一种电炉炼钢烟气高效发电系统

技术领域

本发明涉及电炉炼钢技术领域，具体的，涉及一种电炉炼钢烟气高效发电系统。

背景技术

随着国民经济发展和对钢铁生产工艺节能减排要求不断提高，我国各钢铁厂的电炉炼钢比例将不断增加，短流程的电炉炼钢相对于传统长流程的转炉炼钢具有环保优势，是以后的发展方向。电炉炼钢在冶炼过程烟气流量、温度、含尘量一直在不断变化，呈现出周期性波动，由于电炉炼钢高温烟气不稳定的特点，现有技术中电炉炼钢系统高温烟气都是采用水冷套管冷却和机力风冷器冷却，来保证烟气降温后的净化处理，达标排放，余热没有充分利用，而且还要浪费电力来冷却烟气。

发明内容

本发明提出了一种电炉炼钢烟气高效发电系统，解决了现有技术中的电炉炼钢过程中由于烟气周期性波动的特性导致烟气余热无法回收再利用的问题。

本发明的技术方案如下：

一种电炉炼钢烟气高效发电系统，包括炼钢电炉、燃烧沉降室、余热锅炉、稳压蓄能器、烟气处理系统和发电系统，所述燃烧沉降室包括外壳体、蓄热体和过热器，所述外壳体内部形成燃烧沉降腔，所述蓄热体设置在所述燃烧沉降腔内，所述过热器设置在所述蓄热体内，其中，所述炼钢电炉、燃烧沉降室、余热锅炉、烟气处理系统依次连接，所述稳压蓄能器的输入端连接所述余热锅炉的蒸汽输出端，所述稳压蓄能器的输出端与所述过热器的输入端连接，所述过热器的输出端与所述发电系统连接。

进一步，所述烟气处理系统包括布袋除尘器和除尘风机，所述布袋除尘器与所述余热锅炉连接，所述布袋除尘器和所述除尘风机依次连接，并在末端连接排烟烟囱。

进一步，所述发电系统包括汽轮机和发电机，所述汽轮机与所述过热器的输出端连接，所述发电机与所述汽轮机连接。

进一步，还包括补水管、除氧器和给水泵，所述补水管连接所述除氧器，所述除氧器的输出端设有给水泵，所述除氧器的输出端连接所述稳压蓄能器和所述余热锅炉。

进一步，还包括冷却塔、冷凝器、冷却泵和冷凝水泵，所述冷却塔与所述冷凝器连接，所述冷却塔与所述冷凝器之间设有冷却泵；所述冷凝器的进口端与所述汽轮机的出口端连接，所述冷凝器的出口端与所述除氧器连接，所述冷凝器与所述除氧器之间设有冷凝水泵。

进一步，所述外壳体设有连通所述燃烧沉降腔的烟气入口和烟气出口，所述蓄热体包括四周蓄热体和中间蓄热体，所述四周蓄热体包括设置在所述外壳体的内壁且形成壳体结构壳蓄热体，所述中间蓄热体设置在所述燃烧沉降腔内，所述中间蓄热体位于烟气由所述烟气入口到所述烟气出口的流通路径上。

进一步，所述中间蓄热体包括第一蓄热体和第二蓄热体，所述第一蓄热体为多个，在烟气由所述烟气入口到所述烟气出口的流通路径上并排布置，所述第二蓄热体连接多个所述第一蓄热体；所述壳蓄热体上设有第三蓄热体，所述第三蓄热体为多个，且所述第三蓄热体伸入相邻的两个所述第一蓄热体之间。

进一步，所述过热器包括换热管，所述换热管在所述第一蓄热体、第二蓄热体、第三蓄热体和壳蓄热体内穿行，且所述换热管的进口端与出口端均位于所述外壳体外侧。

进一步，所述外壳体包括结构墙体和保温层，所述保温层设置在所述结构墙体内侧。

进一步，所述外壳体上还设有点火头和空气入口，所述点火头与所述空气入口均位于所述烟气入口处，所述蓄热体位于靠近所述烟气入口处设有催化层。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，针对电炉炼钢输出烟气存在周期性波动的问题，对燃烧沉降室进行改进，在燃烧沉降腔内设置蓄热体，蓄热体在烟气温度高时吸热降低烟气温度，在烟气温度低时放热提高烟气温度，平衡烟气温度，减少高低温烟气的差值，对烟气进行均温，使余热锅炉产生的蒸汽高低压力差和高低温度差更小，更有利于余热锅炉工作，并因此也能够降低对稳压蓄能器的要求，减少设备投资。燃烧沉降室位于炼钢电炉的输出端，蓄热体可以达到很高的温度，在蓄热体内设置过热器，稳压蓄能器输出的连续饱和蒸汽进入到过热器内，通过蓄热体进行再加热，可以进一步提高温度，利用连续过热蒸汽进行发电相对于利用连续饱和蒸汽发电发电能力提高了约68％到90％，并且对余热的回收量更大，余热利用更加充分，节约资源。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为发电系统结构示意图；

