一种加热炉余热综合利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种加热炉余热综合利用系统，包括：蒸汽过热器，设置在加热炉烟道内，加热炉汽化冷却系统产生的低压饱和蒸汽流入蒸汽过热器，加热炉烟气可对低压饱和蒸汽进行加热，以产生过热蒸汽；发电机组，与蒸汽过热器流体连通，蒸汽过热器中产生的过热蒸汽流入发电机组，以进行发电；海水淡化装置，与发电机组流体连通，发电机组排出的蒸汽流入海水淡化装置，以进行海水淡化。本发明专利技术还公开了一种加热炉余热综合利用方法。本发明专利技术充分实现了加热炉蒸汽能量的梯级利用，不仅利用蒸汽余压进行发电，而且还利用蒸汽余热生产淡水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加热炉余热综合利用系统及方法，属于余热利用、海水淡化及烟气净化领域。
技术介绍
中国钢铁工业能源消耗占全国总能耗16％左右，属于高耗能行业。轧钢工序能耗占冶金总能耗的10％～20％，其中加热炉能耗约占轧钢工序的65％～80％。加热炉是轧钢工序最主要的能耗设备，加热炉的额定单耗为1.1～1.5GJ/t，加热炉热效率一般为45％～60％。其中，加热炉烟气经过空气/煤气换热器后烟气温度在300℃以上，烟气带走的热量占总热量25％～40％，节能潜力较大。此外，加热炉烟气还含有SO2、NOx、颗粒物等，研究表明SO2、NOx、颗粒物是形成雾霾的主要因素。当前加热炉烟气一般未经任何净化处理由烟囱直接排入大气，对环境的危害较大。加热炉采用汽化冷却技术可以将炉内步进梁等冷却并产生蒸汽，回收了加热炉部分余热。汽化冷却技术减少了加热炉循环冷却水用量大的问题，同时减少了循环冷却水的动力消耗，实现了节能。高温、高压、流量大且稳定的蒸汽为高品质热源，国内采用蒸汽轮机发电技术十分成熟，但是钢铁厂各加热炉分布分散，加热炉汽化冷却产生的蒸汽品质较低、蒸汽流量较小且受加热炉产量影响波动较大，因此不适宜采用蒸汽轮机发电技术。同时，加热炉汽化冷却系统产生的低压蒸汽受使用的制约，冬季采暖造成蒸汽品质贬值严重，夏季蒸汽放散量大造成巨大浪费。此外，加热炉产生的低压蒸汽长距离输送热损失较大。我国其他工业领域也普遍存在类似的问题，大量的低品质蒸汽余热资源没有得到高效利用，既浪费能源又污染环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种加热炉余热综合利用系统及方法，将加热炉汽化冷却系统、螺杆膨胀机发电机组、低温多效蒸馏海水淡化装置串联，通过分级利用蒸汽能量来实现发电、海水淡化的目的，进一步利用了加热炉烟气余热并实现了加热炉烟气的净化处理。为实现上述目的，本专利技术的一种加热炉余热综合利用系统及方法的具体技术方案为：一种加热炉余热综合利用系统，包括：蒸汽过热器，设置在加热炉烟道内，加热炉汽化冷却系统产生的低压饱和蒸汽流入蒸汽过热器，加热炉烟气可对低压饱和蒸汽进行加热，以产生过热蒸汽；发电机组，与蒸汽过热器流体连通，蒸汽过热器中产生的过热蒸汽流入发电机组，以进行做功发电；海水淡化装置，与发电机组流体连通，发电机组排出的蒸汽流入海水淡化装置，以进行海水淡化。进一步，还包括：烟气冷却器，设置在加热炉烟道内，预处理海水流入烟气冷却器，加热炉烟气可对预处理海水进行加热，温度升高的预处理海水流入海水淡化装置。