專利名稱：一種isp冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法及發電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及鉛鋅冶煉工藝過程中的節能技術，尤其是密閉鼓風爐煉鋅法(ISP法) 中鉛鋅分離冷卻溜槽余熱鍋爐的調節方法及發電系統。
背景技術：
密閉鼓風爐煉鋅法又稱為ISP法，它合并了鉛和鋅兩種火法冶煉流程，是目前世 界上最主要的火法煉鋅方法。鉛鋅精礦與熔劑配料后在燒結機上進行燒結焙燒，燒結塊和 經過預熱的焦炭一道加入鼓風爐，燒結塊在爐內被直接加熱到ZnO開始還原的溫度，ZnO被 還原得到鋅蒸汽，鋅蒸汽與風口區燃燒產生的CO2和CO氣體一道從爐頂進入鉛雨冷凝器， 鋅蒸汽被鉛雨冷凝到與鉛液相同的溫度，而冷卻介質鉛液也被爐氣加熱至約500-530°C，形 成鉛鋅熔融液，以泵打入冷卻溜槽，鉛鋅熔融液被冷卻水冷卻至440°C _450°C，再進入分離 槽內完成鉛、鋅分離。
以往ISP工藝中鉛鋅分離冷卻溜槽從530°C降到440°C的余熱被冷卻水吸收并由 冷卻塔排入大氣，不僅浪費了寶貴的余熱資源，而且消耗很多循環冷卻水用于散熱，浪費了 水資源。
日本三井金屬工程公司推出利用一種ISP冷卻溜槽的余熱發電技術，靠一種特殊 設計的溜槽鍋爐把這些余熱以過熱蒸汽形式(1. 6MPa，420°C )回收并配套發電設施。這種溜 槽鍋爐由保護套、外側低熔點合金、內箱、內側低熔點合金、傳熱管組成，傳熱管制成翼片狀 的蒸發器、過熱器，鍋爐浸入冷卻溜槽的熔融鉛鋅溶液中，進行熱交換，熱水變成過熱蒸汽 送至汽輪機變成電能。因為溜槽鉛鋅融液出口的溫度必須控制在440°C _450°C范圍之內， 而生產過程又是多變的，所以必須根據生產的需要隨時對溜槽鍋爐的負荷進行調整。該溜 槽鍋爐采用了一種熱關節提升的調節方式，溜槽由一組一組的換熱器(蒸發器、過熱器)組 成，當鉛鋅熔融液出口溫度過高時，則再投入一組鉛鋅換熱器，通過熱關節將溜槽換熱器浸 入鉛鋅熔融液中。當鉛鋅熔融液出口溫度過低時，通過熱關節提升溜槽換熱器，減少受熱 面。
這種調節方式，需要提升整個換熱器，操作比較復雜；本身的溜槽鍋爐就是蒸發器 加過熱器，如果換熱面需增加或減少，對整個汽水配套、控制系統、調節系統的要求均比較 高，系統龐大而復雜；過熱蒸汽的溫度就較高(420°C)，所以對換熱管、熱關節的要求均較 高，再加上熱關節頻繁使用，熱關節其壽命非常短，需要定期更換。發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調 節方法及發電系統，無需熱關節就可以快速的進行調節，且調節精度大大提高，并根據這種 波動的飽和蒸汽特性配套相應的發電系統。
為實現上述目的，本發明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法，具體為通過控制 溜槽換熱器的投入組數實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行粗調，控制汽包壓力的變動實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行細調。
進一步，通過對所述溜槽換熱器進出口閥門組的關斷作用，控制投入的組數實現 換熱量的粗調。
進一步，通過對所述汽包壓力的調節，從而調節蒸發溫度、換熱溫差、換熱系數、換 熱量，實現整個溜槽余熱鍋爐換熱量的細調。
進一步，所述溜槽余熱鍋爐設置有蒸發面，蒸汽為飽和蒸汽，蒸汽壓力設置為低壓 參數，額定壓力為O. 8MPa-l. 6MPa。
一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，包括汽包、若干組并排設置的溜槽換熱器、 溜槽余熱鍋爐、飽和蒸汽汽輪機和發電機，各個溜槽換熱器均通過管路與汽包連接，該管路 上設置有控制溜槽換熱器是否投入工作的閥門，從而實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行粗調； 汽包通過管路與溜槽余熱鍋爐連接，該管路上設置有汽包出口調節閥門，通過調節汽包出 口調節閥門的開度，調節汽包壓力的變動實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行細調；溜槽余熱鍋 爐負荷經過粗調和細調后產生飽和蒸汽，輸入飽和蒸汽汽輪機并帶動電動機發電輸出電 倉泛。
