多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统的制作方法

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1.本实用新型涉及钢铁企业余热发电技术领域，具体的是一种多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统。

背景技术：

2.工业企业尤其是钢铁企业中，有众多余热资源可被利用，并产生蒸汽向外输送。如：烧结余热蒸汽、转炉余热蒸汽、电炉余热蒸汽、轧钢加热炉余热蒸汽等。其中烧结余热蒸汽因其温度较高，通常会被应用于发电系统。但转炉炼钢、电炉炼钢及轧钢加热炉等系统，通过汽化冷却生成的大量饱和蒸汽，由于蒸汽品质的原因以及转炉、电炉工艺生产的间断性所致。所产蒸汽无法被广泛应用于工业用户，只能大部分通过厂区低压蒸汽管网作为生活或采暖等低品质用户。并且由于用户的用量小且连续性差，仍会有大量的余热饱和蒸汽被排放到大气中，不仅降低了企业综合经济效益，同时对环境也造成了污染。
3.因此，将不同品质汽源在联合后，再输送到工业用户或用于发电来增加使用效率，是近年来被推崇认可的技术方法。而常规的联合气源，只是将不同品质是蒸汽均送至用户侧，依靠用户来消纳使用汽源间的差异，从而达到联合使用的效果。但这种方式通常对用户的要求较高，需要用户可使用蒸汽的参数范围大，且系统复杂，针对不同品质蒸汽，会独立设置配套辅机设施，投资及维护成本高。

