一、爐沖渣水余熱利用背景及螺桿膨脹機(jī)余熱發(fā)電
鋼鐵廠在爐煉鐵工藝中,產(chǎn)生的爐渣溫度約為1000℃。目前,多數(shù)煉鐵企業(yè)的處理方法是:將此爐渣在沖渣箱內(nèi)由沖渣泵提供的速水流急冷沖成水渣并?;?,以供生產(chǎn)水泥之用。這一過程中能夠產(chǎn)生量溫度在80~95℃的熱水。通常,為了保證沖渣水的循環(huán)利用,需要將這部分沖渣水在沉淀過濾引入空冷塔,降溫到50℃以下再次循環(huán)沖渣。這樣就使得很一部分熱量在空冷塔中流失,既造成了能源的浪費(fèi),又對(duì)環(huán)境造成了熱污染。
目前,爐沖渣水余熱回收利用主要應(yīng)用于余熱發(fā)電、冬季采暖和浴池用水。
二、爐沖渣水余熱利用解決方案
2.1余熱發(fā)電
基本原理為:煉鐵廠爐沖渣水排出時(shí)溫度為80~95℃,經(jīng)沉淀雜預(yù)處理進(jìn)人殊設(shè)計(jì)的蒸發(fā)換熱器和預(yù)熱換熱器,將爐沖渣水熱量傳遞給換熱介,溫度降至約5O℃,再送回爐沖渣,從而回收一定量的余熱。換熱介在換熱器內(nèi)吸收熱量變成80℃的過熱蒸氣,然進(jìn)入氣輪機(jī)膨脹做功,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),輸出電能。做功的換熱介變成壓過熱蒸氣,進(jìn)入冷凝器放出熱量,變成溫、壓的液體換熱介,然由泵送至換熱器中吸熱,再次變成過熱蒸氣推動(dòng)氣輪機(jī)膨脹做功。如此連續(xù)循環(huán),將爐沖渣水中的熱量源源不斷地提取出來,轉(zhuǎn)換成電能。
圖1、爐沖渣水余熱發(fā)電工藝流程圖
冷凝器冷卻方式包括水冷式和風(fēng)冷式2種。其中,水冷式冷凝器投資較,投資回收期較短,但運(yùn)行過程需補(bǔ)充冷卻水;風(fēng)冷式冷凝器凈發(fā)電量較少,但不需要冷卻水,比較適合干旱缺水地區(qū)。
2.2螺桿膨脹機(jī)余熱發(fā)電簡(jiǎn)介
螺桿膨脹機(jī)是一種專門回收各種品位熱能發(fā)電的發(fā)電機(jī)組,有通用性強(qiáng)、熱能適用廣、使用維護(hù)安全便捷、節(jié)能等特點(diǎn),在不影響用戶正常生產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)增效的投運(yùn)。
工業(yè)熱液(75℃以上)的應(yīng)用范圍:
熱水溫度150℃以上,可以直接用“螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)組+冷凝器”回收發(fā)電
熱水溫度70-150℃范圍,可以采用“雙循環(huán)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)組+冷凝器”回收發(fā)電
圖2、螺桿發(fā)電流程圖
2.3冬季采暖
爐沖渣水在渣池中沉淀仍含有很多爐渣雜,不能滿足采暖系統(tǒng)水要求,所以爐沖渣水必須過濾才能進(jìn)入采暖系統(tǒng)。采暖循環(huán)水泵應(yīng)采用熱水泵,1用1備。對(duì)于流量較的采暖系統(tǒng),可增設(shè)l臺(tái)流量為設(shè)計(jì)流量70%的熱水泵,在室外采暖計(jì)算溫度較時(shí)使用,使采暖系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)分階段調(diào)節(jié)。采暖蓄水池水溫通常可達(dá)70℃以上,當(dāng)室外溫度升時(shí),水溫也會(huì)隨之升,所以采暖系統(tǒng)供水溫度可達(dá)7O一8O℃,供水和回水溫差為10℃。當(dāng)采暖期室外溫度較時(shí),可向采暖蓄水池補(bǔ)充蒸汽,以提供水溫度。
2.4浴池用水
采用爐沖渣水作為浴池用水的熱源,該工藝的特點(diǎn)如下:
1)余熱易回收。爐沖渣水水溫達(dá)85℃,浴池用水溫度一般為40℃,采用換熱器可以很容易回收爐沖渣水的余熱,使水溫達(dá)到浴池用水溫度。
2)熱水輸送方便。由于采暖管道已鋪設(shè)至廠區(qū)及屬區(qū),所以熱水輸送管道路由的選擇及工程測(cè)量均可省略。另熱水輸送量不是很大,熱水輸送管道可直接架設(shè)在采暖回水管道上,從而節(jié)省量的鋼材消耗。
3)換熱器安裝方便。渣水分離系統(tǒng)設(shè)有22m×3m×12m的熱水井,換熱器安裝在熱水井中,可不受形狀和數(shù)量的限制。同時(shí),自制的換熱器重量輕、價(jià)格,在換熱面積相同的情況下,自制換熱器的重量?jī)H為標(biāo)準(zhǔn)換熱器重量的1/6,價(jià)格僅為標(biāo)準(zhǔn)換熱器重量的1/7。