進一步，所述溜槽換熱器與汽包連接的管路包括上升管和下降管，其上均設置有 閥門。
進一步，所述溜槽余熱鍋爐的給水通過除氧器除氧后，由給水泵輸送到所述汽包 中，進而通過所述下降管由強制循環泵及閥門進入所述溜槽換熱器中，在其中受熱升溫變 成飽和水通過所述上升管返回到所述汽包中，在汽包中進行汽水分離。
進一步，所述溜槽余熱鍋爐產生飽和蒸汽輸送入所述汽包，所述汽包出來的飽和 蒸汽經過主汽門后進入所述飽和蒸汽汽輪機，飽和蒸汽汽輪機帶動所述電動機發電輸出電 倉泛。
進一步，所述飽和蒸汽汽輪機做功后的乏汽通入冷凝器進行冷凝后經冷凝水泵加 壓，再通過加熱器打入除氧器，除氧后的冷凝水經給水泵加壓后返回所述溜槽余熱鍋爐，完 成整個熱力循環過程。
進一步，所述飽和蒸汽汽輪機內設置有級間再熱器。
本閥門既可以采用閥門的控制方式實現粗調，又可以采用控制汽包壓力的變動實 現細調，控制精度遠高于熱關節提升式的粗調，對鉛鋅溜槽熔融液的出口溫度控制更精確。
圖1為本發明系統結構示意圖；圖2為溜槽換熱器結構示意圖。
圖中1 一溜槽余熱鍋爐，2—飽和蒸汽汽輪機，3—汽包，4一主汽門，5—級間再熱 器，6—發電機，7—冷凝器，8—冷卻塔，9—凝結水泵，10—軸封加熱器，11—除氧器，12—給 水泵，13—溜槽換熱器，14 一下降管，15—上升管，16—閥門，17—強制循環泵，18—汽包壓 力調節閥組。
具體實施方式
下面，參考附圖，對本發明進行更全面的說明，附圖中示出了本發明的示例性實施例。然而，本發明可以體現為多種不同形式，并不應理解為局限于這里敘述的示例性實施 例。而是，提供這些實施例，從而使本發明全面和完整，并將本發明的范圍完全地傳達給本 領域的普通技術人員。
為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術語，用于 說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖 中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中 的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。 因此，示例性術語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或 位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應地解釋。
如圖1、圖2所示，本發明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法，具體為通過控制 溜槽換熱器13的投入組數實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行粗調，控制汽包壓力的變動實現 對溜槽余熱鍋爐負荷進行細調。通過對所述溜槽換熱器進出口閥門組的關斷作用，控制投 入的組數實現換熱量的粗調。通過對所述汽包壓力的調節，從而調節蒸發溫度、換熱溫差、 換熱系數、換熱量，實現整個溜槽余熱鍋爐換熱量的細調。溜槽余熱鍋爐設置有蒸發面，蒸 汽為飽和蒸汽，蒸汽壓力設置為低壓參數，額定壓力根據需要從O. 8MPa-l. 6MPa范圍內選 取。
鉛鋅熔融液的冷卻溫度在工藝上有要求，一般降溫100°C左右，出口溫度在 440°C 450°C之間。可以通過兩種方式實現換熱量的改變，進而控制該降溫幅度。較大范 圍的粗調由溜槽換熱器13的投入組數決定，各組溜槽換熱器13并聯分別由電動閥門16控 制是否投入工作，以實現改變溜槽鍋爐受熱面的大小進而調整換熱量控制鉛鋅溶液冷卻溫 度。較小范圍的細調由汽包3的壓力決定，通過調節汽包出口調節閥門18的開度，調節汽 包壓力，壓力往高調飽和蒸汽傳熱系數增大換熱量也隨之增大，壓力往低調飽和蒸汽傳熱 系數減小換熱量也隨之減小。
