一种高温废气余热利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高温废气余热利用系统，涉及冶金节能技术领域，以及锅炉设计与制造领域，包括余热锅炉与火力发电机组，其特征在于：余热锅炉为直流余热锅炉，废气管路依次连通余热锅炉和后处理系统，火力发电机组给水系统经给水管路连通至余热锅炉的给水入口，余热锅炉的蒸汽出口经蒸汽管路与火力发电机组锅炉出口过热或再热蒸汽管路汇合后连通至汽轮机蒸汽入口。本实用新型专利技术将高温废气余热锅炉蒸汽设计参数选择与火力发电机组锅炉配套，并与火力发电机组共用主要系统，在简化余热机组系统，节约投资和运行费用的同时，提高余热利用效率。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种高温废气余热利用系统
本技术涉及冶金节能
，以及锅炉设计与制造领域。
技术介绍
现代的金属冶炼炉(如多晶硅提炼炉等)的冶炼尾气温度可达650℃-1200℃，若将该热量直接排放将造成巨大的能源浪费，一般通过余热锅炉进行回收利用。由于余热总量不高，通常设计的余热发电机组参数较低，余热利用效率不高，且需配套完整的发电系统。根据日趋严格的环保要求，可能还需要烟气环保系统，系统复杂、投资及运行维护成本较高。炼矿厂一般同时为用电大户，常配备火力发电机组(例如燃煤发电机组)为厂区供电，目前火力发电机组已广泛采用大型超临界参数发电机组，如350MW以上的超临界的煤粉炉或循环流化床锅炉，具有较高的效率。
技术实现思路
本技术的目的在于：针对现有技术常见的废气余热利用均采用单独设计余热锅炉并配置对应参数的汽轮发电机组，其系统复杂、投资较高，且往往受到余热总量限制，机组容量小、参数较低、余热发电利用效率较低。本专利将高温废气余热锅炉蒸汽设计参数选择与火力发电机组锅炉配套，并与火力发电机组共用主要系统，在简化余热机组系统，节约投资和运行费用的同时，提高余热利用效率。本技术的目的通过下述技术方案来实现：一种高温废气余热利用系统，包括余热锅炉与火力发电机组，余热锅炉为直流余热锅炉，废气管路依次连通余热锅炉和后处理系统，火力发电机组给水系统经给水管路连通至余热锅炉的给水入口，余热锅炉的蒸汽出口经蒸汽管路与火力发电机组锅炉出口过热或再热蒸汽管路汇合后连通至汽轮机蒸汽入口。作为选择，后处理系统包括火力发电机组锅炉及其烟气处理系统，余热锅炉的废气出口经废气管路连通火力发电机组锅炉的一和/或二次风供风装置至炉膛。作为进一步选择，火力发电机组锅炉为循环流化床锅炉，余热锅炉的废气出口经废气管路连通循环流化床锅炉的一次风供风装置至炉膛。作为另一进一步选择，火力发电机组锅炉为煤粉锅炉，余热锅炉的废气出口经废气管路连通煤粉锅炉的二次风供风装置至炉膛。作为另一进一步选择，还包括设于余热锅炉和火力发电机组锅炉之间废气管路上的除尘系统。作为选择，后处理系统包括废气管路依次连通的除尘装置和脱硫脱硝装置，除尘装置和/或脱硫脱硝装置具有换热降温装置，换热降温装置的吸热介质管路连通至炼矿炉、厂区供暖装置，燃煤机组的高压加热器或低压加热器或除氧器，锅炉空预器入口冷风、矿热炉用风加热装置中的一个或多个。作为进一步选择，除尘装置为布袋除尘器，其换热降温装置为中、低温换热器，脱硫装置为湿法脱硫装置，其换热降温装置二级低温换热器。作为选择，火力发电机组给水系统经给水管路和增压泵连通至余热锅炉的给水入口。作为选择，火力发电机组锅炉为超临界锅炉或300MW以上锅炉。前述本技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本技术可采用并要求保护的方案；并且本技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。本技术的工作流程：炼矿厂与火力发电机组(例如燃煤发电机组)项目配套在同一厂区或相邻近位置，余热锅炉采用直流余热锅炉，余热锅炉给水取自火力发电机组给水系统，经增压泵增压(视余热系统汽水阻力情况选配)后，送入直流余热锅炉，水与高温废气在直流余热锅炉中进行一次逆流换热，被加热到火力发电机组主汽温度相当(如570℃)的蒸汽送回火力发电机组，与火力发电机组锅炉出口过热或再热蒸汽汇合后供汽轮机发电。废气经直流余热锅炉降温到一定温度(如～250℃)以下后，可视实际情况选择按以下方案处理：方案一：降温后的废气通过新设的除尘系统回收废气中的矿物颗粒(如必要)，除尘后的废气以一、二次风的形式送入原火力发电机组锅炉中进行掺烧，并经原火力发电机组锅炉烟气处理系统处理污染物后排大气。当火力发电机组锅炉为循环流化床锅炉时，废气可以一次风的形式送入；当火力发电机组锅炉为煤粉锅炉时，废气可以二次风的形式在主燃烧器与燃尽风之间送入，有利于降低锅炉NOx排放。