图2为燃烧沉降室结构示意图；

图中：1、炼钢电炉，2、燃烧沉降室，21、外壳体，211、结构墙体，212、保温层，213、烟气入口，214、烟气出口，215、点火头，216、空气入口，22、四周蓄热体，221、壳蓄热体，222、第三蓄热体，23、中间蓄热体，231、第一蓄热体，232、第二蓄热体，24、清灰维修门，25、催化层，26、换热管，3、余热锅炉，4、稳压蓄能器，5、布袋除尘器，6、除尘风机，7、排烟烟囱，8、汽轮机，9、发电机，10、补水管，11、除氧器，12、给水泵，13、冷却塔，14、冷凝器，15、冷却泵，16、冷凝水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

如图1～图2所示，本实施例提出了

一种电炉炼钢烟气高效发电系统，包括炼钢电炉1、燃烧沉降室2、余热锅炉3、稳压蓄能器4、烟气处理系统和发电系统，燃烧沉降室2包括外壳体21、蓄热体和过热器，外壳体21内部形成燃烧沉降腔，蓄热体设置在燃烧沉降腔内，过热器设置在蓄热体内，其中，炼钢电炉1、燃烧沉降室2、余热锅炉3、烟气处理系统依次连接，稳压蓄能器4的输入端连接余热锅炉3的蒸汽输出端，稳压蓄能器4的输出端与过热器的输入端连接，过热器的输出端与发电系统连接。

电炉输出的周期性波动的烟气通过燃烧沉降室2后进入余热锅炉3，烟气在余热锅炉3放热后再通过烟气处理系统后排放，而余热锅炉3则可以输出1.5-1.8Mpa、240-280℃左右饱和不连续蒸汽，饱和不连续蒸汽进入到稳压蓄能器4后输出1.0Mpa、180℃的连续饱和蒸汽，连续饱和蒸汽再进入过热器加热，输出1.0Mpa、250℃的连续过热蒸汽，连续过热蒸汽则用于发电系统发电。

本实施例中，针对电炉炼钢输出烟气存在周期性波动的问题，对燃烧沉降室2进行改进，在燃烧沉降腔内设置蓄热体，蓄热体在烟气温度高时吸热降低烟气温度，在烟气温度低时放热提高烟气温度，平衡烟气温度，减少高低温烟气的差值，对烟气进行均温，使余热锅炉3产生的蒸汽高低压力差和高低温度差更小，更有利于余热锅炉3工作，并因此也能够降低对稳压蓄能器4的要求，减少设备投资。燃烧沉降室2位于炼钢电炉1的输出端，蓄热体可以达到很高的温度，在蓄热体内设置过热器，稳压蓄能器4输出的连续饱和蒸汽进入到过热器内，通过蓄热体进行再加热，可以进一步提高温度，利用连续过热蒸汽进行发电相对于利用连续饱和蒸汽发电发电能力提高了约68％到90％，并且对余热的回收量更大，余热利用更加充分，节约资源。

烟气处理系统包括布袋除尘器5和除尘风机6，布袋除尘器5与余热锅炉3连接，布袋除尘器5和除尘风机6依次连接，并在末端连接排烟烟囱7。高温烟气经过余热锅炉3放热后进入到布袋除尘器5，通过布袋除尘器5除尘再通过除尘风机6输出到排烟烟囱7向外排放。

发电系统包括汽轮机8和发电机9，汽轮机8与过热器的输出端连接，发电机9与汽轮机8连接。连续过热蒸汽进入汽轮机8，驱动汽轮机8带动发电机9进行发电，发电机9发电完成后将电力外送。

还包括补水管10、除氧器11和给水泵12，补水管10连接除氧器11，除氧器11的输出端设有给水泵12，除氧器11的输出端连接稳压蓄能器4和余热锅炉3。补水管10向除氧器11内通水，经过除氧器11除去溶解于水中的氧气及其他其他，然后分为两路输出，一路输入到余热锅炉3，用于产生不连续饱和蒸汽，另一路输入到稳压蓄能器4进行补水，用于将不连续饱和蒸汽生产连续饱和蒸汽。

还包括冷却塔13、冷凝器14、冷却泵15和冷凝水泵16，冷却塔13与冷凝器14连接，冷却塔13与冷凝器14之间设有冷却泵15；冷凝器14的进口端与汽轮机8的出口端连接，冷凝器14的出口端与除氧器11连接，冷凝器14与除氧器11之间设有冷凝水泵16。汽轮机8排出的废蒸汽进入到冷凝器14内，被冷却后进入到除氧器11用于补水，实现了水的循环利用，减少水资源的使用，节约资源。

