一種高溫廢氣余熱利用系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種高溫廢氣余熱利用系統，涉及冶金節能技術領域，以及鍋爐設計與制造領域，包括余熱鍋爐與火力發電機組，其特征在于：余熱鍋爐為直流余熱鍋爐，廢氣管路依次連通余熱鍋爐和后處理系統，火力發電機組給水系統經給水管路連通至余熱鍋爐的給水入口，余熱鍋爐的蒸汽出口經蒸汽管路與火力發電機組鍋爐出口過熱或再熱蒸汽管路匯合后連通至汽輪機蒸汽入口。本實用新型專利技術將高溫廢氣余熱鍋爐蒸汽設計參數選擇與火力發電機組鍋爐配套，并與火力發電機組共用主要系統，在簡化余熱機組系統，節約投資和運行費用的同時，提高余熱利用效率。

High temperature waste gas waste heat utilization system

The utility model discloses a high temperature waste heat utilization system, relates to the technical field of metallurgy and energy saving, and boiler design and manufacturing field, including waste heat boiler and thermal power generating units, characterized in that: the waste heat boiler for DC waste heat boiler, exhaust pipe connected with waste heat boiler and postprocessing system, water supply and water supply pipe connected to the entrance waste heat boiler water supply system of thermal power generating units, steam pipeline and thermal power plant steam outlet of the waste heat boiler boiler outlet overheat or reheat steam pipeline connected to the steam turbine entrance after confluence. The utility model has the advantages of high temperature waste heat boiler steam design parameters and the thermal power generating unit boiler, and thermal power units share the main system, the simplified heat unit system, the investment and operation cost and improve the efficiency of waste heat utilization.

【技術實現步驟摘要】
一種高溫廢氣余熱利用系統
本技術涉及冶金節能
，以及鍋爐設計與制造領域。
技術介紹
現代的金屬冶煉爐(如多晶硅提煉爐等)的冶煉尾氣溫度可達650℃-1200℃，若將該熱量直接排放將造成巨大的能源浪費，一般通過余熱鍋爐進行回收利用。由于余熱總量不高，通常設計的余熱發電機組參數較低，余熱利用效率不高，且需配套完整的發電系統。根據日趨嚴格的環保要求，可能還需要煙氣環保系統，系統復雜、投資及運行維護成本較高。煉礦廠一般同時為用電大戶，常配備火力發電機組(例如燃煤發電機組)為廠區供電，目前火力發電機組已廣泛采用大型超臨界參數發電機組，如350MW以上的超臨界的煤粉爐或循環流化床鍋爐，具有較高的效率。
技術實現思路
