储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及余热、余能梯级利用技术领域，尤其涉及一种储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统及其控制方法。

背景技术

电炉第四孔的炉气，经炉盖弯管和移动弯管烟道之间的间隙，进入移动弯管烟道，同时混入一定量的炉外空气，以燃烬炉气中的CO等可燃气体形成高温烟气，高温烟气经过沉降室后，进入饱和蒸汽余热锅炉，间断生产一定压力的蒸汽。

典型生产工艺流程：从加入废铁预热起至下一炉开始进料，整个流程约40分钟，从进料开始进行加热熔炼，过程中吹氧和加入碳粉，持续约35分钟，出铁水暂停加热，过程约5分钟。

电炉烟气在吹氧时间段排烟温度最高，在沉降室出口温度约850℃左右，出铁水时间段温度最低，在沉降室出口温度约200℃左右。由于过程烟气温度变化幅度巨大，目前对烟气的余热回收一般采用饱和蒸汽余热锅炉。

现有的饱和蒸汽锅炉余热回收系统包括饱和蒸汽余热锅炉、除尘器、引风机和烟囱等，由于电炉烟气温度不稳定，只能间断产生饱和蒸汽，无法连续产生过热蒸汽。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统及其控制方法，旨在解决现有电炉烟气余热锅炉产汽间断、参数低的问题，从而促进用户储能利用、提高余热利用品质产生稳定的高参数蒸汽、减排减碳、双碳目标的实现。

为实现上述目的，本发明提出一种储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统，包括：

沉降室，所述沉降室的进烟气侧适于与电炉的出烟气侧连通；

储能调温装置，所述储能调温装置的进烟气侧与所述沉降室的出烟气侧连通，以用于吸收并储存烟气的热量、释放储存的热量以加热烟气；

余热锅炉，所述余热锅炉的进烟气侧与所述沉降室的出烟气侧、所述储能调温装置的出烟气侧分别连通，所述余热锅炉的进水侧适于与供水装置连通；所述储能调温装置，用于降低烟气温度波动，通过烟气加热水生成稳定参数蒸汽；以及

烟囱，所述烟囱的进烟气侧与所述余热锅炉的出烟气侧连通。

可选地，所述储能调温装置包括储热体和熔盐罐，所述储热体的进烟气侧通过第一阀门与所述沉降室的出烟气侧连通，所述储热体的出烟气侧通过第二阀门与所述余热锅炉的进烟气侧连通，所述熔盐罐的进流侧与所述储热体的出流侧连通，所述熔盐罐的出流侧与所述储热体的进流侧；

所述储热体，用于将烟气和熔盐的温度交替吸收和释放；

所述熔盐罐，用于储存熔盐介质的热量。

可选地，所述储能调温装置还包括熔盐泵，所述熔盐泵设于所述熔盐罐的出流侧与所述储热体的进流侧之间的管路上，以用于驱动熔盐介质流动。

可选地，所述余热锅炉与所述沉降室之间的管路上设有第三阀门，且所述第三阀门位于所述第一阀门与所述第二阀门之间的管路上。

可选地，所述储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还包括控制器，所述控制器与所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门分别连接，以用于控制所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门工作。

可选地，所述储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还包括：

第一温度传感器，所述第一温度传感器设于所述沉降室的出烟气侧管路上并与所述控制器连接，以用于检测所述沉降室出的烟气侧的烟气温度；以及

第二温度传感器，所述第二温度传感器设于所述余热锅炉的进烟气侧管路上并与所述控制器连接，以用于检测所述余热锅炉的进烟气侧的烟气温度。

可选地，所述储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还包括除尘器，所述除尘器设置于所述烟囱与所述余热锅炉之间的管路上，以用于对烟气进行除尘处理。

可选地，所述储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还包括引风机，所述引风机设置于所述除尘器与所述烟囱之间的管路上，以用于将烟气引向至所述烟囱。

为实现上述目的，本发明还提出一种储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

检测沉降室出烟侧的烟气温度；

在所述烟气温度处于目标温度范围内时，关闭第一阀门和第二阀门，并打开第三阀门；

在所述烟气温度高于第一预设温度时，打开所述第一阀门和所述第二阀门，并关闭所述第三阀门，控制储能调温装置吸收热量，以将所述烟气温度调低至所述目标温度范围内；

在所述烟气温度低于第二预设温度时，打开所述第一阀门和所述第二阀门，并关闭所述第三阀门，控制储能调温装置释放热量，以将所述烟气温度调高至所述目标温度范围内。

可选地，所述目标温度范围为500℃～515℃，所述第一预设温度为515℃，所述第二预设温度为500℃。

在本发明的技术方案中，该储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统包括沉降室、储能调温装置、余热锅炉和烟囱；沉降室的进烟气侧适于与电炉的出烟气侧连通；储能调温装置的进烟气侧与沉降室的出烟气侧连通，以用于吸收并储存烟气的热量、释放储存的热量以加热烟气；余热锅炉的进烟气侧与沉降室的出烟气侧、储能调温装置的出烟气侧分别连通；余热锅炉的进水侧适于与供水装置连通；储能调温装置，用于降低烟气温度波动，通过烟气加热水生成稳定参数蒸汽；烟囱的进烟气侧与余热锅炉的出烟气侧连通。