本發明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，包括汽包3、若干組并排設置的溜槽 換熱器13、溜槽余熱鍋爐1、飽和蒸汽汽輪機2和發電機6，各個溜槽換熱器均通過管路與汽 包連接，該管路上設置有控制溜槽換熱器是否投入工作的閥門16，從而實現對溜槽余熱鍋 爐負荷進行粗調；汽包通過管路與溜槽余熱鍋爐連接，該管路上設置有汽包出口調節閥門 18，通過調節汽包出口調節閥門18的開度，調節汽包壓力的變動實現對溜槽余熱鍋爐負荷 進行細調；溜槽余熱鍋爐負荷經過粗調和細調后產生飽和蒸汽，輸入飽和蒸汽汽輪機并帶 動電動機6發電輸出電能。
溜槽余熱鍋爐I的工作流程如下給水通過除氧器11除氧后，由給水泵12上到汽 包3中，進而通過下降管14由強制循環泵17及電動閥門16進入溜槽換熱器13中，在其中 受熱升溫變成飽和水通過上升管14返回到汽包3中，在汽包3中進行汽水分離，飽和汽通 過蒸汽管道、主汽門4送至汽輪機做功。其調節則通過兩類調節閥門組16和18進行調節， 調節精度可達1%。
放置在鉛鋅冷卻溜槽中的溜槽余熱鍋爐I產生飽和蒸汽，汽包3出來的飽和蒸汽 經過主汽門4進入飽和蒸汽汽輪機2，飽和蒸汽汽輪機2為一個機內除濕再熱的多級沖動式 汽輪機，級間設置有級間再熱器5對膨脹的濕蒸汽進行再熱解決蒸汽濕度問題。飽和蒸汽 汽輪機2帶動電動機6發電輸出電能。做功后的乏汽通入冷凝器7進行冷凝后經冷凝水泵9加壓后通過加熱器10打入除氧器11，除氧后的冷凝水經給水泵12加壓后返回溜槽余熱 鍋爐1，完成整個熱力循環過程。隨著調節閥組18的開度改變，蒸汽壓力改變，采取變壓力 運行的方式，飽和蒸汽汽輪機2的負荷也隨之調整。
汽輪機為具有專利技術的具有級間除濕再熱功能的飽和蒸汽汽輪機(專利號CN 1687566A )，并可根據溜槽鍋爐的蒸汽壓力變動隨時調節進汽壓力和負荷，且不受飽和蒸 汽膨脹到末端濕度的影響。
從以下內容可以對比本調節方法及發電系統的先進性本調節方法既可以采用閥門的控制方式實現粗調，又可以采用控制汽包壓力的變動實 現細調，控制精度遠高于熱關節提升式的粗調，對鉛鋅溜槽熔融液的出口溫度控制更精確。
1.溜槽鍋爐共有17組換熱器，若采用粗調方式，調節精度為1/17(5. 8%),這與熱 關節提升式的調節精度相同。而采用汽包壓力的調節方式，壓力從1. OMpa提高至1.1Mpa, 溜槽熔融液溫度為530°C，蒸發溫度從179. 9°C升高到184. 1°C，換熱溫差從350. 1°C升高到 345. 9°C,這樣調節精度達到1%。可見，這種方式比熱關節提升式的調節精度高約6倍。
2.本調節方法無需采用頻繁動作的熱關節，使用壽命大大延長。
3.本發電系統采用配套滑壓運行的飽和蒸汽汽輪機，系統簡單可靠。該形式是在 多年余熱電站實踐運行經驗中摸索、總結出來的發電形式。
余熱發電領域，飽和蒸汽發電與過熱蒸汽發電相比有以下幾個方面的優勢(I)在相同余熱源熱力參數的前提下，飽和蒸汽壓力提高到一定程度后與采用過熱蒸 汽機組發電量相當。
(2)飽和蒸汽溫度水平較低，對余熱鍋爐所用材料耐溫需求低，易于制造節省成 本，降低投資。
(3)機組運行平穩、停機次數減小。采用過熱蒸汽時，當余熱源熱力參數出現波動 時，過熱汽溫受其影響溫度降低，不但影響機組運行的經濟性，也威脅著機組的運行安全， 會產生一系列的危害汽輪機末級葉片可能過負荷，末幾級葉片的蒸汽濕度增大，各級反動 度增加，高溫部件將產生很大的熱應力和熱變形，水沖擊事故等。若采用飽和蒸汽，由于鍋 爐系統本身有一定的儲熱能力，停機時間20分鐘以內可以采用滑參數運行而不影響汽輪 機組的安全運行。
權利要求
1.一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法，其特征在于，該方法具體為通過控制溜槽換熱器的投入組數實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行粗調，控制汽包壓力的變動實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行細調。