4)換熱效率。渣水分離系統(tǒng)有充足的給水水源,能使給水在不加壓的情況下通過換熱器進(jìn)入蓄水池,從而很經(jīng)濟(jì)地完成換熱功能。其中,換熱器結(jié)構(gòu)采用u型排管形式。
泵房及熱水輸送管道布置如圖3所示:
給排水系統(tǒng)如圖4所示。
三、爐沖渣水的渣水分離
爐渣水淬方式分為渣池水淬和爐前水淬2種,爐沖渣水一般指爐前水淬所產(chǎn)生的廢水。因?yàn)闆_渣過程對(duì)循環(huán)水要求較,所以爐沖渣水經(jīng)渣水分離即可循環(huán)使用,溫度一些也不會(huì)影響沖渣,因而,在爐沖渣水系統(tǒng)中,可將空冷塔設(shè)計(jì)成只有補(bǔ)充水系統(tǒng)而無排污系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)。爐沖渣水渣水分離的方式主要有渣濾法、槽式脫水法(RASA拉薩法)和轉(zhuǎn)鼓脫水法(INBA印巴法)3種。
1.1渣濾法
渣濾法是將爐渣和爐沖渣水的渣水混合物引入濾池,由爐渣作為濾料,使?fàn)t渣和爐沖渣水通過濾池時(shí)將爐渣截流在濾池內(nèi),并將爐沖渣水過濾排出。過濾的爐沖渣水中懸浮物含量很少,且在渣濾過程中可降爐沖渣水的暫時(shí)硬度,濾料也不必反復(fù)沖洗,故爐沖渣水循環(huán)使用較易實(shí)現(xiàn)。但濾池占地面積,一般需幾個(gè)濾池輪換作業(yè),且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,所以渣濾法只適用于小爐的渣水分離。
1.2槽式脫水法
槽式脫水法是將爐沖渣水用泵打入脫水槽內(nèi),槽底和槽壁均由不銹鋼絲網(wǎng)制成,猶如濾池,但脫水面積遠(yuǎn)于濾池,且占地面積較小。脫水的水渣由脫水槽下部的閥門控制排出,裝車外運(yùn);脫水槽出水夾帶浮渣,將其與浮渣一并送入沉淀池,沉淀的水渣再返回脫水槽,溢流水經(jīng)冷卻循環(huán)使用。
1.3轉(zhuǎn)鼓脫水法
轉(zhuǎn)鼓脫水法是將爐渣和爐沖渣水的渣水混合物引至1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒形設(shè)備內(nèi),使?fàn)t渣和爐沖渣水均勻分配進(jìn)人轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓的外筒是由不銹鋼絲編織的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),所以進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的爐渣和爐沖渣水很快得到分離。爐沖渣水通過爐渣和轉(zhuǎn)鼓外筒從轉(zhuǎn)鼓的下部流出,爐渣則隨轉(zhuǎn)鼓一起做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)爐渣被帶到轉(zhuǎn)鼓的上部時(shí),依靠自重落至轉(zhuǎn)鼓中心的輸出皮帶機(jī)上,由輸出皮帶機(jī)將爐渣運(yùn)出,實(shí)現(xiàn)爐沖渣水與爐渣的分離。由于所有的爐渣均在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被分離,沒有浮渣產(chǎn)生,所以不必再設(shè)置沉淀設(shè)施,明顯提高了渣水分離效率。
仟億達(dá)股份是型能源項(xiàng)目投資、資源循環(huán)利用項(xiàng)目投資集團(tuán),以金融資本推動(dòng)節(jié)能環(huán)保事業(yè)。主要采用合同能源管理服務(wù)模式,為客戶提供工業(yè)整體節(jié)能環(huán)保解決方案。業(yè)務(wù)涵蓋分布式能源項(xiàng)目投資,包括園區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電三聯(lián)供、光伏發(fā)電、利用余熱及可燃?xì)怏w進(jìn)行余熱發(fā)電、余熱余壓回收利用,煤改氣投資建設(shè),脫硫脫硝,電機(jī)拖動(dòng)節(jié)能,包括中壓變頻節(jié)能、節(jié)能泵改造,同時(shí)公司自行研發(fā)能源管理平臺(tái)、在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)。公司主要服務(wù)領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)領(lǐng)域,包括冶金、建材、電力、化工、煤炭、石油、機(jī)械、紡織、輕工、醫(yī)藥等型生產(chǎn)耗能企業(yè)。
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