本技術的目的在于：針對現有技術常見的廢氣余熱利用均采用單獨設計余熱鍋爐并配置對應參數的汽輪發電機組，其系統復雜、投資較高，且往往受到余熱總量限制，機組容量小、參數較低、余熱發電利用效率較低。本專利將高溫廢氣余熱鍋爐蒸汽設計參數選擇與火力發電機組鍋爐配套，并與火力發電機組共用主要系統，在簡化余熱機組系統，節約投資和運行費用的同時，提高余熱利用效率。本技術的目的通過下述技術方案來實現：一種高溫廢氣余熱利用系統，包括余熱鍋爐與火力發電機組，余熱鍋爐為直流余熱鍋爐，廢氣管路依次連通余熱鍋爐和后處理系統，火力發電機組給水系統經給水管路連通至余熱鍋爐的給水入口，余熱鍋爐的蒸汽出口經蒸汽管路與火力發電機組鍋爐出口過熱或再熱蒸汽管路匯合后連通至汽輪機蒸汽入口。作為選擇，后處理系統包括火力發電機組鍋爐及其煙氣處理系統，余熱鍋爐的廢氣出口經廢氣管路連通火力發電機組鍋爐的一和/或二次風供風裝置至爐膛。作為進一步選擇，火力發電機組鍋爐為循環流化床鍋爐，余熱鍋爐的廢氣出口經廢氣管路連通循環流化床鍋爐的一次風供風裝置至爐膛。作為另一進一步選擇，火力發電機組鍋爐為煤粉鍋爐，余熱鍋爐的廢氣出口經廢氣管路連通煤粉鍋爐的二次風供風裝置至爐膛。作為另一進一步選擇，還包括設于余熱鍋爐和火力發電機組鍋爐之間廢氣管路上的除塵系統。作為選擇，后處理系統包括廢氣管路依次連通的除塵裝置和脫硫脫硝裝置，除塵裝置和/或脫硫脫硝裝置具有換熱降溫裝置，換熱降溫裝置的吸熱介質管路連通至煉礦爐、廠區供暖裝置，燃煤機組的高壓加熱器或低壓加熱器或除氧器，鍋爐空預器入口冷風、礦熱爐用風加熱裝置中的一個或多個。作為進一步選擇，除塵裝置為布袋除塵器，其換熱降溫裝置為中、低溫換熱器，脫硫裝置為濕法脫硫裝置，其換熱降溫裝置二級低溫換熱器。作為選擇，火力發電機組給水系統經給水管路和增壓泵連通至余熱鍋爐的給水入口。作為選擇，火力發電機組鍋爐為超臨界鍋爐或300MW以上鍋爐。前述本技術主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本技術可采用并要求保護的方案；并且本技術，(各非沖突選擇)選擇之間以及和其他選擇之間也可以自由組合。本領域技術人員在了解本專利技術方案后根據現有技術和公知常識可明了有多種組合，均為本技術所要保護的技術方案，在此不做窮舉。本技術的工作流程：煉礦廠與火力發電機組(例如燃煤發電機組)項目配套在同一廠區或相鄰近位置，余熱鍋爐采用直流余熱鍋爐，余熱鍋爐給水取自火力發電機組給水系統，經增壓泵增壓(視余熱系統汽水阻力情況選配)后，送入直流余熱鍋爐，水與高溫廢氣在直流余熱鍋爐中進行一次逆流換熱，被加熱到火力發電機組主汽溫度相當(如570℃)的蒸汽送回火力發電機組，與火力發電機組鍋爐出口過熱或再熱蒸汽匯合后供汽輪機發電。廢氣經直流余熱鍋爐降溫到一定溫度(如～250℃)以下后，可視實際情況選擇按以下方案處理：方案一：降溫后的廢氣通過新設的除塵系統回收廢氣中的礦物顆粒(如必要)，除塵后的廢氣以一、二次風的形式送入原火力發電機組鍋爐中進行摻燒，并經原火力發電機組鍋爐煙氣處理系統處理污染物后排大氣。當火力發電機組鍋爐為循環流化床鍋爐時，廢氣可以一次風的形式送入；當火力發電機組鍋爐為煤粉鍋爐時，廢氣可以二次風的形式在主燃燒器與燃盡風之間送入，有利于降低鍋爐NOx排放。方案二：降溫后的廢氣除塵裝置和脫硫脫硝裝置進行污染物處理后排大氣：例如再通過單獨設置的中、低溫換熱器繼續將廢氣溫度降低到適合布袋除塵溫度(～120℃)，再通過布袋除塵器回收廢氣中的顆粒物，除塵后的廢氣再經二級低溫換熱器將煙氣溫度降低到適合濕法脫硫溫度，經其他環保設施(如濕法脫硫脫硝裝置等)進行污染物處理后排大氣。低溫換熱器通過水等工質吸收的熱量可根據電廠的實際情況用于供煉礦爐、廠區供暖，替代火力發電機組的高壓加熱器、低壓加熱器或除氧器等的抽汽熱量，加熱火力發電機組鍋爐空預器入口冷風、礦熱爐用風等等。本專利技術將高溫廢氣余熱利用與火力發電機組(如300MW以上/超臨界)相結合，大幅度提高余熱利用效率和降低余熱利用成本。