專利名稱：CO₂循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余熱發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燒結(jié)余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種C02循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余
熱發(fā)電方法，適用于鋼鐵廠燒結(jié)環(huán)冷機廢氣余熱回收發(fā)電。
背景技術(shù)：
燒結(jié)工序是鋼鐵企業(yè)的耗能大戶，其能耗僅次于煉鐵工序，燒結(jié)余熱回收是鋼鐵
企業(yè)實現(xiàn)"節(jié)能減排"指標(biāo)的一項重要內(nèi)容。燒結(jié)工序中近50%的能耗以燒結(jié)機煙氣 和環(huán)冷機廢氣的顯熱形式排放到大氣，既浪費能源又污染環(huán)境，雖然廢氣溫度不高但 廢氣量巨大，對這部分熱能進(jìn)行回收前景相當(dāng)可觀。
目前，國內(nèi)對燒結(jié)環(huán)冷機廢氣余熱回收發(fā)電的應(yīng)用才剛剛起步，余熱回收工藝在 不斷完善中。環(huán)冷機排放的廢氣是大量的低溫?zé)嵩?，傳統(tǒng)的環(huán)冷機生產(chǎn)工藝中，環(huán)冷 風(fēng)機進(jìn)口是約2(TC的環(huán)境空氣，入口空氣溫度較低，造成環(huán)冷機高溫段的排氣溫度只 有300 400'C，低溫段排氣溫度一般為200 25(TC，直接利用此廢氣余熱只能產(chǎn)生飽和 蒸汽或低參數(shù)過熱蒸汽，發(fā)電利用效率很低。
最近，對燒結(jié)環(huán)冷機廢氣余熱回收發(fā)電的改進(jìn)不外乎兩點其一是把余熱鍋爐出 口的煙氣回流到環(huán)冷風(fēng)機入口，提高入口氣體溫度，進(jìn)而增加環(huán)冷機出口的煙溫；其 二是把環(huán)冷機低溫段出口廢氣引流到燒結(jié)機或高溫段，進(jìn)而增加余熱能量回收率。
上述方法存在的主要問題是能對提高余熱回收率有一些改進(jìn)，但都不能從根本
上解決提高發(fā)電蒸汽參數(shù)的問題，現(xiàn)有的燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電只能達(dá)到低溫或中低溫參
數(shù)的余熱發(fā)電系統(tǒng)，余熱發(fā)電能力有限；而且在燒結(jié)礦溫度波動時，更會造成進(jìn)入余 熱鍋爐的煙氣溫度波動，進(jìn)而影響蒸汽參數(shù)和發(fā)電量，在實際中很難控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種C02循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余熱發(fā)電方法，改進(jìn)了燒結(jié)
環(huán)冷機廢氣余熱發(fā)電技術(shù)，解決了背景技術(shù)中提到的不足，使廢氣余熱回收率更高，
提高蒸汽參數(shù)及發(fā)電能力，通過《302循環(huán)和煤氣補燃使發(fā)電量提高50%以上，煤氣補 燃亦可穩(wěn)定蒸汽參數(shù)以帶動中溫中壓汽輪機，C02封閉循環(huán)具有節(jié)能減排的效果，既 節(jié)能又有環(huán)境效益。
本發(fā)明是在環(huán)冷機處高溫(700 85(TC)燒結(jié)礦的降溫過程中，使用C02作為冷 卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)在環(huán)冷機和余熱鍋爐之間封閉循環(huán)，在低溫(300 38(TC)過熱器 后布置煤氣補燃式高溫過熱器，產(chǎn)生過熱蒸汽發(fā)電，具體特征有
① 循環(huán)冷卻介質(zhì)一種全部是C02氣體，根據(jù)系統(tǒng)漏氣量進(jìn)行補充；另一種可用煤 氣燃燒后的高C02濃度煙氣，比如轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒后煙氣。相對普通空氣循環(huán)提高了冷 卻介質(zhì)的載熱能力，在全部CO2循環(huán)時余熱發(fā)電能力可提高50y。以上；使用轉(zhuǎn)爐煤氣 燃燒后煙氣時余熱發(fā)電能力可提高20%以上。
② 余熱鍋爐低溫過熱器后布置煤氣補燃式高溫過熱器，保證蒸汽溫度提高到