燃烧沉降室2的外壳体21设有连通燃烧沉降腔的烟气入口213和烟气出口214，蓄热体包括四周蓄热体22和中间蓄热体23，四周蓄热体22包括设置在外壳体21的内壁且形成壳体结构壳蓄热体221，中间蓄热体23设置在燃烧沉降腔内，中间蓄热体23位于烟气由烟气入口213到烟气出口214的流通路径上。

在燃烧沉降室2的外壳体21内壁上增加四周蓄热体22，四周蓄热体22中由一块块蓄热体附着设置在外壳体21内壁上形成壳蓄热体221，在外燃烧沉降腔内设置中间蓄热体23，中间蓄热体23设置在烟气由烟气入口213到烟气出口214的必经路径上，即烟气由烟气入口213进入并从烟气出口214排出的必经之路上，通过在外壳体21上设置的壳蓄热体221和在燃烧沉降腔内部设置的中间蓄热体23，既能够使蓄热体充分吸收烟气热量，为连续饱和蒸汽提供足够的加热能量，又能够更好地维持燃烧沉降腔的内部温度稳定，保证燃烧沉降室2进入余热锅炉3的烟气高低温差值低。

中间蓄热体23包括第一蓄热体231和第二蓄热体232，第一蓄热体231为多个，在烟气由烟气入口213到烟气出口214的流通路径上并排布置，第二蓄热体232连接多个第一蓄热体231；壳蓄热体221上设有第三蓄热体222，第三蓄热体222为多个，且第三蓄热体222伸入相邻的两个第一蓄热体231之间。

本实施例中，在燃烧沉降腔内、烟气入口213与烟气出口214之间并排设置多个第一蓄热体231，多个第一蓄热体231的中部设置有第二蓄热体232将空间分为两部分，第三蓄热体222设置在壳蓄热体221上，与第一蓄热体231平行设置，并且在任意相邻的两个第一蓄热体231之间均设有第三横蓄热体伸入其中，而且第二蓄热体232两侧的空间均有设置，这样第一蓄热体231、第二蓄热体232、第三蓄热体222和壳蓄热体221形成了两条弯曲的烟气流道，烟气从烟气入口213进入后可以通过两条烟气流道从烟气出口214排出，这样可以保证烟气从烟气入口213到烟气出口214的流通顺畅，也能够延长烟气存留时间和烟气与蓄热体的接触面积，使蓄热体充分吸热或放热，提升高温烟气余热的利用和对低温烟气的升温效果，并且延长烟气的存留时间也能够保证一氧化碳充分燃尽。

过热器包括换热管26，换热管26在第一蓄热体231、第二蓄热体232、第三蓄热体222和壳蓄热体221内穿行，且换热管26的进口端与出口端均位于外壳体21外侧。充分利用蓄热体，增加换热管26在燃烧沉降腔内部的长度，延长连续饱和蒸汽的换热时间，提升换热效果，保证输出的连续过热蒸汽的温度。

外壳体21包括结构墙体211和保温层212，保温层212设置在结构墙体211内侧。这样通过保温层212的隔热作用，使燃烧沉降室2内的热量更多的留存在内部，烟气的均温效果更好，同时使蓄热体积蓄更多的热量，实现电炉炼钢余热的充分利用。

外壳体21上还设有点火头215和空气入口216，点火头215与空气入口216均位于烟气入口213处，蓄热体位于靠近烟气入口213处设有催化层25。在燃烧沉降室2的烟气入口213处增加点火头215和空气入口216，当烟气中的一氧化碳含量偏高、氧气含量偏低时，打开空气入口216处的阀门，使燃烧沉降腔内进入部分空气，为燃烧沉降腔补充空气，使烟气中的一氧化碳二次燃烧；而当烟气中的一氧化碳和氧气含量均偏高，而因为烟气温度较低一氧化碳不能二次燃烧时，开启点火头215，辅助烟气中的一氧化碳二次燃烧；当烟气温度较低、一氧化碳含量偏高、氧气含量偏低时，可以同时打开空气入口216和开启点火头215，促进一氧化碳二次燃烧。通过设置点火头215和空气入口216，根据实际需要打开空气入口216或者开启点火头215，并设置催化层25来促进烟气中的一氧化碳二次燃烧，可以促进一氧化碳燃尽，保证安全同时避免将一氧化碳排到空气，同时一氧化碳二次燃烧能够进一步提高燃烧沉降腔内温度，为蓄热体提供热源。

在外壳体21上还设有清灰维修门24，用于进入燃烧沉降腔内进行清灰维修工作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。