技术实现要素：

4.为了利用钢铁企业中不同品质的余热汽源发电，本实用新型提供了一种多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统不但可以将钢铁厂内多种参数品质的余热汽源整合后应用于发电，还可以回收发电机组循环冷却水的热量，并向外供应热水，进一步提高余热利用率。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，包括电炉余热系统、转炉余热系统、烧结余热系统、轧钢加热炉余热系统、蒸汽蓄能罐、燃气式蒸汽过热装置、发电系统和热水蓄能罐；电炉余热系统中的电炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐内储存或燃气式蒸汽过热装置内被加热，转炉余热系统中的转炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐内储存或燃气式蒸汽过热装置内被加热，蒸汽蓄能罐中的蒸汽能够进入燃气式蒸汽过热装置内被加热，轧钢加热炉余热系统中的轧钢加热炉余热蒸汽能够进入燃气式蒸汽过热装置内被加热，发电系统含有汽轮机和凝汽器，燃气式蒸汽过热装置能够加热蒸汽并且加热后的蒸汽能够进入发电系统的汽轮机内，烧结余热系统中的烧结余热蒸汽也能够进入发电系统的汽轮机内，所述汽轮机排出的蒸汽能够进入凝汽器内放热，热水蓄能罐内的水能够进入凝汽器内吸热。
7.燃气式蒸汽过热装置含有第一蒸汽入口、第一蒸汽出口、第二蒸汽入口、第二蒸汽出口和燃气喷嘴。
8.电炉余热系统含有电炉余热蒸汽供应管线，转炉余热系统含有转炉余热蒸汽供应管线，电炉余热蒸汽供应管线和转炉余热蒸汽供应管线通过蒸汽混合母管与燃气式蒸汽过热装置的第一蒸汽入口连接。
9.所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统包括两个蒸汽蓄能罐，一个蒸汽蓄能罐通过第一蒸汽进出管与电炉余热蒸汽供应管线连接，另一个蒸汽蓄能罐通过第二蒸汽进出管与转炉余热蒸汽供应管线连接。
10.轧钢加热炉余热系统通过轧钢加热炉余热蒸汽供应管线与燃气式蒸汽过热装置的第二蒸汽入口连接。
11.燃气式蒸汽过热装置内设置有炉膛，炉膛内设有第一吸热管和第二吸热管，第一蒸汽入口和第一蒸汽出口分别位于第一吸热管的两端，第二蒸汽入口和第二蒸汽出口分别位于第二吸热管的两端。
12.所述汽轮机为补汽凝气式汽轮机，所述补汽凝气式汽轮机含有依次连接的高中压缸和低真空低压缸，燃气式蒸汽过热装置的第一蒸汽出口通过主蒸汽输入管线与高中压缸的主蒸汽入口连接，燃气式蒸汽过热装置的第二蒸汽出口通过补汽输入管线与高中压缸的补汽入口连接。
13.烧结余热系统含有烧结高压产汽输送管线和烧结低压产汽输送管线，烧结高压产汽输送管线与主蒸汽输入管线连接，烧结低压产汽输送管线与补汽输入管线连接。
14.高中压缸的蒸汽出口与低真空低压缸的蒸汽入口连通，凝汽器含有放热工质入口、放热工质出口、吸热工质入口和吸热工质出口，低真空低压缸的蒸汽出口与凝汽器的放热工质入口连通，凝汽器的放热工质出口外连接有补水管。
15.热水蓄能罐的出口通过进水管与凝汽器的吸热工质入口连接，热水蓄能罐的入口通过出水管与凝汽器的吸热工质出口连接，进水管与末端用户热网回水管线连接，出水管与末端用户热网供水管线连接。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1、将钢铁厂内多种参数品质的余热汽源整合后应用于发电系统，提高余热蒸汽的利用率。
18.2、将电炉与转炉等间断性的余热资源削峰填谷，平稳外送并提高蒸汽参数品质。
19.3、在提高不同参数饱和蒸汽品质时，均利用燃气式蒸汽过热装置，且可结合使用场景，采用整体式或分体式结构，将不同品质余热资源提高能效，且均并入发电系统。
20.4、通过采用低真空低压缸及低真空凝汽器，回收发电机组循环冷却水的热量，并向外供应热水，为进一步提高余热利用率。
21.5、外供热水管网中利用蓄能体，将发电机组循环水中的富裕热量暂时储存，可应用于间断取热的末端用户，以增大间断性取热用户的供能面积。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
23.图1是本实用新型所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统的燃气式蒸汽过热装置为一体式结构的示意图。
24.图2是本实用新型所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统的燃气式蒸汽过热装置为分体式结构的示意图。
25.附图标记说明如下：