进一步，还包括：除尘器，加热炉烟气流入除尘器，以进行除尘；脱硫塔，内部的喷淋系统与海水淡化装置流体连通，海水淡化装置中产生的浓盐水流入喷淋系统，除尘后的烟气流入脱硫塔，浓盐水对烟气进行洗涤脱硫。进一步，发电机组为螺杆膨胀机发电机组。进一步，海水淡化装置为低温多效蒸馏海水淡化装置。进一步，蒸汽过热器的蒸汽出口与螺杆膨胀机发电机组的蒸汽入口通过蒸汽管道相连，蒸汽管道上顺次设置有阀门、疏水器、温度检测装置、压力检测装置、流量检测装置。进一步，螺杆膨胀机发电机组的蒸汽出口与低温多效蒸馏海水淡化装置的蒸汽入口通过蒸汽管道相连，蒸汽管道上顺次设置有压力检测装置、蒸汽减温减压器、放散装置、阀门、疏水器、温度检测装置、压力检测装置、流量检测装置。一种加热炉余热综合利用方法，包括以下步骤：将加热炉烟气和加热炉汽化冷却系统产生的低压饱和蒸汽进行热交换，加热炉烟气温度降低，低压饱和蒸汽变成过热蒸汽；将产生的过热蒸汽输送到螺杆膨胀机发电机组，进行发电；将螺杆膨胀机发电机组排出的蒸汽输送到低温多效蒸馏海水淡化装置，进行海水淡化。进一步，还包括以下步骤：利用与低压饱和蒸汽进行热交换后的加热炉烟气对预处理海水进行加热；将温度升高的预处理海水输送到低温多效蒸馏海水淡化装置，进行海水淡化。进一步，还包括以下步骤：将加热炉烟气进行除尘、脱硫后排放；脱硫过程中，可使用海水淡化过程中产生的浓盐水对加热炉烟气进行洗涤脱硫。本专利技术的加热炉余热综合利用系统及方法具有以下优点：1)本专利技术充分实现了加热炉蒸汽能量的梯级利用，不仅利用蒸汽余压进行发电，而且还利用蒸汽余热生产淡水。2)本专利技术就近利用加热炉蒸汽进行发电，解决了加热炉蒸汽流量不稳定对发电的不利影响，相比汽轮机发电，螺杆膨胀机作为一种回转机械，在热源负荷和参数大范围(30％-120％)变化波动的情况下，不仅运行稳定，而且可以自动调节发电功率，适应加热炉蒸汽流量不稳定的工况。3)本专利技术就近利用加热炉蒸汽进行海水淡化，降低了低温多效蒸馏海水淡化的能耗和成本，海水淡化是一种能源密集型产业，低温多效蒸馏作为多效蒸馏的一种改进技术，它的特点是对原料海水的预处理要求不高、操作温度低、过程循环动力消耗小、系统产能弹性大(40％-110％)、生产的淡水水质高，现在低温多效蒸馏多采用高温高压动力蒸汽作为热源，高温高压蒸汽的成本高导致制水成本较高，利用低品位蒸汽作为热源将是低温多效蒸馏海水淡化的方向之一。4)本专利技术实现了冶金加热炉热、电、水的联产，社会经济效益显著，由于低温多效蒸馏海水淡化电耗较低，螺杆膨胀机发电机组产生电能远远满足低温多效海水淡化用电需求，此外，低温多效蒸馏法产生的淡水纯度高，适宜直接作为汽包和锅炉的补水，或供其他用户使用。5)本专利技术实现了加热炉烟气的深度净化，烟气排放指标高于国家和地方标准。附图说明图1为本专利技术的加热炉余热综合利用系统的工艺流程图；图2为本专利技术的加热炉余热综合利用系统中利用低压蒸汽进行发电和海水淡化的工作原理图。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的一种加热炉余热综合利用系统及方法做进一步详细的描述。如图1和图2所示，本专利技术的加热炉余热综合利用系统包括：蒸汽过热器12、烟气冷却器13、螺杆膨胀机发电机组2、低温多效蒸馏海水淡化装置3、除尘器、脱硫塔。