本发明储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统采用了储能调温装置，在电炉烟气温度较高时，可吸收并储存烟气的热量以充热；在电炉烟气温度较低时，可释放储存的热量以放热；在电炉烟气温度适宜时，储能调温装置无需工作。如此，实现了储热调温功能，解决了现有电炉烟气余热锅炉产汽间断、参数低的问题，从而促进用户储能利用、提高余热利用品质产生稳定的高参数蒸汽、减排减碳、双碳目标的实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统一实施例中储能调温装置的结构示意图。

附图标号说明：

10、沉降室；20、储能调温装置；30、余热锅炉；40、烟囱；50、除尘器；60、引风机；21、储热体；22、熔盐罐；23、熔盐泵；101、第一阀门；102、第二阀门；103、第三阀门。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统。

参考图1，在本发明一实施例中，该储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统包括沉降室10、储能调温装置20、余热锅炉30和烟囱40；沉降室10的进烟气侧适于与电炉的出烟气侧连通；储能调温装置20的进烟气侧与沉降室10的出烟气侧连通，以用于吸收并储存烟气的热量、释放储存的热量以加热烟气；余热锅炉30的进烟气侧与沉降室10的出烟气侧、储能调温装置20的出烟气侧分别连通；余热锅炉30的进水侧适于与供水装置连通；储能调温装置20，用于降低烟气温度波动，通过烟气加热水生成稳定参数蒸汽；烟囱40的进烟气侧与余热锅炉30的出烟气侧连通。

本实施例中，沉降室10用于将电炉烟气中的尘粒进行沉降处理，以净化烟气。

储能调温装置20可为能够吸收烟气热量并释放热量给烟气的充放热储热装置，其储热介质可以是熔盐等，此处不限。

本发明储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统采用了储能调温装置20，在电炉烟气温度较高时，可吸收并储存烟气的热量以充热；在电炉烟气温度较低时，可释放储存的热量以放热；在电炉烟气温度适宜时，储能调温装置20无需工作。如此，实现了储热调温功能，解决了现有电炉烟气余热锅炉30产汽间断、参数低的问题，从而促进用户储能利用、提高余热利用品质产生稳定的高参数蒸汽、减排减碳、双碳目标的实现。

参考图1和图2，在一实施例中，储能调温装置20可包括储热体21和熔盐罐22，储热体21的进烟气侧通过第一阀门101与沉降室10的出烟气侧连通，储热体21的出烟气侧通过第二阀门102与余热锅炉30的进烟气侧连通，熔盐罐22的进流侧与储热体21的出流侧连通，熔盐罐22的出流侧与储热体21的进流侧。储热体21，用于将烟气和熔盐的温度交替吸收和释放；熔盐罐22，用于储存熔盐介质的热量。

本实施例中，储能调温装置20还可包括熔盐泵23，熔盐泵23设于熔盐罐22的出流侧与储热体21的进流侧之间的管路上，以用于驱动熔盐介质流动。

需要说明，储热体21的功能是将烟气和熔盐的温度交替吸收和释放。熔盐罐22的功能是储存一定量的熔盐热量。熔盐泵23的功能是输送熔盐介质，可采用变频控制。

进一步地，余热锅炉30与沉降室10之间的管路上可设有第三阀门103，且第三阀门103位于第一阀门101与第二阀门102之间的管路上。

本实施例中，储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还可包括控制器，控制器与第一阀门101、第二阀门102和第三阀门103分别连接，以用于控制第一阀门101、第二阀门102和第三阀门103工作。

为减少污染物排放，参考图1和图2，在一实施例中，该储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还包括除尘器50，除尘器50设置于烟囱40与余热锅炉30之间的管路上，以用于对烟气进行除尘处理。

本实施例中，该储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还包括引风机60，引风机60设置于除尘器50与烟囱40之间的管路上，以用于将烟气引向至烟囱40。如此，可以提升排烟速率，提高生产效率。

在无需储热调温功能时，第一阀门101、第二阀门102关闭，电炉烟气从沉降室10出来通过第三阀门103，进入至蒸汽余热锅炉30，烟气从余热锅炉30排出后依次经除尘器50、引风机60和烟囱40排至大气。

其中，余热锅炉30的汽水侧：锅炉给水通过过热蒸汽余热锅炉30加热产生过热蒸汽。

在烟气温度过高需要储能调温装置20充热时，第三阀门103关闭，第一阀门101、第二阀门102打开，电炉烟气进入储热体21，高温烟气流经储热体21进行充热，储热完成后的烟气温度有所降低，进入余热锅炉30，完成加热给水的电炉烟气废气，经除尘器50、引风机60和烟囱40排至大气。