26.1、电炉余热系统；2、转炉余热系统；3、烧结余热系统；4、轧钢加热炉余热系统；5、蒸汽蓄能罐；6、燃气式蒸汽过热装置；7、发电系统；8、热水蓄能罐；
27.11、电炉余热蒸汽供应管线；
28.21、转炉余热蒸汽供应管线；
29.31、烧结高压产汽输送管线；32、烧结低压产汽输送管线；
30.41、轧钢加热炉余热蒸汽供应管线；
31.51、第一蒸汽进出管；52、第二蒸汽进出管；
32.61、第一蒸汽入口；62、第一蒸汽出口；63、第二蒸汽入口；64、第二蒸汽出口；65、蒸汽混合母管；66、炉膛；67、第一吸热管；68、第二吸热管；69、阀门；610、燃气喷嘴；
33.71、凝汽器；72、高中压缸；73、低真空低压缸；74、主蒸汽输入管线；75、补汽输入管线；76、补水管；
34.81、进水管；82、出水管；83、末端用户热网供水管线；84、末端用户热网回水管线。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
36.一种多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，包括电炉余热系统1、转炉余热系统2、烧结余热系统3、轧钢加热炉余热系统4、蒸汽蓄能罐5、燃气式蒸汽过热装置6和发电系统7；电炉余热系统1中的电炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐5中被储存或燃气式蒸汽过热装置6中被加热，转炉余热系统2中的转炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐5中被储存或燃气式蒸汽过热装置6中被加热，蒸汽蓄能罐5中的蒸汽能够进入燃气式蒸汽过热装置6中被加热，轧钢加热炉余热系统4中的轧钢加热炉余热蒸汽能够进入燃气式蒸汽过热装置6中被加热，发电系统7含有汽轮机和凝汽器71，燃气式蒸汽过热装置6能够加热蒸汽并且加热后的蒸汽能够进入发电系统7的汽轮机内(驱动汽轮机作功发电)，烧结余热系统3中的烧结余热蒸汽也能够进入发电系统7的汽轮机内(驱动汽轮机作功发电)，所述汽轮机排出的蒸汽能够进入凝汽器71内放热，热水蓄能罐8内的水能够进入凝汽器71内吸热，如图1所示。
37.在本实施例中，电炉余热系统1含有电炉余热蒸汽供应管线11，电炉余热系统1产生的电炉余热蒸汽进入电炉余热蒸汽供应管线11，转炉余热系统2含有转炉余热蒸汽供应管线21，转炉余热系统2产生的转炉余热蒸汽进入转炉余热蒸汽供应管线21。
38.在本实施例中，燃气式蒸汽过热装置6含有第一蒸汽入口61、第一蒸汽出口62、第二蒸汽入口63、第二蒸汽出口64和燃气喷嘴610，电炉余热蒸汽供应管线11和转炉余热蒸汽供应管线21通过蒸汽混合母管65与燃气式蒸汽过热装置6的第一蒸汽入口61连接，电炉余热蒸汽和转炉余热蒸汽通过蒸汽混合母管65进入燃气式蒸汽过热装置6。
39.在本实施例中，蒸汽混合母管65上设有阀门69，阀门69能够调节蒸汽混合母管65的输气流量。所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统可以包括两个蒸
汽蓄能罐5，一个蒸汽蓄能罐5通过第一蒸汽进出管51与电炉余热蒸汽供应管线11连接，另一个蒸汽蓄能罐5通过第二蒸汽进出管52与转炉余热蒸汽供应管线21连接。蒸汽蓄能罐5的构造与普通的密封储气罐或储液罐大致相同，蒸汽蓄能罐5的外侧设有良好的保温层，以储存蒸汽中的热能，如图1所示。
40.当电炉余热蒸汽供应管线11中的蒸汽流量大时，电炉余热系统1中的电炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐5和燃气式蒸汽过热装置6中，当电炉余热蒸汽供应管线11中的蒸汽流量小时，蒸汽蓄能罐5中储存的蒸汽可以进入燃气式蒸汽过热装置6中。当转炉余热蒸汽供应管线21中的蒸汽流量大时，转炉余热系统2中的转炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐5和燃气式蒸汽过热装置6中，当转炉余热蒸汽供应管线21中的蒸汽流量小时，蒸汽蓄能罐5中储存的蒸汽可以进入燃气式蒸汽过热装置6中。蒸汽蓄能罐5和阀门69配合使用，可以实现将电炉与转炉等间断性的余热资源削峰填谷，平稳外送并提高蒸汽参数品质。另外，每条其它的管线上均可以设置有阀门69。
41.在本实施例中，燃气式蒸汽过热装置6与现有的燃气加热炉的构造基本相同，燃气式蒸汽过热装置6含有炉膛66，燃气式蒸汽过热装置6可以通过在炉膛66内燃烧可燃气体加热炉膛66。燃气式蒸汽过热装置6燃烧的可燃气体可以为钢铁企业内电炉、转炉和烧结机回收的煤气，从而实现能源的充分利用。燃气式蒸汽过热装置6的燃气喷嘴610可以通过燃气输送管线与电炉、转炉和烧结机连接。