进一步，蒸汽过热器12设置在加热炉烟道内，加热炉汽化冷却系统1产生的低压饱和蒸汽流入蒸汽过热器12，加热炉烟气可对低压饱和蒸汽进行加热，以产生过热蒸汽。具体来说，加热炉汽化冷却系统1的蒸汽出口通过蒸汽管道4连接到蒸汽过热器12的蒸汽入口，蒸汽管道4上设有阀门5，加热炉汽化冷却系统1产生的蒸汽通过蒸汽管道4进入蒸汽过热器12。应注意的是，加热炉汽化冷却系统1产生的饱和蒸汽压力控制为0.2～1.27MPa(G)，饱和蒸汽经过蒸汽过热器12的压力损失＜15％。进一步，烟气冷却器13设置在加热炉烟道内，位于蒸汽过热器12的后方，预处理海水流入烟气冷却器13，加热炉烟气可对预处理海水进行加热，温度升高的预处理海水流入海水淡化装置。具体来说，符合海水淡化水质要求的预处理海水在淡化前通过烟气冷却器13吸收部分烟气余热，换热后预处理海水温度＞25℃。进一步，螺杆膨胀机发电机组2与蒸汽过热器12流体连通，蒸汽过热器12中产生的过热蒸汽流入螺杆膨胀机发电机组2，以进行发电。具体来说，蒸汽过热器12的蒸汽出口通过蒸汽管道4连接到螺杆膨胀机发电机组2的蒸汽入口，蒸汽管道4上顺次设有阀门5、疏水器6、温度检测装置7、压力检测装置8、流量检测装置9，其中，阀门5可以关闭并控制调节进入螺杆膨胀机的蒸汽流量，疏水器6能排除此段蒸汽管道4产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热炉余热综合利用系统，其特征在于，包括：蒸汽过热器，设置在加热炉烟道内，加热炉汽化冷却系统产生的低压饱和蒸汽流入蒸汽过热器，加热炉烟气可对低压饱和蒸汽进行加热，以产生过热蒸汽；发电机组，与蒸汽过热器流体连通，蒸汽过热器中产生的过热蒸汽流入发电机组，以进行发电；海水淡化装置，与发电机组流体连通，发电机组排出的蒸汽流入海水淡化装置，以进行海水淡化。

【技术特征摘要】
1.一种加热炉余热综合利用系统，其特征在于，包括：蒸汽过热器，设置在加热炉烟道内，加热炉汽化冷却系统产生的低压饱和蒸汽流入蒸汽过热器，加热炉烟气可对低压饱和蒸汽进行加热，以产生过热蒸汽；发电机组，与蒸汽过热器流体连通，蒸汽过热器中产生的过热蒸汽流入发电机组，以进行发电；海水淡化装置，与发电机组流体连通，发电机组排出的蒸汽流入海水淡化装置，以进行海水淡化。2.根据权利要求1所述的加热炉余热综合利用系统，其特征在于，还包括：烟气冷却器，设置在加热炉烟道内，预处理海水流入烟气冷却器，加热炉烟气可对预处理海水进行加热，温度升高的预处理海水流入海水淡化装置。3.根据权利要求1所述的加热炉余热综合利用系统，其特征在于，还包括：除尘器，加热炉烟气流入除尘器，以进行除尘；脱硫塔，内部的喷淋系统与海水淡化装置流体连通，海水淡化装置中产生的浓盐水流入喷淋系统，除尘后的烟气流入脱硫塔，浓盐水对烟气进行洗涤脱硫。4.根据权利要求1至3中任一所述的加热炉余热综合利用系统，其特征在于，发电机组为螺杆膨胀机发电机组。5.根据权利要求4所述的加热炉余热综合利用系统，其特征在于，海水淡化装置为低温多效蒸馏海水淡化装置。6.根据权利要求5所述的加热炉余热综合利用系统，其特征在于，蒸汽过热器的蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠永，王伟宁，李谦，王振平，
申请(专利权)人：中冶东方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37