一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A、烧结冷却高温段B、一级余热利用系统、混合系统和二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；混合系统包括混合器，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口处设置回气风道。本发明专利技术优点在于实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统
本专利技术属于余热发电
，尤其涉及一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统。
技术介绍
钢铁工业是我国能源消耗最大的产业部门之一，烧结生产一般占吨钢能耗的10～20%，仅次于炼铁。烧结节能在钢铁企业节能中占有十分重要的地位。热烧结矿显热和烧结烟气显热占烧结过程热耗的50%以上，有效利用这部分余热是烧结节能的重要方面。我国钢产量已跃居世界第一，具备年产钢5亿吨生产能力，需要烧结矿8.5亿吨，据初步统计，全国共建有100m2以上的烧结机总面积大于6万m2，烧结矿年用量超过7亿吨。目前，冷却烧结矿的低温废气直接排掉，废气中的热量全部浪费，年价值损失超过百亿元，同时造成粉尘污染和热污染。因此，中国钢铁企业废气热量的回收利用是节能降耗，降低成本，减少污染，提高效率的重要问题。可见，我国烧结冷却机废气量巨大，利用技术非常落后，但目前烧结冷却机废气利用存在着烧结冷却机外排低温废气、难于回收的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其在不影响烧结矿冷却效果的前提下，实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉的气道进口与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；混合系统包括混合器，混合器的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道连接，混合器的第二分支输入口与余热锅炉的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统包括降膜蒸发器、分离器、螺杆膨胀机、发电机、凝汽器、冷却塔、循环水泵、凝结泵、热泵，其中，降膜蒸发器的载热工质气体排口、分离器、螺杆膨胀机、凝汽器、凝结泵、热泵和降膜蒸发器的载热工质液体进口通过连接管路依次连接构成循环回路，螺杆膨胀机与发电机传动连接，凝汽器旁接冷却塔和循环水泵构成用于冷却凝汽器的循环水系统；所述分离器的液体出口接入所述凝结泵之后的循环回路。烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B的废热气排气口和进气口。连续换热风道包括在烧结冷却高温段B内排列设置的多个隔板，隔板将烧结冷却高温段B分隔为多个独立冷却腔，每个独立冷却腔上分别设置有独立进气口和独立出气口；独立冷却腔间设置支气管路将不同独立冷却腔的独立进气口和/或独立出气口连接形成多次穿过烧结冷却高温段B的换热路线。回气风道的尾部上设置烟气脱硫净化集成系统和烟囱。高温风道和第一低温风道上分别设置除尘器，第二低温风道上设置引风机，回气风道上设置循环风机；烧结机入口低温段A的进气口处和烧结冷却高温段B的进气口处分别设置鼓风机。循环风机采用调速风机，鼓风机为可控式鼓风机。高温风道和第一低温风道上分别设置切换阀门。降膜蒸发器内加设的载热工质为低沸点有机质。余热锅炉为呈立式布置的双压余热锅炉，双压余热锅炉内设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包和过热器。本专利技术的有益效果：本专利技术利用废热气及降膜蒸发器内加设的低沸点有机质形成双工质，实现了高效、可靠、最大限度回收利用烧结机废热气余热的目标，并能确保不影响烧结机工艺系统正常生产。本专利技术实现了热量梯级耦合、高效、可靠回收利用烧结机废热气余热发电的目标，可有效提高烧结余热回收效率。本专利技术提高了循环入口废气的温度和锅炉入口的温度，可有效提高回收效率和蒸汽发电效率，充分体现了“温度对口、梯级利用、高效转化”的原则，在不影响烧结矿冷却机工艺生产的前提下能最大限度的利用烧结矿废热气余热，同时有利于环境保护和稳定烧结余热回收。本专利技术解决了烧结冷却机外排低温废气、难于回收的技术难题，可减少外排废气总量50%，提高低质热能回收率达80%以上，可大幅降低漏风、现场噪音，减少冷却风机数量和耗电。烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B的废热气排气口和进气口，连续换热风道包括在烧结冷却高温段B内排列设置的多个隔板，隔板将烧结冷却高温段B分隔为多个独立冷却腔，每个独立冷却腔上分别设置有独立进气口和独立出气口；独立冷却腔间设置支气管路将不同独立冷却腔的独立进气口和\或独立出气口连接形成多次穿过烧结冷却高温段B的换热路线，上述连续换热风道的设置方式使通过烧结冷却高温段的冷却废气形成全封闭式强制多次循环，以提高废气入口温度和锅炉入口温度。