42.在本实施例中，燃气式蒸汽过热装置6可以为一体式结构，即燃气式蒸汽过热装置6内含有一个炉膛66，炉膛66内设有第一吸热管67和第二吸热管68，如图1所示。或者，燃气式蒸汽过热装置6也可以为分体式结构，即燃气式蒸汽过热装置6内含有两个炉膛66，一个炉膛66内设有第一吸热管67，另一个炉膛66内设有第二吸热管68，如图2所示。
43.在本实施例中，第一蒸汽入口61和第一蒸汽出口62分别位于第一吸热管67的两端，第二蒸汽入口63和第二蒸汽出口64分别位于第二吸热管68的两端。蒸汽可以进入第一吸热管67和第二吸热管68中从而被加热。轧钢加热炉余热系统4通过轧钢加热炉余热蒸汽供应管线41与燃气式蒸汽过热装置6的第二蒸汽入口63连接，轧钢加热炉余热系统4产生的轧钢加热炉余热蒸汽进入轧钢加热炉余热蒸汽供应管线41，如图1所示。
44.在本实施例中，所述汽轮机为现有的补汽凝气式汽轮机，所述补汽凝气式汽轮机含有依次连接的高中压缸72和低真空低压缸73，燃气式蒸汽过热装置6的第一蒸汽出口62通过主蒸汽输入管线74与高中压缸72的主蒸汽入口连接，燃气式蒸汽过热装置6的第二蒸汽出口64通过补汽输入管线75与高中压缸72的补汽入口连接。
45.在本实施例中，烧结余热系统3含有烧结高压产汽输送管线31和烧结低压产汽输送管线32，烧结余热系统3产生的高压过热蒸汽(蒸汽的压强约为1.6mpa-2.6mpa)进入烧结高压产汽输送管线31，烧结余热系统3产生的低压过热蒸汽(蒸汽的压强约为0.3mpa-0.8mpa)进入烧结低压产汽输送管线32，烧结高压产汽输送管线31与主蒸汽输入管线74连接，烧结低压产汽输送管线32与补汽输入管线75连接。
46.高中压缸72的蒸汽出口与低真空低压缸73的蒸汽入口连通，凝汽器71为现有的低真空凝汽器，凝汽器71含有放热工质入口、放热工质出口、吸热工质入口和吸热工质出口，低真空低压缸73的蒸汽出口与凝汽器71的放热工质入口连通，凝汽器71的放热工质出口外连接有补水管76。凝汽器71将补汽凝气式汽轮机的蒸汽出口排出的蒸汽转换为水送余热锅
炉补水使用。
47.热水蓄能罐8的出口通过进水管81与凝汽器71的吸热工质入口连接，热水蓄能罐8的入口通过出水管82与凝汽器71的吸热工质出口连接，进水管81与末端用户热网回水管线84连接，出水管82与末端用户热网供水管线83连接。
48.下面介绍所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统的工作过程。
49.当电炉余热蒸汽供应管线11中的蒸汽流量大时，电炉余热系统1中的电炉余热蒸汽进入蒸汽蓄能罐5储存和燃气式蒸汽过热装置6中吸热，当电炉余热蒸汽供应管线11中的蒸汽流量小时，蒸汽蓄能罐5中储存的蒸汽进入燃气式蒸汽过热装置6中吸热。当转炉余热蒸汽供应管线21中的蒸汽流量大时，转炉余热系统2中的转炉余热蒸汽进入蒸汽蓄能罐5储存和燃气式蒸汽过热装置6中吸热，当转炉余热蒸汽供应管线21中的蒸汽流量小时，蒸汽蓄能罐5中储存的蒸汽进入燃气式蒸汽过热装置6中吸热。燃气式蒸汽过热装置6中燃气燃烧放热从而加热电炉余热蒸汽和转炉余热蒸汽，被加热后电炉余热蒸汽和转炉余热蒸汽进入补汽凝气式汽轮机的高中压缸72的主蒸汽入口，驱动补汽凝气式汽轮机做功发电。
50.轧钢加热炉余热系统4中的轧钢加热炉余热蒸汽进入燃气式蒸汽过热装置6内，燃气式蒸汽过热装置6中燃气燃烧放热从而加热轧钢加热炉余热蒸汽，被加热后轧钢加热炉余热蒸汽进入补汽凝气式汽轮机的高中压缸72的补汽入口，驱动补汽凝气式汽轮机做功发电。钢铁企业回收的煤气进入燃气式蒸汽过热装置6内燃烧放热。
51.烧结余热系统3产生的高压过热蒸汽经过烧结高压产汽输送管线31直接进入补汽凝气式汽轮机的高中压缸72的主蒸汽入口，驱动补汽凝气式汽轮机做功发电。烧结余热系统3产生的低压过热蒸汽进入烧结低压产汽输送管线32直接进入补汽凝气式汽轮机的高中压缸72的补汽入口，驱动补汽凝气式汽轮机做功发电。
52.补汽凝气式汽轮机的高中压缸72排出的蒸汽进入补汽凝气式汽轮机的低真空低压缸73驱动补汽凝气式汽轮机做功发电，补汽凝气式汽轮机的低真空低压缸73排出的蒸汽进入凝汽器71放热后成为冷凝水后排出。
53.热水蓄能罐8中的水可以进入凝汽器71中吸热后再返回至热水蓄能罐8内，根据需要，热水蓄能罐8中的水可以进入末端用户热网供水管线83，供末端用户采暖使用，末端用户热网回水管线84内水可以进入热水蓄能罐8中，补给热水蓄能罐8。或者，末端用户热网回水管线84内水进入凝汽器71中吸热后返回至末端用户热网供水管线83，供末端用户采暖使用。
54.以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案、实施例与实施例之间均可以自由组合使用。

