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蒸气余热发电

发布日期:2015-09-30 10:03:00 浏览:-| 加入收藏

一、炉冲渣水余热利用背景及螺杆膨胀机余热发电

钢铁厂在炉炼铁工艺中,产生的炉渣温度约为1000℃。目前,多数炼铁企业的处理方法是:将此炉渣在冲渣箱内由冲渣泵提供的速水流急冷冲成水渣并粒化,以供生产水泥之用。这一过程中能够产生量温度在80~95℃的热水。通常,为了保证冲渣水的循环利用,需要将这部分冲渣水在沉淀过滤引入空冷塔,降温到50℃以下再次循环冲渣。这样就使得很一部分热量在空冷塔中流失,既造成了能源的浪费,又对环境造成了热污染。

目前,炉冲渣水余热回收利用主要应用于余热发电、冬季采暖和浴池用水。

二、炉冲渣水余热利用解决方案

2.1余热发电

基本原理为:炼铁厂炉冲渣水排出时温度为80~95℃,经沉淀杂预处理进人殊设计的蒸发换热器和预热换热器,将炉冲渣水热量传递给换热介,温度降至约5O℃,再送回炉冲渣,从而回收一定量的余热。换热介在换热器内吸收热量变成80℃的过热蒸气,然进入气轮机膨胀做功,带动发电机转动,输出电能。做功的换热介变成压过热蒸气,进入冷凝器放出热量,变成温、压的液体换热介,然由泵送至换热器中吸热,再次变成过热蒸气推动气轮机膨胀做功。如此连续循环,将炉冲渣水中的热量源源不断地提取出来,转换成电能。

图1、炉冲渣水余热发电工艺流程图

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冷凝器冷却方式包括水冷式和风冷式2种。其中,水冷式冷凝器投资较,投资回收期较短,但运行过程需补充冷却水;风冷式冷凝器净发电量较少,但不需要冷却水,比较适合干旱缺水地区。

2.2螺杆膨胀机余热发电简介

螺杆膨胀机是一种专门回收各种品位热能发电的发电机组,有通用性强、热能适用广、使用维护安全便捷、节能等特点,在不影响用户正常生产的前提下实现节能减排和经济增效的投运。

工业热液(75℃以上)的应用范围:

热水温度150℃以上,可以直接用“螺杆膨胀动力机组+冷凝器”回收发电

热水温度70-150℃范围,可以采用“双循环螺杆膨胀动力机组+冷凝器”回收发电

图2、螺杆发电流程图

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2.3冬季采暖

炉冲渣水在渣池中沉淀仍含有很多炉渣杂,不能满足采暖系统水要求,所以炉冲渣水必须过滤才能进入采暖系统。采暖循环水泵应采用热水泵,1用1备。对于流量较的采暖系统,可增设l台流量为设计流量70%的热水泵,在室外采暖计算温度较时使用,使采暖系统的温度调节实现分阶段调节。采暖蓄水池水温通常可达70℃以上,当室外温度升时,水温也会随之升,所以采暖系统供水温度可达7O一8O℃,供水和回水温差为10℃。当采暖期室外温度较时,可向采暖蓄水池补充蒸汽,以提供水温度。

2.4浴池用水

采用炉冲渣水作为浴池用水的热源,该工艺的特点如下:

1)余热易回收。炉冲渣水水温达85℃,浴池用水温度一般为40℃,采用换热器可以很容易回收炉冲渣水的余热,使水温达到浴池用水温度。

2)热水输送方便。由于采暖管道已铺设至厂区及属区,所以热水输送管道路由的选择及工程测量均可省略。另热水输送量不是很大,热水输送管道可直接架设在采暖回水管道上,从而节省量的钢材消耗。

3)换热器安装方便。渣水分离系统设有22m×3m×12m的热水井,换热器安装在热水井中,可不受形状和数量的限制。同时,自制的换热器重量轻、价格,在换热面积相同的情况下,自制换热器的重量仅为标准换热器重量的1/6,价格仅为标准换热器重量的1/7。

4)换热效率。渣水分离系统有充足的给水水源,能使给水在不加压的情况下通过换热器进入蓄水池,从而很经济地完成换热功能。其中,换热器结构采用u型排管形式。

泵房及热水输送管道布置如图3所示:

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给排水系统如图4所示。

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三、炉冲渣水的渣水分离

炉渣水淬方式分为渣池水淬和炉前水淬2种,炉冲渣水一般指炉前水淬所产生的废水。因为冲渣过程对循环水要求较,所以炉冲渣水经渣水分离即可循环使用,温度一些也不会影响冲渣,因而,在炉冲渣水系统中,可将空冷塔设计成只有补充水系统而无排污系统的循环系统。炉冲渣水渣水分离的方式主要有渣滤法、槽式脱水法(RASA拉萨法)和转鼓脱水法(INBA印巴法)3种。

1.1渣滤法

渣滤法是将炉渣和炉冲渣水的渣水混合物引入滤池,由炉渣作为滤料,使炉渣和炉冲渣水通过滤池时将炉渣截流在滤池内,并将炉冲渣水过滤排出。过滤的炉冲渣水中悬浮物含量很少,且在渣滤过程中可降炉冲渣水的暂时硬度,滤料也不必反复冲洗,故炉冲渣水循环使用较易实现。但滤池占地面积,一般需几个滤池轮换作业,且难以实现自动控制,所以渣滤法只适用于小炉的渣水分离。

1.2槽式脱水法

槽式脱水法是将炉冲渣水用泵打入脱水槽内,槽底和槽壁均由不锈钢丝网制成,犹如滤池,但脱水面积远于滤池,且占地面积较小。脱水的水渣由脱水槽下部的阀门控制排出,装车外运;脱水槽出水夹带浮渣,将其与浮渣一并送入沉淀池,沉淀的水渣再返回脱水槽,溢流水经冷却循环使用。

1.3转鼓脱水法

转鼓脱水法是将炉渣和炉冲渣水的渣水混合物引至1个转动的圆筒形设备内,使炉渣和炉冲渣水均匀分配进人转鼓。转鼓的外筒是由不锈钢丝编织的网格结构,所以进入转鼓的炉渣和炉冲渣水很快得到分离。炉冲渣水通过炉渣和转鼓外筒从转鼓的下部流出,炉渣则随转鼓一起做圆周运动。当炉渣被带到转鼓的上部时,依靠自重落至转鼓中心的输出皮带机上,由输出皮带机将炉渣运出,实现炉冲渣水与炉渣的分离。由于所有的炉渣均在转鼓内被分离,没有浮渣产生,所以不必再设置沉淀设施,明显提高了渣水分离效率。


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