2.如權利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法，其特征在于，通過對所述溜槽換熱器進出口閥門組的關斷作用，控制投入的組數實現換熱量的粗調。
3.如權利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法，其特征在于，通過對所述汽包壓力的調節，從而調節蒸發溫度、換熱溫差、換熱系數、換熱量，實現整個溜槽余熱鍋爐換熱量的細調。
4.如權利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法，其特征在于，所述溜槽余熱鍋爐設置有蒸發面，蒸汽為飽和蒸汽，蒸汽壓力設置為低壓參數，額定壓力為O. 8MPa-l. 6MPa。
5.一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，其特征在于，該系統包括汽包、若干組并排設置的溜槽換熱器、溜槽余熱鍋爐、飽和蒸汽汽輪機和發電機，各個溜槽換熱器均通過管路與汽包連接，該管路上設置有控制溜槽換熱器是否投入工作的閥門，從而實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行粗調；汽包通過管路與溜槽余熱鍋爐連接，該管路上設置有汽包出口調節閥門， 通過調節汽包出口調節閥門的開度，調節汽包壓力的變動實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行細調；溜槽余熱鍋爐負荷經過粗調和細調后產生飽和蒸汽，輸入飽和蒸汽汽輪機并帶動電動機發電輸出電能。
6.如權利要求5所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，其特征在于，所述溜槽換熱器與汽包連接的管路包括上升管和下降管，其上均設置有閥門。
7.如權利要求6所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，其特征在于，所述溜槽余熱鍋爐的給水通過除氧器除氧后，由給水泵輸送到所述汽包中，進而通過所述下降管由強制循環泵及閥門進入所述溜槽換熱器中，在其中受熱升溫變成飽和水通過所述上升管返回到所述汽包中，在汽包中進行汽水分尚。
8.如權利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，其特征在于，所述溜槽余熱鍋爐產生飽和蒸汽輸送入所述汽包，所述汽包出來的飽和蒸汽經過主汽門后進入所述飽和蒸汽汽輪機，飽和蒸汽汽輪機帶動所述電動機發電輸出電能。
9.如權利要求1所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，其特征在于，所述飽和蒸汽汽輪機做功后的乏汽通入冷凝器進行冷凝后經冷凝水泵加壓，再通過加熱器打入除氧器，除氧后的冷凝水經給水泵加壓后返回所述溜槽余熱鍋爐，完成整個熱力循環過程。
10.如權利要求9所述的ISP冷卻溜槽余熱鍋爐發電系統，其特征在于，所述飽和蒸汽汽輪機內設置有級間再熱器。
全文摘要
本發明一種ISP冷卻溜槽余熱鍋爐調節方法及發電系統，具體為通過控制溜槽換熱器的投入組數實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行粗調，控制汽包壓力的變動實現對溜槽余熱鍋爐負荷進行細調。本閥門既可以采用閥門的控制方式實現粗調，又可以采用控制汽包壓力的變動實現細調，控制精度遠高于熱關節提升式的粗調，對鉛鋅溜槽熔融液的出口溫度控制更精確。
文檔編號F01K11/02GK103063042SQ20131000591
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者王婷婷, 陳恩鑒, 程珩 申請人:北京世紀源博科技股份有限公司