在更加優(yōu)選的實(shí)施例中，所述水輪機(jī)13的入口參數(shù)為，
[0054]水溫:35?60。。；2)；
[0055]水壓:60kPa-l.0MPa ；
[0056]水量:200-3000t/h；
[0057]水質(zhì):懸浮物< 200mg/L。
[0058]所述熱泵為吸收式熱泵，其系統(tǒng)參數(shù)為，
[0059]蒸發(fā)器進(jìn)口水溫:30?60°C ;
[0060]發(fā)生器蒸汽溫度:100?350°C ；
[0061]熱水回水溫度:25?70°C ；
[0062]高溫?zé)崴疁囟?40?100°C。
[0063]在某個(gè)具體的實(shí)施例中，如圖1所示，本實(shí)用新型包括水力發(fā)電系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)，和旁通控制系統(tǒng)。其中，水力發(fā)電系統(tǒng)包括水輪機(jī)13，發(fā)電機(jī)14和供電系統(tǒng)15 ;熱泵系統(tǒng)包括熱泵蒸發(fā)器18，熱泵吸收器及冷凝器20，熱泵發(fā)生器21，熱水回水22，高溫?zé)崴?3，高溫蒸汽24，以及相應(yīng)輔助設(shè)備；旁通控制系統(tǒng)包括閥門(mén)3，閥門(mén)5，閥門(mén)10，閥門(mén)12，閥門(mén)16，和閥門(mén)19，電控裝置25，以及相應(yīng)的管道及布線。
[0064]正常工作時(shí)，閥門(mén)3，閥門(mén)5和閥門(mén)10關(guān)閉，閥門(mén)12，閥門(mén)16和閥門(mén)19開(kāi)通。高爐冷卻水吸收了高爐爐體熱量后，溫度升高，從爐體冷卻器排出至排水總管2，進(jìn)入水輪機(jī)13。水輪機(jī)13帶動(dòng)發(fā)電機(jī)14，勢(shì)能及動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給供電系統(tǒng)15。高爐冷卻水離開(kāi)水輪機(jī)13，進(jìn)入循環(huán)水池4。在溫水泵17的驅(qū)動(dòng)下，高爐冷卻水流經(jīng)熱泵蒸發(fā)器18，將熱量傳遞給熱泵系統(tǒng)之后，經(jīng)供水主管11進(jìn)入高爐的爐體冷卻器，形成循環(huán)回路。熱泵系統(tǒng)在高溫蒸汽24的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)熱水回水22進(jìn)行加熱，向外輸出高溫?zé)崴?3。
[0065]當(dāng)水力發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，先開(kāi)通閥門(mén)3，再關(guān)閉閥門(mén)12。高爐冷卻水由排水總管2直接排出至循環(huán)水池4，不經(jīng)過(guò)水輪機(jī)。
[0066]當(dāng)熱泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，先開(kāi)通閥門(mén)5和閥門(mén)10，再關(guān)閉閥門(mén)16和閥門(mén)19。循環(huán)水池4內(nèi)的高爐冷卻水經(jīng)冷卻塔水泵6加壓送入冷卻塔7，在塔內(nèi)散失熱量和一部分水量，由補(bǔ)水閥8補(bǔ)充水量后，進(jìn)入冷卻水泵9，加壓送入高爐冷卻器，形成循環(huán)回路。
[0067]熱泵系統(tǒng)與冷卻塔系統(tǒng)互為旁通，兩系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以同時(shí)運(yùn)行。同時(shí)運(yùn)行時(shí)，兩系統(tǒng)的水量分配由閥門(mén)5、閥門(mén)10、閥門(mén)16和閥門(mén)19的開(kāi)度來(lái)進(jìn)行控制。
[0068]通過(guò)旁通控制系統(tǒng)，高爐冷卻水循環(huán)系統(tǒng)可在水力發(fā)電與直接排放兩種模式之間進(jìn)行切換。該旁通控制系統(tǒng)還用于冷卻塔系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)的流量調(diào)配控制。[0069]本實(shí)用新型充分回收了高爐冷卻水?dāng)y帶的余能與余熱，實(shí)現(xiàn)了顯著節(jié)能，可創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，采用本實(shí)用新型工藝系統(tǒng)，可部分或全部停用原系統(tǒng)的冷卻塔，大大減少了運(yùn)行維護(hù)成本。
[0070]以上通過(guò)具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本實(shí)用新型并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，包括高爐冷卻水裝置、循環(huán)水池、冷卻塔水泵、冷卻塔和冷卻水泵，其特征在于，還包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、溫水泵、熱泵蒸發(fā)器和熱泵，所述高爐冷卻水裝置的冷卻水的排水總管連通到所述水輪機(jī)的進(jìn)水口，所述水輪機(jī)的出水口連通到所述循環(huán)水池，所述水輪機(jī)與所述發(fā)電機(jī)傳動(dòng)連接； 所述循環(huán)水池分出兩支水路，一路通過(guò)所述冷卻塔水泵后連通到所述冷卻塔的進(jìn)水口，所述冷卻塔的出水口通過(guò)所述冷卻水泵后連通到所述高爐冷卻水裝置的供水主管；另一路依次通過(guò)所述溫水泵和通過(guò)所述熱泵中的熱泵蒸發(fā)器后也連通到所述高爐冷卻水裝置的供水主管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，其特征在于:所述排水總管與所述水輪機(jī)之間、所述循環(huán)水池與所述冷卻塔水泵之間、所述循環(huán)水池與所述溫水泵之間、所述冷卻水泵和所述供水主管之間、以及所述熱泵蒸發(fā)器和所述供水主管之間的管路上均設(shè)有閥門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，其特征在于:所述排水總管在所述水輪機(jī)之前分出兩支水路，一路依次經(jīng)過(guò)閥門(mén)和所述水輪機(jī)后連通到所述循環(huán)水池，另一路經(jīng)過(guò)另外的閥門(mén)后直接連通到所述循環(huán)水池。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，其特征在于:還包括電控裝置，所述閥門(mén)均為電磁閥并且均與所述電控裝置電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，其特征在于:所述水輪機(jī)的入口參數(shù)為， 水溫:35~60°C ;
水壓:60kPa_l.0MPa ； 水量:200-3000t/h ； 水質(zhì):懸浮物< 200mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐冷卻水余熱余能利用的工藝系統(tǒng)，其特征在于:所述熱泵為吸收式熱泵，其系統(tǒng)參數(shù)為， 蒸發(fā)器進(jìn)口水溫:30~60°C ； 發(fā)生器蒸汽溫度:100~350°C ； 熱水回水溫度:25~70°C ; 高溫?zé)崴疁囟?40~100°C。
【文檔編號(hào)】F03B13/00GK203489522SQ201320402012
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】況國(guó)華, 包向軍, 時(shí)朝昆, 尚振杰, 張冬海, 楊崇岳 申請(qǐng)人:北京華航盛世能源技術(shù)有限公司