技术特征：

1.一种多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统包括电炉余热系统(1)、转炉余热系统(2)、烧结余热系统(3)、轧钢加热炉余热系统(4)、蒸汽蓄能罐(5)、燃气式蒸汽过热装置(6)、发电系统(7)和热水蓄能罐(8)；电炉余热系统(1)中的电炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐(5)内储存或燃气式蒸汽过热装置(6)内被加热，转炉余热系统(2)中的转炉余热蒸汽能够进入蒸汽蓄能罐(5)内储存或燃气式蒸汽过热装置(6)内被加热，蒸汽蓄能罐(5)中的蒸汽能够进入燃气式蒸汽过热装置(6)内被加热，轧钢加热炉余热系统(4)中的轧钢加热炉余热蒸汽能够进入燃气式蒸汽过热装置(6)内被加热，发电系统(7)含有汽轮机和凝汽器(71)，燃气式蒸汽过热装置(6)能够加热蒸汽并且加热后的蒸汽能够进入发电系统(7)的汽轮机内，烧结余热系统(3)中的烧结余热蒸汽也能够进入发电系统(7)的汽轮机内，所述汽轮机排出的蒸汽能够进入凝汽器(71)内放热，热水蓄能罐(8)内的水能够进入凝汽器(71)内吸热。2.根据权利要求1所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，燃气式蒸汽过热装置(6)含有第一蒸汽入口(61)、第一蒸汽出口(62)、第二蒸汽入口(63)、第二蒸汽出口(64)和燃气喷嘴(610)。3.根据权利要求2所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，电炉余热系统(1)含有电炉余热蒸汽供应管线(11)，转炉余热系统(2)含有转炉余热蒸汽供应管线(21)，电炉余热蒸汽供应管线(11)和转炉余热蒸汽供应管线(21)通过蒸汽混合母管(65)与燃气式蒸汽过热装置(6)的第一蒸汽入口(61)连接。4.根据权利要求3所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统包括两个蒸汽蓄能罐(5)，一个蒸汽蓄能罐(5)通过第一蒸汽进出管(51)与电炉余热蒸汽供应管线(11)连接，另一个蒸汽蓄能罐(5)通过第二蒸汽进出管(52)与转炉余热蒸汽供应管线(21)连接。5.根据权利要求2所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，轧钢加热炉余热系统(4)通过轧钢加热炉余热蒸汽供应管线(41)与燃气式蒸汽过热装置(6)的第二蒸汽入口(63)连接。6.根据权利要求2所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，燃气式蒸汽过热装置(6)内设置有炉膛(66)，炉膛(66)内设有第一吸热管(67)和第二吸热管(68)，第一蒸汽入口(61)和第一蒸汽出口(62)分别位于第一吸热管(67)的两端，第二蒸汽入口(63)和第二蒸汽出口(64)分别位于第二吸热管(68)的两端。7.根据权利要求2所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，所述汽轮机为补汽凝气式汽轮机，所述补汽凝气式汽轮机含有依次连接的高中压缸(72)和低真空低压缸(73)，燃气式蒸汽过热装置(6)的第一蒸汽出口(62)通过主蒸汽输入管线(74)与高中压缸(72)的主蒸汽入口连接，燃气式蒸汽过热装置(6)的第二蒸汽出口(64)通过补汽输入管线(75)与高中压缸(72)的补汽入口连接。8.根据权利要求7所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，烧结余热系统(3)含有烧结高压产汽输送管线(31)和烧结低压产汽输送管线(32)，烧结高压产汽输送管线(31)与主蒸汽输入管线(74)连接，烧结低压产汽输送管线(32)与补汽输入管线(75)连接。
9.根据权利要求7所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，高中压缸(72)的蒸汽出口与低真空低压缸(73)的蒸汽入口连通，凝汽器(71)含有放热工质入口、放热工质出口、吸热工质入口和吸热工质出口，低真空低压缸(73)的蒸汽出口与凝汽器(71)的放热工质入口连通，凝汽器(71)的放热工质出口外连接有补水管(76)。10.根据权利要求9所述的多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，其特征在于，热水蓄能罐(8)的出口通过进水管(81)与凝汽器(71)的吸热工质入口连接，热水蓄能罐(8)的入口通过出水管(82)与凝汽器(71)的吸热工质出口连接，进水管(81)与末端用户热网回水管线(84)连接，出水管(82)与末端用户热网供水管线(83)连接。

技术总结

本实用新型公开了一种多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统，属于钢铁企业余热发电技术领域，为了利用钢铁企业中不同品质的余热汽源发电，所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统包括电炉余热系统(1)、转炉余热系统(2)、烧结余热系统(3)、轧钢加热炉余热系统(4)、蒸汽蓄能罐(5)、燃气式蒸汽过热装置(6)、发电系统(7)和热水蓄能罐(8)。所述多汽源利用燃气式过热装置提效发电并耦合供热的系统不但可以将钢铁厂内多种参数品质的余热汽源整合后应用于发电，还可以回收发电机组循环冷却水的热量，并向外供应热水，进一步提高余热利用率。进一步提高余热利用率。进一步提高余热利用率。