本发明涉及转炉炼钢厂节能减排技术领域，尤其是涉及一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统。
背景技术：
钢铁产业作为能源、资源密集型行业，其耗能量占全国总能耗的16％左右，吨钢耗能更是比发达国家高20％。因此，大力推动钢铁行业节能减排技术的发展具有重要意义。根据《我国电炉炼钢发展趋势》，2017年我国转炉钢与电炉钢产量分别为73798万吨、7749万吨。鉴于我国废钢资源不足和电价偏高的现状，在今后相当长的时间里，转炉炼钢在我国仍是占据第一位的主要炼钢方法。在转炉炼钢过程中，产生的高温煤气经过炉冒、斜烟道时，需要冷却降温，这种降温采用了汽化冷却技术，排管内的水冷却完煤气后汽化成低压蒸汽，这些蒸汽由汽包回收后可进行发电。但由于转炉蒸汽为低压饱和蒸汽，湿度较大，易冷凝，利用现有的饱和汽轮机组进行发电，会存在发电效率低，机组汽蚀严重，设备易损坏，制造成本高，经济效益差等问题，使得余热蒸汽得不到有效的回收利用。转炉蒸汽的温度与压力会随转炉炼钢烟气流量和温度的周期性变化而变化，如果直接并入蒸汽管网，会对蒸汽管网与汽轮机组造成冲击。因此，探索有效技术途径，加热转炉蒸汽成微过热蒸汽并解决转炉蒸汽波动的问题，已成为冶金工艺环保节能领域的一个重大课题。
现有的转炉蒸汽余热利用系统在转炉汽包与汽轮机组之间设置蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器虽然解决了转炉蒸汽波动的问题，但蒸汽蓄热器输出的余热蒸汽为低压饱和蒸汽，在进入汽轮机之前经过汽水分离器，只剩下90％的低压饱和蒸汽进行余热发电，利用这部分汽源进行发电，仍会存在发电效率低，机组汽蚀严重等问题。
因此需要研制一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，通过加装了自过热器将转炉高温段蒸汽与低压饱和蒸汽进行热交换，有利于削弱转炉蒸汽的波动性，有利于提高汽轮机组的发电效率，减轻机组汽蚀，提高了余热蒸汽的利用率。
为实现上述目的，本发明提供了一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，包括转炉、自过热器、蒸汽蓄热器、汽轮机和发电机，所述发电机与所述汽轮机连接，所述汽轮机上连接有冷凝器，所述冷凝器上连接有冷却塔；
所述转炉上设置有转炉汽包，所述转炉汽包与所述自过热器上的热源入口端连接，所述自过热器上的热源出口端与所述蒸汽蓄热器的入汽口连接，所述蒸汽蓄热器的出汽口与所述自过热器的冷源入口端连接，所述自过热器的冷源出口端与所述汽轮机连接；
所述汽轮机与用来冷却汽轮机排汽的所述冷凝器连接，所述冷凝器中的凝结水经转炉给水泵加压打进所述转炉中与转炉烟气进行热交换。
优选的，所述自过热器包括密封壳、设置在所述密封壳两端的集汽箱、导热板、热流管和冷流管，所述冷流管和所述热流管均与所述导热板连接，同时所述热流管和所述冷流管的两端均与相应的所述集汽箱连接；
一端的所述集汽箱设置为上下两个，上部的所述集汽箱上设置有热源入口，所述热源入口与所述转炉汽包连接，下部的所述集汽箱上设置有冷源出口，所述冷源出口与所述汽轮机连接；
另一端的所述集汽箱设置为上下两个，上部的所述集汽箱上设置有热源出口，所述热源出口与所述蒸汽蓄热器的入汽口连接，下部的所述集汽箱上设置有冷源入口，所述冷源入口与所述蒸汽蓄热器的出汽口连接。
优选的，所述热流管和所述冷流管均设置为多个，且所述冷流管设置在所述热流管的下方，且所述热流管和所述冷流管均贯穿所述密封壳。
优选的，所述密封壳内部封装有蓄热材质，所述蓄热材质为熔盐。
优选的，所述蒸汽蓄热器的连接管道上设置有饱和蒸汽调节阀、排污阀、补水阀和放水阀。
因此，本发明采用上述结构的一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，具备以下有益效果：
(1)自过热器充分利用了转炉蒸汽的余热，削弱了转炉蒸汽的波动性；