410~450°C，然后進(jìn)入汽輪機發(fā)電。煤氣補燃器設(shè)置可調(diào)控裝置，在燒結(jié)礦溫度波動 時調(diào)節(jié)煤氣燃燒量來穩(wěn)定蒸汽參數(shù)。煤氣補燃器使用轉(zhuǎn)爐煤氣，或者使用高爐煤氣； 轉(zhuǎn)爐煤氣為最優(yōu)方案，其燃燒后煙氣能用作循環(huán)冷卻介質(zhì)，保證循環(huán)中的C02量。
③ 冷卻氣體在環(huán)冷機和余熱鍋爐之間封閉循環(huán)，通過環(huán)冷機燒結(jié)礦層時吸收燒結(jié)
礦顯熱，氣體溫度提高到500 60(TC，在余熱鍋爐處釋放熱量，余熱鍋爐出口氣體溫 度140 180'C。封閉循環(huán)能減少熱量損失，最大限度回收燒結(jié)礦顯熱；同時也能降低
C02的漏散量。
使用C02循環(huán)冷卻和煤氣補燃有利于穩(wěn)定燒結(jié)礦的品質(zhì)。環(huán)冷機高溫段冷卻風(fēng) 溫的提高對燒結(jié)礦的品質(zhì)有利，又能避免使用空氣時氧氣對燒結(jié)礦中鐵的部分氧化作 用。
C02循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余熱發(fā)電方法，其系統(tǒng)包括燒結(jié)環(huán)冷機、風(fēng)機、余熱 鍋爐、煤氣補燃式高溫過熱器、汽輪機、發(fā)電機、除氧器、給水泵、汽包。C02循環(huán) 冷卻高效回收燒結(jié)礦顯熱，提高環(huán)冷機出口氣體溫度，提高用于發(fā)電的蒸汽溫度；其 核心在于C02的比熱大于空氣，能更高效地回收燒結(jié)礦顯熱，提高用于發(fā)電的蒸汽溫 度，可調(diào)式煤氣補燃亦能增加和穩(wěn)定蒸汽參數(shù)，使用中溫中壓參數(shù)的汽輪機，從而大 大提高余熱發(fā)電量。
通過提高發(fā)電的蒸汽參數(shù)，提高了余熱發(fā)電能力，可選用中壓參數(shù)(435°C、 3.6MPa)的汽輪機。
本發(fā)明能獲得的效益是在不影響燒結(jié)環(huán)冷機正常生產(chǎn)的情況下，利用環(huán)冷機廢 氣余熱和鋼鐵廠自產(chǎn)煤氣大大提高余熱發(fā)電能力，使發(fā)電蒸汽參數(shù)達(dá)到中溫中壓 435'C、 3.6MPa，余熱發(fā)電量相對現(xiàn)有的低溫參數(shù)環(huán)冷余熱發(fā)電技術(shù)增加50%以上， 經(jīng)濟效益相當(dāng)可觀；C02是溫室氣體，節(jié)能減排中最主要的控制污染物，本發(fā)明中變 廢為寶、資源化利用，對環(huán)境有益。本技術(shù)發(fā)明是燒結(jié)環(huán)冷余熱利用的一個較優(yōu)方案。


圖1是本發(fā)明的C02循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)圖。其中，燒結(jié)環(huán)冷機
1、風(fēng)機2、余熱鍋爐3、低溫過熱器4、補燃式高溫過熱器5、轉(zhuǎn)爐煤氣6、環(huán)境空氣 7、閥門8、汽包9、汽輪機IO、發(fā)電機ll、冷凝器12、凝結(jié)水泵13、除氧器14、給 水泵15。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1是使用轉(zhuǎn)爐煤氣補燃并以其燃燒煙氣為冷卻介質(zhì)的燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電系統(tǒng) 圖。如圖1所示，該系統(tǒng)中主要有兩個循環(huán) 一個是冷卻氣體循環(huán)；另一個是蒸汽系 統(tǒng)循環(huán)。冷卻氣體循環(huán)以轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒后煙氣為介質(zhì)，高C02濃度煙氣首先在燒結(jié) 環(huán)冷機1處吸收燒結(jié)礦顯熱，溫度升到50(TC以上，然后進(jìn)入余熱鍋爐3釋放熱量，
在鍋爐出口降到約150°C，再由風(fēng)機2送回到燒結(jié)環(huán)冷機1，不考慮漏風(fēng)和轉(zhuǎn)爐煤氣
燃燒補充可看作是一個封閉循環(huán)。蒸汽系統(tǒng)循環(huán)余熱鍋爐3中的低溫過熱器4出口
蒸汽引入補燃式高溫過熱器5進(jìn)行再過熱，通過控制燃燒煤氣量保證其出口蒸汽溫度 達(dá)到45(TC，然后進(jìn)入汽輪機10做功，最后由給水泵15返回余熱鍋爐3再蒸發(fā)。
在實際運行中，系統(tǒng)漏風(fēng)不可避免，轉(zhuǎn)爐煤氣6和環(huán)境空氣7燃燒后的煙氣與補 燃式高溫過熱器5換熱后，也引入余熱鍋爐3繼續(xù)放熱降溫，在鍋爐出口降到約150°C ， 然后一部分補入燒結(jié)環(huán)冷機1平衡系統(tǒng)的漏風(fēng)量，另一部分通過閥門8排出系統(tǒng)，排 出量由閥門8開度控制，保證補入量等于漏風(fēng)量。