余热锅炉采用双压余热锅炉，热废气在余热锅炉中换热，余热锅炉产生的蒸汽推动配设的汽轮机做功。所述余热锅炉为呈立式布置的双压余热锅炉，双压余热锅炉内设置有用于发电的主蒸汽装置，主蒸汽装置设有双压汽包和过热器，余热锅炉同过热器配套使用，可充分利用高温段热气的热能，通过热能的多极梯度利用取得最高热效率。本专利技术采用调速循环风机控制循环冷却风量，并设置鼓风机以及循环风机出口的烟气脱硫净化集成系统和烟囱，可灵活控制烧结机的冷却效果。切换阀门的设置，在余热利用系统故障时，可同烧结机原有系统隔离，从而确保无论热能回收系统是否运行，均不影响烧结矿主体工艺的生产。本专利技术可以通过控制循环风机转速及风门调节，控制烧结矿冷却机的的废热气道即烟罩与隔板密封处的废气压力，从而减少废热气的外泄。附图说明图1是本专利技术中实施例一的系统原理图；图2是本专利技术中实施例二的系统原理图；图3是本专利技术中实施例三的系统原理图；图4是本专利技术中实施例四的系统原理图。具体实施方式实施例一：图1主要显示出本专利技术中一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统、连续换热风道及基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统的系统结构关系，其它非主体部分的功能设置不在本技术说明之列。图1中箭头方向表示管道内的介质流向。如图1所示，本专利技术的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉11以及与余热锅炉11外接配设的汽轮机10，余热锅炉11的气道进口与与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道7连接；混合系统包括混合器14，混合器14的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道6连接，混合器14的第二分支输入口与余热锅炉11的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的14主输出口与二级余热利用系统连接；二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器17的有机朗肯循环系统，混合器14的主输出口与降膜蒸发器17的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器17的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。降膜蒸发器17的加热气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，其特征在于：它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉的气道进口与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；混合系统包括混合器，混合器的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道连接，混合器的第二分支输入口与余热锅炉的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，包括烧结机入口低温段A和烧结冷却高温段B，其特征在于：它还包括一级余热利用系统、混合系统、二级余热利用系统，一级余热利用系统包括余热锅炉以及与余热锅炉外接配设的汽轮机，余热锅炉的气道进口与烧结冷却高温段B的废热气排气口通过高温风道连接；混合系统包括混合器，混合器的第一分支输入口与烧结机入口低温段A的废热气排气口通过第一低温风道连接，混合器的第二分支输入口与余热锅炉的气道出口通过第二低温风道连接，混合器的主输出口与二级余热利用系统连接；二级余热利用系统包括基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统，混合器的主输出口与降膜蒸发器的加热气进口通过混合管连接，降膜蒸发器的加热气排口通过回气风道与烧结机入口低温段A的进气口和烧结冷却高温段B的进气口连接。2.根据权利要求1所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：基于降膜蒸发器的有机朗肯循环系统包括降膜蒸发器、分离器、螺杆膨胀机、发电机、凝汽器、冷却塔、循环水泵、凝结泵、热泵，其中，降膜蒸发器的载热工质气体排口、分离器、螺杆膨胀机、凝汽器、凝结泵、热泵和降膜蒸发器的载热工质液体进口通过连接管路依次连接构成循环回路，螺杆膨胀机与发电机传动连接，凝汽器旁接冷却塔和循环水泵构成用于冷却凝汽器的循环水系统；所述分离器的液体出口接入所述凝结泵之后的循环回路。3.根据权利要求1或2所述的一种基于封闭循环式烧结冷却机的双工质余热发电系统，其特征在于：烧结冷却高温段B上设置有连续换热风道，连续换热风道的出口和进口分别为烧结冷却高温段B...

【专利技术属性】
技术研发人员：王为术，徐维晖，王涛，张春杰，马自强，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41