(2)自过热器可将低压饱和蒸汽温度提高10-20℃，可将低压饱和蒸汽加热成微过热蒸汽，既提高了余热蒸汽的品位，也提高了汽轮机的发电效率，同时也减轻了机组汽蚀；
(3)自过热器采用熔盐作为蓄热材料，可维持微过热蒸汽的稳定输出，且冷、热流管焊接有导热板，提高了冷热流的换热效率；
(4)自过热器具有结构简单、占地面积小等优点，推动冶金事业节能发展。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统实施例的工作流程图；
图2为本发明一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统实施例的自过热器的结构示意图；
图3为本发明一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统实施例的自过热器的内部结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1为本发明一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统实施例的工作流程图，图2为本发明一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统实施例的自过热器的结构示意图，图3为本发明一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统实施例的自过热器的内部结构示意图。如图所示，本发明提供了一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，包括转炉1、自过热器2、蒸汽蓄热器3、汽轮机4和发电机5，发电机5与汽轮机4连接，汽轮机4上连接有冷凝器6，冷凝器6上连接有冷却塔7；转炉1上设置有转炉汽包8，转炉汽包8与自过热器2上的热源入口端连接，自过热器2上的热源出口端与蒸汽蓄热器3的入汽口连接，蒸汽蓄热器3的出汽口与自过热器2的冷源入口端连接，自过热器2的冷源出口端与汽轮机4连接；汽轮机4与用来冷却汽轮机排汽的冷凝器6连接，冷凝器6中的凝结水经转炉给水泵9加压打进转炉1中与转炉烟气进行热交换。本发明将自过热器放置在蒸汽蓄热器、转炉与汽轮机之间，利用转炉蒸汽具有波动性的特点，将转炉输出的高温段蒸汽和蒸汽蓄热器输出的低压饱和蒸汽分别送入自过热器中，利用转炉的高温段蒸汽加热低压饱和蒸汽成微过热蒸汽，将微过热蒸汽送入汽轮机组中进行余热发电。自过热器具有换热效率高，占地面积小等优点，将转炉的高温段蒸汽与低压饱和蒸汽进行热交换，有利于削弱转炉蒸汽的波动性，本发明加热低压饱和蒸汽成微过热蒸汽，有利于提高汽轮机的发电效率，减轻汽轮机汽蚀，提高了余热蒸汽的利用率，推动冶金事业节能发展。
自过热器2包括密封壳20、设置在密封壳20两端的集汽箱21、导热板22、热流管23和冷流管24，冷流管24和热流管23均与导热板21连接，同时热流管23和冷流管24的两端均与相应的集汽箱21连接；一端的集汽箱21设置为上下两个，上部的集汽箱21上设置有热源入口25，热源入口25与转炉汽包8连接，下部的集汽箱21上设置有冷源出口26，冷源出口26与汽轮机4连接；另一端的集汽箱21设置为上下两个，上部的集汽箱21上设置有热源出口27，热源出口27与蒸汽蓄热器3的入汽口连接，下部的集汽箱21上设置有冷源入口28，冷源入口28与蒸汽蓄热器3的出汽口连接。热流管23和冷流管24均设置为多个，本实施例中为三个，且冷流管24设置在热流管23的下方，且热流管23和冷流管24均贯穿密封壳20。密封壳20内部封装有蓄热材质，蓄热材质为熔盐。蒸汽蓄热器3的连接管道上设置有饱和蒸汽调节阀31、排污阀32、补水阀33和放水阀34。高温段蒸汽从集汽箱出口流出后流进热流管中与熔盐进行热交换，热流管焊接有导热板，高温段蒸汽可通过热流管、导热板、冷流管对低压饱和蒸汽进行传热，高温段蒸汽放热后经热流管进入集汽箱中汇集，高温段蒸汽从集汽箱中流出，经自过热器的热源出口流进蒸汽蓄热器中。蒸汽蓄热器向自过热器的冷源入口持续输入低压饱和蒸汽，低压饱和蒸汽从自过热器的冷源入口流进，进入集汽箱，集汽箱与三个冷流管相连，冷流管贯穿密封壳，低压饱和蒸汽从集汽箱出口流出后流进冷流管中与熔盐进行热交换，冷流管外焊接有导热板，低压饱和蒸汽可通过冷流管、导热板、热流管与转炉高温段蒸汽进行热交换，低压饱和蒸汽吸热成微过热蒸汽后经冷流管进入集汽箱中汇集，微过热蒸汽从集汽箱中流出，经自过热器的冷源出口流进汽轮机中进行余热发电。