主要是采用直流余熱鍋爐，并將其產生的蒸汽引入火力發電機組鍋爐，充分利用火力發電機組的汽水系統、汽輪發電機系統和煙氣污染物處理系統設備，大幅度簡化余熱利用系統，達到經濟、高效利用冶煉高溫廢氣余熱的目的。余熱鍋爐充分利用火力發電機組系統設備的優點：1)余熱鍋爐參數的提高可利用火力發電機組高參數汽輪機，汽輪機進汽參數的提高，由T-S圖上的朗肯循環可知，朗肯循環的效率也將要提高，余熱利用的效率就更高。2)余熱鍋爐系統將會大為簡化，余熱鍋爐從相對復雜的雙壓或三壓余熱鍋爐管路系統變成一次直流、無再熱的直流余熱鍋爐系統，成本大幅降低，余熱鍋爐起停靈活、啟動時間大幅縮短。3)余熱鍋爐的產汽接入火力發電機組中，充分利用火力發電機組各設備高效率的優點。4)若冶煉尾氣中含有可燃物質和有用顆粒物，可經余熱鍋爐降溫，經除塵設備回收廢氣中顆粒物后，由余熱鍋爐后續的環保設施進行處理后排放，也可直接送入火力發電機組鍋爐中摻燒，取消余熱鍋爐后的環保系統，大幅度降低余熱利用系統投資。5)除塵后的廢氣送入火力發電機組鍋爐摻燒，不再補燃CO，可降低火力發電機組鍋爐NOx排放。本技術的有益效果：1)高溫廢氣余熱利用效率可由獨立的中小型較低參數余熱發電機組～20％的發電效率，提高到與火力發電機組相當(如目前普遍采用的超臨界參數機組均在40％以上)的水平，大幅度節約能源消耗。若火力發電機組為超臨界機組，則相同的余熱量可多發一倍電量。以6臺煉硅爐共計60萬Nm3/h，1000℃的廢氣為例，余熱發電功率可增加～50MW，多發電～4億度/年，相當于節約大型燃煤發電機組發相同電量的煤耗量(～12萬噸標煤/年)。2)余熱鍋爐系統將由現在通用的比較復雜的雙壓或三壓余熱鍋爐管路系統變成直流余熱鍋爐的直流的一次無再熱的形式，不需要配置汽輪發電系統，成本將要大幅降低。3)廢氣經余熱鍋爐降溫后，經除塵設備回收廢氣中顆粒物后，直接送入火力發電機組鍋爐摻燒，可取消或少使用余熱鍋爐的補燃設備，取消配套環保系統，余熱利用系統投資得到大幅度降低。(方案一)4)余熱利用系統簡化后使得運行和維護也變得簡單，可并入火力發電機組的運行維護管理中，降低運行維護費用。5)除塵后的廢氣含氧量較低，可做為火力發電機組循環流化床鍋爐一次風或煤粉鍋爐主燃燒器與燃盡風之間的還原二次風送入火力發電機組鍋爐，可降低燃煤鍋爐NOx排放。附圖說明圖1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高溫廢氣余熱利用系統，包括余熱鍋爐與火力發電機組，其特征在于：余熱鍋爐為直流余熱鍋爐，廢氣管路依次連通余熱鍋爐和后處理系統，火力發電機組給水系統經給水管路連通至余熱鍋爐的給水入口，余熱鍋爐的蒸汽出口經蒸汽管路與火力發電機組鍋爐出口過熱或再熱蒸汽管路匯合后連通至汽輪機蒸汽入口。

【技術特征摘要】
1.一種高溫廢氣余熱利用系統，包括余熱鍋爐與火力發電機組，其特征在于：余熱鍋爐為直流余熱鍋爐，廢氣管路依次連通余熱鍋爐和后處理系統，火力發電機組給水系統經給水管路連通至余熱鍋爐的給水入口，余熱鍋爐的蒸汽出口經蒸汽管路與火力發電機組鍋爐出口過熱或再熱蒸汽管路匯合后連通至汽輪機蒸汽入口。2.如權利要求1所述的高溫廢氣余熱利用系統，其特征在于：后處理系統包括火力發電機組鍋爐及其煙氣處理系統，余熱鍋爐的廢氣出口經廢氣管路連通火力發電機組鍋爐的一和/或二次風供風裝置至爐膛。3.如權利要求2所述的高溫廢氣余熱利用系統，其特征在于：火力發電機組鍋爐為循環流化床鍋爐，余熱鍋爐的廢氣出口經廢氣管路連通循環流化床鍋爐的一次風供風裝置至爐膛。4.如權利要求2所述的高溫廢氣余熱利用系統，其特征在于：火力發電機組鍋爐為煤粉鍋爐，余熱鍋爐的廢氣出口經廢氣管路連通煤粉鍋爐的二次風供風裝置至爐膛。5.如權利要求2所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李紅兵，金黃，周棋，崔有貴，杜文韜，張定海，尹博，臧平偉，
申請(專利權)人：東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司，
類型：新型
國別省市：四川,51