一种驱动高炉鼓风机的系统和方法技术方案

本发明专利技术的第一个目的在于提出一种驱动高炉鼓风机的方法，该方法基于煤气透平机和膨胀机分别与高炉鼓风机同轴相连实现，包括：在高炉稳定运行的过程中，由热风炉废气余热通过有机朗肯循环驱动膨胀机做功，以及高炉煤气余压驱动煤气透平机做功，共同带动高炉鼓风机工作。能量回收率高，大大降低高炉鼓风机对外部电能和蒸汽能的依赖。本发明专利技术的第二个目的在于提出一种能够实现上述驱动高炉鼓风机方法的系统。本发明专利技术的第三个目的在于提出一种使用上述系统驱动高炉鼓风机的方法。述系统驱动高炉鼓风机的方法。述系统驱动高炉鼓风机的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种驱动高炉鼓风机的系统和方法


[0001]本专利技术涉及能量回收
，尤其涉及一种余压、余热混合驱动高炉鼓风机的系统和方法。

技术介绍

[0002]钢铁行业是资源密集、能耗密集、排放密集的产业，其特点是高耗能、高成本和高排放。在钢铁生产全流程中，耗能最高的工序是高炉炼铁工序，能耗占钢铁企业能耗的50％以上。高炉鼓风机是高炉炼铁系统中的高能耗设备，并且高炉鼓风机的能耗与驱动方式密切相关，目前常采用电动或汽动两种驱动方式。
[0003]为了提高能量的利用率，现有的高炉鼓风机驱动模式有三种：第一种是高炉煤气通过透平机利用余压做功，利用输出的机械能进行发电，再用电能驱动电动机进而带动鼓风机旋转。该方式涉及电能的上、下电网，升降电压过程和机械能
‑
电能
‑
机械能转换环节，能量损失较大；此外，该模式的发电量不足以单独驱动鼓风机，尚需额外消耗电网电力。第二种是高炉煤气通过透平机利用余压做功，通过透平机与鼓风机同轴相连，输出的机械功直接驱动鼓风机旋转。这种模式减少了机械能
‑
电能
‑
机械能转换环节的能量损失，但是依然需要额外补充动力，一般采用电动机并联驱动的方式。第三种是利用钢厂的蒸汽作为动力源驱动透平机做功，透平机与鼓风机同轴相连，输出的机械功直接驱动鼓风机旋转。通过调整蒸汽用量，可以满足鼓风机功耗，不需其它额外动力源，但是要消耗大量的蒸汽热能。
[0004]因此，亟需一种高效地驱动高炉鼓风机的系统和方法。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于上述技术中存在的问题，本专利技术至少从一定程度上进行解决。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种驱动高炉鼓风机的方法，能量回收率高，大大降低高炉鼓风机对外部电能和蒸汽能的依赖。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提出一种能够实现上述驱动高炉鼓风机方法的系统。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提出一种使用上述系统驱动高炉鼓风机的方法。
[0009](二)技术方案
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0011]本专利技术提供一种驱动高炉鼓风机的方法，该方法基于煤气透平机和膨胀机分别与高炉鼓风机同轴相连实现，包括：
[0012]在高炉稳定运行的过程中，由热风炉废气余热通过有机朗肯循环驱动所述膨胀机做功，以及高炉煤气余压驱动所述煤气透平机做功，共同带动所述高炉鼓风机工作。
[0013]本专利技术还提供一种驱动高炉鼓风机的系统，包括高炉鼓风机、煤气透平机和膨胀机；
[0014]煤气透平机置于高炉鼓风机的第一侧，煤气透平机的进气口与高炉的煤气出口可
截止连通，煤气透平机的动力输出轴通过第一离合器与高炉鼓风机的动力输入轴连接；
[0015]膨胀机置于高炉鼓风机的第二侧，膨胀机的进气口与蒸汽管网可截止连通，膨胀机的出气口与乏蒸汽管道可截止连通，膨胀机的动力输出轴的第一端与高炉鼓风机的动力输入轴连接；
[0016]膨胀机的进气口还与蒸发器的蒸发室出口可截止连通，蒸发器的蒸发室进口与工质泵的出液口连通，工质泵的进液口与储液罐连通，蒸发器的加热室用于通入热风炉产生的废气，膨胀机的出气口还与冷凝器的冷凝室进口可截止连通，冷凝器的冷凝室出口与储液罐连通。
[0017]进一步地，煤气透平机的进气口通过第一三通换向阀与高炉的煤气出口可截止连通；膨胀机的进气口通过第二三通换向阀与蒸汽管网可截止连通，膨胀机的进气口通过第二三通换向阀还与蒸发器的蒸发室出口可截止连通；膨胀机的出气口通过第三三通换向阀与乏蒸汽管道可截止连通，膨胀机的出气口通过第三三通换向阀还与冷凝器的冷凝室进口可截止连通。
[0018]进一步地，煤气透平机的出气口与煤气管网连通。
[0019]进一步地，膨胀机的动力输出轴的第一端通过联轴器与高炉鼓风机的动力输入轴连接。
[0020]进一步地，驱动高炉鼓风机的系统还包括第一齿轮变速机构，第一齿轮变速机构的动力输入轴通过联轴器与膨胀机的动力输出轴的第二端连接，第一齿轮变速机构的动力输出轴通过第二离合器与工质泵的动力输入轴连接；和/或，