其中，余热锅炉30的汽水侧：锅炉给水通过余热锅炉30加热产生过热蒸汽。熔盐侧：低温熔盐从熔盐罐22流出，经过熔盐泵23输入储热体21，完成加热的熔盐回到熔盐罐22成为高温熔盐。

储热体21充热工况下，通过存储电炉烟气的热量，不降低余热锅炉30产出的过热蒸汽参数。

在烟气温度过低需要储能调温装置20放热时，第三阀门103关闭，第一阀门101、第二阀门102打开，电炉烟气从沉降室10出来，进入储热体21进行取热，取热后的烟气进入余热锅炉30，完成加热给水的烟气废气，经除尘器50、引风机60和烟囱40排至大气。

其中，余热锅炉30的汽水侧：锅炉给水通过余热锅炉30加热产生过热蒸汽。此过程中，由于提高了进入余热锅炉30的烟气温度，锅炉产生过热蒸汽。熔盐侧：高温熔盐从熔盐罐22流出，经过熔盐泵23输入储热体21，完成放热的熔盐回到熔盐罐22成为低温熔盐。

储热体21放热工况，通过释放存储的热量，用来加热温度较低的电炉烟气，从而使进入余热锅炉30的烟气温度在小范围波动，可以稳定地产生参数更高的过热蒸汽。

在一实施例中，储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还可包括第一温度传感器，第一温度传感器设于沉降室10的出烟气侧管路上并与控制器连接，以用于检测沉降室10出的烟气侧的烟气温度。

本实施例中，储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统还可包括第二温度传感器，第二温度传感器设于余热锅炉30的进烟气侧管路上并与控制器连接，以用于检测余热锅炉30的进烟气侧的烟气温度。如此，可实现实时监测烟道中烟气的温度，根据烟气温度自动调整储能调温装置20的工作状态，极大地提升了生产效率。

本发明还提出一种储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统的控制方法，基于上述的储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统，参考图1和图2，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S10、检测沉降室出烟侧的烟气温度。

通常情况下，沉降室10出烟侧的烟气温度变化范围为200℃～900℃。

步骤S20、在所述烟气温度处于目标温度范围内时，关闭第一阀门和第二阀门，并打开第三阀门。

其中，目标温度范围可为500℃～515℃。本实施例中，当第一温度传感器检测到的烟气温度处于500℃～515℃时，该储能调节电炉烟气余热稳定产蒸汽的系统无需打开储热调温功能，电炉烟气从沉降室10出来可直接通过第三阀门103，进入至过热蒸汽余热锅炉30，烟气从余热锅炉30排出后依次经除尘器50、引风机60和烟囱40排至大气。

步骤S30、在所述烟气温度高于第一预设温度时，打开所述第一阀门和所述第二阀门，并关闭所述第三阀门，控制储能调温装置吸收热量，以将所述烟气温度调低至所述目标温度范围内。

其中，第一预设温度可为515℃。本实施例中，在烟气温度过高，即超过515℃时，需要储热调温功能，此时，电炉烟气通过烟道进入储热体21，高温烟气流经储热体21进行充热，储热完成后的烟气温度有所降低，将烟气温度降低至485℃～500℃内，然后再进入余热锅炉30，完成加热给水的电炉烟气废气，经除尘器50、引风机60和烟囱40排至大气。

其中，锅炉给水通过余热锅炉30加热产生过热蒸汽。熔盐侧：低温熔盐从熔盐罐22，经过熔盐泵23输入储热体21，完成加热的熔盐回到熔盐罐22成为高温熔盐。

储热体21充热工况下，通过存储电炉烟气的热量，一定程度降低余热锅炉30产出的过热蒸汽参数。

步骤S40、在所述烟气温度低于第二预设温度时，打开所述第一阀门和所述第二阀门，并关闭所述第三阀门，控制储能调温装置释放热量，以将所述烟气温度调高至所述目标温度范围内。

本实施例中，在烟气温度过低需要储能调温装置20放热时，电炉烟气从沉降室10出来，进入储热体21进行取热，取热后的烟气进入余热锅炉30，完成加热给水的烟气废气，经除尘器50、引风机60和烟囱40排至大气。

其中，余热锅炉30的汽水侧：锅炉给水通过余热锅炉30加热产生过热蒸汽。此过程中，由于提高了进入余热锅炉30的烟气温度，锅炉产生过热蒸汽。熔盐侧：高温熔盐从熔盐罐22流出，经过熔盐泵23输入储热体21，完成放热的熔盐回到熔盐罐22成为低温熔盐。

储热体21放热工况，通过释放存储的热量，用来加热温度较低的电炉烟气，从而使进入余热锅炉30的烟气温度在小范围波动，可以稳定地产生参数更高的过热蒸汽。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。