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蒸氣余熱發電

來源:仟億達 發布日期:2015-09-30 10:03:00 瀏覽:-| 加入收藏

一、高爐沖渣水余熱利用背景及螺桿膨脹機余熱發電

鋼鐵廠在高爐煉鐵工藝中,產生的爐渣溫度大約為1000℃。目前,大多數煉鐵企業的處理方法是:將此爐渣在沖渣箱內由沖渣泵提供的高速水流急冷沖成水渣并粒化,以供生產水泥之用。這一過程中能夠產生大量溫度在80~95℃的熱水。通常,為了保證沖渣水的循環利用效果,需要將這部分沖渣水在沉淀過濾后引入空冷塔,降溫到50℃以下再次循環沖渣。這樣就使得很大一部分熱量在空冷塔中流失,既造成了能源的浪費,又對環境造成了熱污染。

目前,高爐沖渣水余熱回收利用技術主要應用于余熱發電、冬季采暖和浴池用水。

二、高爐沖渣水余熱利用解決方案

2.1余熱發電

基本原理為:煉鐵廠高爐沖渣水排出時溫度為80~95℃,經沉淀清除雜質預處理后進人特殊設計的蒸發換熱器和預熱換熱器,將高爐沖渣水熱量傳遞給換熱介質,溫度降至約5O℃,再送回高爐沖渣,從而回收一定量的余熱。換熱介質在換熱器內吸收熱量后變成80℃的過熱蒸氣,然后進入氣輪機膨脹做功,帶動發電機轉動,輸出電能。做功后的換熱介質變成低壓過熱蒸氣,進入冷凝器放出熱量,變成低溫、低壓的液體換熱介質,然后由泵送至換熱器中吸熱,再次變成過熱蒸氣推動氣輪機膨脹做功。如此連續循環,將高爐沖渣水中的熱量源源不斷地提取出來,轉換成電能。

圖1、高爐沖渣水余熱發電工藝流程圖

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冷凝器冷卻方式包括水冷式和風冷式2種。其中,水冷式冷凝器投資較低,投資回收期較短,但運行過程需補充冷卻水;風冷式冷凝器凈發電量較少,但不需要冷卻水,比較適合干旱缺水地區。

2.2螺桿膨脹機余熱發電簡介

螺桿膨脹機是一種專門回收各種低品位熱能發電的高新技術新型發電機組,具有通用性強、熱能適用廣、使用維護安全便捷、節能高效等技術特點,在不影響用戶正常生產的前提下實現節能減排和經濟增效的投運效果。

工業熱液(75℃以上)的應用范圍:

熱水溫度150℃以上,可以直接用“螺桿膨脹動力機組+冷凝器”回收發電

熱水溫度70-150℃范圍,可以采用“雙循環螺桿膨脹動力機組+冷凝器”回收發電

圖2、螺桿發電流程圖

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2.3冬季采暖

高爐沖渣水在渣池中沉淀后仍含有很多爐渣雜質,不能滿足采暖系統水質要求,所以高爐沖渣水必須過濾才能進入采暖系統。采暖循環水泵應采用熱水泵,1用1備。對于流量較大的采暖系統,可增設l臺流量為設計流量70%的熱水泵,在室外采暖計算溫度較高時使用,使采暖系統的溫度調節實現分階段調節。采暖蓄水池水溫通常可達70℃以上,當室外溫度升高時,水溫也會隨之升高,所以采暖系統供水溫度可達7O一8O℃,供水和回水溫差為10℃。當采暖期室外溫度較低時,可向采暖蓄水池補充蒸汽,以提高供水溫度。

2.4浴池用水

采用高爐沖渣水作為浴池用水的熱源,該工藝的特點如下:

1)余熱易回收。高爐沖渣水水溫高達85℃,浴池用水溫度一般為40℃,采用換熱器可以很容易回收高爐沖渣水的余熱,使水溫達到浴池用水溫度。

2)熱水輸送方便。由于采暖管道已鋪設至廠區及家屬區,所以熱水輸送管道路由的選擇及工程測量均可省略。另熱水輸送量不是很大,熱水輸送管道可直接架設在采暖回水管道上,從而節省大量的鋼材消耗。

3)換熱器安裝方便。渣水分離系統設有22m×3m×12m的熱水井,換熱器安裝在熱水井中,可不受形狀和數量的限制。同時,自制的換熱器重量輕、價格低,在換熱面積相同的情況下,自制換熱器的重量僅為標準換熱器重量的1/6,價格僅為標準換熱器重量的1/7。

4)換熱效率高。渣水分離系統具有充足的給水水源,能使給水在不加壓的情況下通過換熱器進入蓄水池,從而很經濟地完成換熱功能。其中,換熱器結構采用u型排管形式。

泵房及熱水輸送管道布置如圖3所示:

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給排水系統如圖4所示。

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三、高爐沖渣水的渣水分離技術

爐渣水淬方式分為渣池水淬和爐前水淬2種,高爐沖渣水一般指爐前水淬所產生的廢水。因為沖渣過程對循環水質要求較低,所以高爐沖渣水經渣水分離后即可循環使用,溫度高一些也不會影響沖渣效果,因而,在高爐沖渣水系統中,可將空冷塔設計成只有補充水系統而無排污系統的循環系統。高爐沖渣水渣水分離的方式主要有渣濾法、槽式脫水法(RASA拉薩法)和轉鼓脫水法(INBA印巴法)3種。

1.1渣濾法

渣濾法是將爐渣和高爐沖渣水的渣水混合物引入濾池,由爐渣作為濾料,使爐渣和高爐沖渣水通過濾池時將爐渣截流在濾池內,并將高爐沖渣水過濾排出。過濾后的高爐沖渣水中懸浮物含量很少,且在渣濾過程中可降低高爐沖渣水的暫時硬度,濾料也不必反復沖洗,故高爐沖渣水循環使用較易實現。但濾池占地面積大,一般需幾個濾池輪換作業,且難以實現自動控制,所以渣濾法只適用于小高爐的渣水分離。

1.2槽式脫水法

槽式脫水法是將高爐沖渣水用泵打入脫水槽內,槽底和槽壁均由不銹鋼絲網制成,猶如濾池,但脫水面積遠大于濾池,且占地面積較小。脫水后的水渣由脫水槽下部的閥門控制排出,裝車外運;脫水槽出水夾帶浮渣,將其與浮渣一并送入沉淀池,沉淀后的水渣再返回脫水槽,溢流水經冷卻循環使用。

1.3轉鼓脫水法

轉鼓脫水法是將爐渣和高爐沖渣水的渣水混合物引至1個轉動的圓筒形設備內,使爐渣和高爐沖渣水均勻分配后進人轉鼓。轉鼓的外筒是由不銹鋼絲編織的網格結構,所以進入轉鼓的爐渣和高爐沖渣水很快得到分離。高爐沖渣水通過爐渣和轉鼓外筒從轉鼓的下部流出,爐渣則隨轉鼓一起做圓周運動。當爐渣被帶到轉鼓的上部時,依靠自重落至轉鼓中心的輸出皮帶機上,由輸出皮帶機將爐渣運出,實現高爐沖渣水與爐渣的分離。由于所有的爐渣均在轉鼓內被分離,沒有浮渣產生,所以不必再設置沉淀設施,顯著提高了渣水分離效率。


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