方案二：降温后的废气除尘装置和脱硫脱硝装置进行污染物处理后排大气：例如再通过单独设置的中、低温换热器继续将废气温度降低到适合布袋除尘温度(～120℃)，再通过布袋除尘器回收废气中的颗粒物，除尘后的废气再经二级低温换热器将烟气温度降低到适合湿法脱硫温度，经其他环保设施(如湿法脱硫脱硝装置等)进行污染物处理后排大气。低温换热器通过水等工质吸收的热量可根据电厂的实际情况用于供炼矿炉、厂区供暖，替代火力发电机组的高压加热器、低压加热器或除氧器等的抽汽热量，加热火力发电机组锅炉空预器入口冷风、矿热炉用风等等。本专利技术将高温废气余热利用与火力发电机组(如300MW以上/超临界)相结合，大幅度提高余热利用效率和降低余热利用成本。主要是采用直流余热锅炉，并将其产生的蒸汽引入火力发电机组锅炉，充分利用火力发电机组的汽水系统、汽轮发电机系统和烟气污染物处理系统设备，大幅度简化余热利用系统，达到经济、高效利用冶炼高温废气余热的目的。余热锅炉充分利用火力发电机组系统设备的优点：1)余热锅炉参数的提高可利用火力发电机组高参数汽轮机，汽轮机进汽参数的提高，由T-S图上的朗肯循环可知，朗肯循环的效率也将要提高，余热利用的效率就更高。2)余热锅炉系统将会大为简化，余热锅炉从相对复杂的双压或三压余热锅炉管路系统变成一次直流、无再热的直流余热锅炉系统，成本大幅降低，余热锅炉起停灵活、启动时间大幅缩短。3)余热锅炉的产汽接入火力发电机组中，充分利用火力发电机组各设备高效率的优点。4)若冶炼尾气中含有可燃物质和有用颗粒物，可经余热锅炉降温，经除尘设备回收废气中颗粒物后，由余热锅炉后续的环保设施进行处理后排放，也可直接送入火力发电机组锅炉中掺烧，取消余热锅炉后的环保系统，大幅度降低余热利用系统投资。5)除尘后的废气送入火力发电机组锅炉掺烧，不再补燃CO，可降低火力发电机组锅炉NOx排放。本技术的有益效果：1)高温废气余热利用效率可由独立的中小型较低参数余热发电机组～20％的发电效率，提高到与火力发电机组相当(如目前普遍采用的超临界参数机组均在40％以上)的水平，大幅度节约能源消耗。若火力发电机组为超临界机组，则相同的余热量可多发一倍电量。以6台炼硅炉共计60万Nm3/h，1000℃的废气为例，余热发电功率可增加～50MW，多发电～4亿度/年，相当于节约大型燃煤发电机组发相同电量的煤耗量(～12万吨标煤/年)。2)余热锅炉系统将由现在通用的比较复杂的双压或三压余热锅炉管路系统变成直流余热锅炉的直流的一次无再热的形式，不需要配置汽轮发电系统，成本将要大幅降低。3)废气经余热锅炉降温后，经除尘设备回收废气中颗粒物后，直接送入火力发电机组锅炉掺烧，可取消或少使用余热锅炉的补燃设备，取消配套环保系统，余热利用系统投资得到大幅度降低。(方案一)4)余热利用系统简化后使得运行和维护也变得简单，可并入火力发电机组的运行维护管理中，降低运行维护费用。5)除尘后的废气含氧量较低，可做为火力发电机组循环流化床锅炉一次风或煤粉锅炉主燃烧器与燃尽风之间的还原二次风送入火力发电机组锅炉，可降低燃煤锅炉NOx排放。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温废气余热利用系统，包括余热锅炉与火力发电机组，其特征在于：余热锅炉为直流余热锅炉，废气管路依次连通余热锅炉和后处理系统，火力发电机组给水系统经给水管路连通至余热锅炉的给水入口，余热锅炉的蒸汽出口经蒸汽管路与火力发电机组锅炉出口过热或再热蒸汽管路汇合后连通至汽轮机蒸汽入口。

【技术特征摘要】
1.一种高温废气余热利用系统，包括余热锅炉与火力发电机组，其特征在于：余热锅炉为直流余热锅炉，废气管路依次连通余热锅炉和后处理系统，火力发电机组给水系统经给水管路连通至余热锅炉的给水入口，余热锅炉的蒸汽出口经蒸汽管路与火力发电机组锅炉出口过热或再热蒸汽管路汇合后连通至汽轮机蒸汽入口。2.如权利要求1所述的高温废气余热利用系统，其特征在于：后处理系统包括火力发电机组锅炉及其烟气处理系统，余热锅炉的废气出口经废气管路连通火力发电机组锅炉的一和/或二次风供风装置至炉膛。3.如权利要求2所述的高温废气余热利用系统，其特征在于：火力发电机组锅炉为循环流化床锅炉，余热锅炉的废气出口经废气管路连通循环流化床锅炉的一次风供风装置至炉膛。4.如权利要求2所述的高温废气余热利用系统，其特征在于：火力发电机组锅炉为煤粉锅炉，余热锅炉的废气出口经废气管路连通煤粉锅炉的二次风供风装置至炉膛。5.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红兵，金黄，周棋，崔有贵，杜文韬，张定海，尹博，臧平伟，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51