[0021]驱动高炉鼓风机的系统还包括第二齿轮变速机构，第二齿轮变速机构的动力输入轴通过联轴器与膨胀机的动力输出轴的第二端连接，第二齿轮变速机构的动力输出轴通过第三离合器与发电机的动力输入轴连接。
[0022]本专利技术还提供一种驱动高炉鼓风机的方法，采用如上所述的系统驱动高炉鼓风机，包括：
[0023]S1、在高炉启动时，切换第一离合器为断开状态，将膨胀机的进气口与蒸汽管网连通，膨胀机的出气口与乏蒸汽管道连通，由蒸汽驱动膨胀机做功，带动高炉鼓风机工作；
[0024]S2、在高炉成功点火后，切换第一离合器为结合状态，将煤气透平机的进气口与高炉的煤气出口连通，由蒸汽驱动膨胀机做功，以及高炉煤气余压驱动煤气透平机做功，共同带动高炉鼓风机工作；
[0025]S3、在高炉稳定运行后，截止膨胀机的进气口与蒸汽管网连通，截止膨胀机的出气口与乏蒸汽管道连通，使膨胀机的进气口与蒸发器的蒸发室出口连通，膨胀机的出气口与冷凝器的冷凝室进口连通，由热风炉废气余热通过有机朗肯循环驱动膨胀机做功，以及高炉煤气余压驱动煤气透平机做功，共同带动高炉鼓风机工作。
[0026]进一步地，驱动高炉鼓风机的方法还包括：
[0027]S4、在高炉稳定运行的过程中，切换第二离合器为结合状态，由热风炉废气余热通过有机朗肯循环驱动膨胀机做功，带动工质泵工作；和/或，切换第三离合器为结合状态，由热风炉废气余热通过有机朗肯循环驱动膨胀机做功，带动发电机工作。
[0028](三)有益效果
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术提出的驱动高炉鼓风机的装置和方法，通过在高炉的稳定运行阶段，将煤气透平机和有机朗肯循环驱动系统的膨胀机分别与高炉鼓风机同轴相连，来实现将高炉煤气余压资源和热风炉废气余热资源用于高炉鼓风机的驱动，完全取消了外部电能和蒸汽的消耗，实现了完全利用余热余压资源、无需额外能源供应的鼓风方案，相应降低了能源成本。
[0031]2、本专利技术通过将煤气透平机和有机朗肯循环驱动系统的膨胀机分别与高炉鼓风机同轴相连，将回收的能量直接补充到轴系上，避免能量转换的损失，提高系统效率。
[0032]3、通过膨胀机连接工质泵，取消了传统低温余热回收利用系统中电驱工质泵的电力消耗；通过膨胀机连接发电机，能够向外提供清洁电力。减少相应环境污染和能源成本。
附图说明
[0033]本专利技术借助于以下附图进行描述：
[0034]图1是本专利技术实施例中驱动高炉鼓风机的系统的结构示意图；
[0035]图2是本专利技术实施例中发电机和工质泵的驱动结构示意图。
[0036]【附图标记说明】
[0037]1：高炉鼓风机；
[0038]21：煤气透平机；23：第一三通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱动高炉鼓风机的方法，其特征在于，所述方法基于煤气透平机和膨胀机分别与高炉鼓风机同轴相连实现，包括：在高炉稳定运行的过程中，由热风炉废气余热通过有机朗肯循环驱动所述膨胀机做功，以及高炉煤气余压驱动所述煤气透平机做功，共同带动所述高炉鼓风机工作。2.一种驱动高炉鼓风机的系统，其特征在于，包括高炉鼓风机(1)、煤气透平机(21)和膨胀机(31)；煤气透平机(21)置于高炉鼓风机(1)的第一侧，煤气透平机(21)的进气口与高炉的煤气出口可截止连通，煤气透平机(21)的动力输出轴通过第一离合器(41)与高炉鼓风机(1)的动力输入轴连接；膨胀机(31)置于高炉鼓风机(1)的第二侧，膨胀机(31)的进气口与蒸汽管网可截止连通，膨胀机(31)的出气口与乏蒸汽管道可截止连通，膨胀机(31)的动力输出轴的第一端与高炉鼓风机(1)的动力输入轴连接；膨胀机(31)的进气口还与蒸发器(32)的蒸发室出口可截止连通，蒸发器(32)的蒸发室进口与工质泵(33)的出液口连通，工质泵(33)的进液口与储液罐(34)连通，蒸发器(32)的加热室用于通入热风炉(35)产生的废气，膨胀机(31)的出气口还与冷凝器(36)的冷凝室进口可截止连通，冷凝器(36)的冷凝室出口与储液罐(34)连通。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，煤气透平机(21)的进气口通过第一三通换向阀(23)与高炉的煤气出口可截止连通；膨胀机(31)的进气口通过第二三通换向阀(37)与蒸汽管网可截止连通，膨胀机(31)的进气口通过第二三通换向阀(37)还与蒸发器(32)的蒸发室出口可截止连通；膨胀机(31)的出气口通过第三三通换向阀(38)与乏蒸汽管道可截止连通，膨胀机(31)的出气口通过第三三通换向阀(38)还与冷凝器(36)的冷凝室进口可截止连通。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，煤气透平机(21)的出气口与煤气管网(26)连通。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文强，张瀚心，柳梦琳，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：