具体的工作原理为：转炉蒸汽从转炉汽包中流出后进入自过热器热源入口，在自过热器中释放热量，转炉蒸汽在自过热器的热源出口流出后进入蒸汽蓄热器内，蒸汽蓄热器可对自过热器输送的饱和蒸汽进行储存，并通过调整压力调节阀来改变蒸汽蓄热器出口蒸汽的温度与压力，蒸汽蓄热器将稳定的低压饱和蒸汽持续输送进自过热器的冷源入口，低压饱和蒸汽在自过热器中吸收热量，加热成微过热蒸汽，微过热蒸汽从自过热器的冷源出口流出后进入汽轮机中，微过热蒸汽在汽轮机中，将热能转化为机械能并带动发电机进行发电，微过热蒸汽在汽轮机中做功后进入冷凝器中被来自冷却塔的循环水冷却成凝结水，凝结水经转炉给水泵加压打进转炉冷却系统中与转炉烟气进行热交换，生成转炉蒸汽。
因此，本发明采用上述结构的一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，通过加装了自过热器将转炉高温段蒸汽与低压饱和蒸汽进行热交换，有利于削弱转炉蒸汽的波动性，有利于提高汽轮机组的发电效率，减轻机组汽蚀，提高了余热蒸汽的利用率。
以上所述的自过热器为直管式自过热器，自过热器也可为盘管式自过热器、板式自过热器等，凡是涉及到转炉蒸汽自过热技术的设备皆在权利要求保护范围内，且以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
1.一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，其特征在于：
包括转炉、自过热器、蒸汽蓄热器、汽轮机和发电机，所述发电机与所述汽轮机连接，所述汽轮机上连接有冷凝器，所述冷凝器上连接有冷却塔；
所述转炉上设置有转炉汽包，所述转炉汽包与所述自过热器上的热源入口端连接，所述自过热器上的热源出口端与所述蒸汽蓄热器的入汽口连接，所述蒸汽蓄热器的出汽口与所述自过热器的冷源入口端连接，所述自过热器的冷源出口端与所述汽轮机连接；
所述汽轮机与用来冷却汽轮机排汽的所述冷凝器连接，所述冷凝器中的凝结水经转炉给水泵加压打进所述转炉中与转炉烟气进行热交换。
2.根据权利要求1所述的一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，其特征在于：
所述自过热器包括密封壳、设置在所述密封壳两端的集汽箱、导热板、热流管和冷流管，所述冷流管和所述热流管均与所述导热板连接，同时所述热流管和所述冷流管的两端均与相应的所述集汽箱连接；
一端的所述集汽箱设置为上下两个，上部的所述集汽箱上设置有热源入口，所述热源入口与所述转炉汽包连接，下部的所述集汽箱上设置有冷源出口，所述冷源出口与所述汽轮机连接；
另一端的所述集汽箱设置为上下两个，上部的所述集汽箱上设置有热源出口，所述热源出口与所述蒸汽蓄热器的入汽口连接，下部的所述集汽箱上设置有冷源入口，所述冷源入口与所述蒸汽蓄热器的出汽口连接。
3.根据权利要求2所述的一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，其特征在于：所述热流管和所述冷流管均设置为多个，且所述冷流管设置在所述热流管的下方，且所述热流管和所述冷流管均贯穿所述密封壳。
4.根据权利要求3所述的一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，其特征在于：所述密封壳内部封装有蓄热材质，所述蓄热材质为熔盐。
5.根据权利要求4所述的一种加装自过热器的转炉蒸汽余热利用系统，其特征在于：所述蒸汽蓄热器的连接管道上设置有饱和蒸汽调节阀、排污阀、补水阀和放水阀。
技术总结