當(dāng)循環(huán)冷卻介質(zhì)全部為C02氣體時，煤氣補燃后的煙氣不再引入余熱鍋爐，而去 預(yù)熱燃燒空氣和加熱余熱鍋爐的給水，然后排放。此時，C02封閉循環(huán)的漏風(fēng)量在閥 門8處向系統(tǒng)內(nèi)定量補充。
另外，補燃所用燃料亦可使用高爐煤氣，根據(jù)鋼鐵廠實際情況具體實施，但高爐 煤氣CO含量相對較低，對冷卻氣體循環(huán)中C02的補充量遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)爐煤氣補燃的情況。
本技術(shù)發(fā)明也可應(yīng)用到現(xiàn)有已投產(chǎn)的燒結(jié)余熱發(fā)電工程的技術(shù)改造中。
權(quán)利要求
1、一種CO2循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余熱發(fā)電方法，在環(huán)冷機上700～850℃燒結(jié)礦的降溫過程中，使用CO2作為冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)在環(huán)冷機和余熱鍋爐之間封閉循環(huán)，在300～380℃過熱器后布置煤氣補燃式高溫過熱器，產(chǎn)生過熱蒸汽發(fā)電A、循環(huán)冷卻介質(zhì)或者全部是CO2氣體，根據(jù)系統(tǒng)漏氣量進(jìn)行補充；或者用煤氣燃燒后的高CO2濃度煙氣；在全部CO2循環(huán)時余熱發(fā)電能力提高50％以上；使用高CO2濃度煙氣時余熱發(fā)電能力提高20％以上，所述的高CO2濃度煙氣為轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒后煙氣；B、余熱鍋爐低溫過熱器后布置煤氣補燃式高溫過熱器，保證蒸汽溫度提高到410～450℃，然后進(jìn)入汽輪機發(fā)電；煤氣補燃器設(shè)置可調(diào)控裝置，在燒結(jié)礦溫度波動時調(diào)節(jié)煤氣燃燒量來穩(wěn)定蒸汽參數(shù)；煤氣補燃器使用轉(zhuǎn)爐煤氣，或者使用高爐煤氣；C、冷卻氣體在環(huán)冷機和余熱鍋爐之間封閉循環(huán)，余熱鍋爐出口氣體溫度140～180℃，此氣體被送入環(huán)冷風(fēng)機入口，通過燒結(jié)礦后氣體溫度提高到500～600℃，封閉循環(huán)減少熱量損失，最大限度回收燒結(jié)礦顯熱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括燒結(jié)環(huán)冷機、風(fēng) 機、余熱鍋爐、煤氣補燃式高溫過熱器、汽輪機、發(fā)電機、除氧器、給水泵、汽包； 在余熱鍋爐低溫過熱器之后布置補燃式高溫過熱器，燃燒轉(zhuǎn)爐煤氣或高爐煤氣進(jìn)一步 加熱低溫過熱器出口的蒸汽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選用中壓參數(shù)為435°C、 3.6MPa 的汽輪機。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒后煙氣能用作循環(huán)冷卻介質(zhì)，或者補充封閉循環(huán)中的C02量。
全文摘要
一種CO₂循環(huán)及煤氣補燃式燒結(jié)余熱發(fā)電方法，屬于燒結(jié)余熱利用領(lǐng)域。其特點是，使用CO₂替代空氣，作為燒結(jié)礦的冷卻介質(zhì)，CO₂的比熱大于空氣，能更高效的回收燒結(jié)礦顯熱，從而提高用于發(fā)電的蒸汽參數(shù)，增加發(fā)電量；冷卻氣體對燒結(jié)礦進(jìn)行封閉循環(huán)冷卻，通過燒結(jié)礦層時吸收燒結(jié)礦顯熱，在余熱鍋爐處釋放熱量，降溫后再循環(huán)回環(huán)冷機用于冷卻燒結(jié)礦，封閉循環(huán)能減少散熱損失最大限度回收熱量，同時也能降低CO₂的漏散量；在低溫過熱器之后設(shè)置煤氣補燃式高溫過熱器，既可在燒結(jié)礦溫度波動時穩(wěn)定蒸汽參數(shù)，煙氣也可用于補充封閉循環(huán)冷卻中的CO₂量。優(yōu)點在于，提高蒸汽參數(shù)，大大提高燒結(jié)余熱發(fā)電能力，并具有環(huán)保效益。
文檔編號F01K11/02GK101344360SQ20081011872
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者勇 岳, 張建紅, 楊天助, 胡雄光, 趙民革 申請人:首鋼總公司