一種利用鋼渣有壓熱悶過程所產蒸汽發電的裝置的制作方法

本實用新型涉及一種冶金行業的能源回收利用裝置，尤其是一種利用鋼渣處理過程中所產的低溫低壓蒸汽進行發電的裝置。

背景技術：

鋼渣作為煉鋼過程中所產生的一種固體廢棄物，其中含有大量熱量，1噸鋼渣中所蘊含的熱量約相當于40kg標準煤所蘊含的熱量，采用原有鋼渣處理方法，因其處理過程多是敞開或半封閉狀態，造成鋼渣中所蘊含的熱量無法有效地進行回收利用，大量熱量白白浪費。

鋼渣有壓熱悶工藝作為鋼渣處理領域最新的一種鋼渣處理方法，該工藝集潔凈化、自動化和機械化等優勢于一體，其處理過程主要包括輥壓破碎和有壓熱悶兩個工序，輥壓破碎工序主要是快速完成1600℃熔融鋼渣的固化和粒化，有壓熱悶工序是在一密閉的壓力容器中進行的，該工序主要是利用鋼渣熱能加熱水產生過飽和蒸汽完成鋼渣中不穩定物質的消解，同時該工序還穩定輸出大量的低溫低壓蒸汽，從而為采用ORC系統發電提供了充足的熱源來源。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產蒸汽發電的工藝方法，包括如下工藝步驟：

(1)將鋼渣有壓熱悶罐在有壓熱悶過程中產生的蒸汽引入汽水換熱器(2-1)；

(2)循環后的冷水從汽水換熱器(2-1)輸入，與蒸汽進行熱換，用來提供連續的熱水；

(3)熱水通過被送入到蒸發器(3-1)和預熱器(3-5)內對發電工質進行加熱和預熱，熱水換熱后變成冷水再返回到汽水換熱器(2-1)中循環使用，發電工質吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發電機組(3-2)中做功發電，發電工質之后進入到冷凝器(3-3)中被冷卻成液體，再被送入到預熱器(3-5)中預熱，而后重新進入到蒸發器(3-1)中吸熱氣化，如此反復，從而可實現連續發電。

其中，步驟(3)具體為：熱水首先通過熱水泵(2-2)被送入到蒸發器(3-1)內對經預熱后的發電工質，優選為氟利昂進行加熱，蒸發器(3-1)內與發電工質換熱后的熱水再進入到預熱器(3-5)內對冷凝后的發電工質進行預熱；經蒸發器(3-1)和預熱器(3-5)換熱后的熱水溫度降低后變成冷水再返回到汽水換熱器中循環使用，而發電工質吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發電機組(3-2)中做功發電，發電工質之后進入到冷凝器(3-3)中被冷卻成液體，再通過工質泵(3-4)送入到預熱器(3-5)中預熱，而后重新進入到蒸發器(3-1)中吸熱氣化，如此反復，從而可實現連續發電。

其中，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)運行過程中產生的蒸汽為低溫低壓過飽和蒸汽，其溫度約為140℃左右，壓力為0.2-0.4MPa。

其中，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)為一端帶快開門結構的壓力容器。

其中，所述蒸汽中攜帶的粉塵會變成污泥沉積在汽水換熱器底部，在汽水換熱器底部設排污口，并設閥門，定時利用熱水沖刷排污，排污同時維持鋼渣余熱發電的工藝系統水平衡。

其中，汽水換熱器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、換熱區、蓄熱區、供水口、排污口，冷水回水口設置在汽水換熱器的頂部，用于將所述冷水引入汽水換熱器，換熱區設置在冷水回水口的下部，蒸汽入口設置在換熱區的下部，與鋼渣有壓熱悶罐的蒸汽出口連接，用于將所述蒸汽引入汽水換熱器，汽水換熱器為直接接觸式，冷水流經換熱區與所述蒸汽直接接觸，最終混合形成熱水，蓄熱區設置在蒸汽入口的下部，熱水落下，在蓄熱區聚集，熱水出口位于蓄熱區，用來提供連續的熱水資源；排污口設置在汽水換熱器的底部。

本實用新型還涉及一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產蒸汽發電的裝置，其包括：鋼渣有壓熱悶罐(1-1)、汽水換熱器(2-1)、蒸發器(3-1)、預熱器(3-5)、冷凝器(3-3)以及ORC汽輪發電機組(3-2)，所述鋼渣有壓熱悶罐(1-1)通過蒸汽管道與汽水換熱器(2-1)相連，組成一套蒸汽流通系統；汽水換熱器(2-1)通過熱水管道與蒸發器(3-1)、預熱器(3-5)依次連接，組成一套熱水流通循環系統；預熱器(3-5)、蒸發器(3-1)、ORC汽輪發電機組(3-2)和冷凝器(3-3)之間通過工質管道依次串聯在一起，組成一套發電工質流通系統。

其中，蒸汽流通系統具體為：鋼渣有壓熱悶罐(1-1)生產過程中所產生的帶壓蒸汽進入汽水換熱器(2-1)，與水逆向流動過程中充分換熱；優選熱水流通循環系統具體為：汽水換熱器(2-1)中的過熱水經加壓后被首先送入到蒸發器(3-1)中，之后再流入到預熱器(3-5)中，最后換熱后變成冷水從汽水換熱器(2-1)頂部以霧狀形態噴入，與逆流而來的蒸汽換熱；優選，發電工質流通系統具體為：將冷凝器(3-3)中的液態工質加壓后送入到預熱器(3-5)中經初步預熱后，再流進蒸發器(3-1)內被加熱氣化膨脹，之后流入到ORC汽輪發電機組(3-2)內做功發電，做功后的工質再自流進入到冷凝器內被冷卻成液態，如此反復；優選，冷凝器(3-3)與冷卻系統進、回水管道相連，組成一套工質冷卻系統。

其中，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)運行過程中產生的蒸汽為低溫低壓過飽和蒸汽，其溫度約為140℃左右，壓力為0.2-0.4MPa；優選，鋼渣有壓熱悶罐(1-1)為一端帶快開門結構的壓力容器；優選，所述蒸汽中攜帶的粉塵會變成污泥沉積在汽水換熱器底部，在汽水換熱器底部設排污口，并設閥門，定時利用熱水沖刷排污，排污同時維持鋼渣余熱發電的工藝系統水平衡。

其中，汽水換熱器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、換熱區、蓄熱區、供水口、排污口，冷水回水口設置在汽水換熱器的頂部，用于將所述冷水引入汽水換熱器，換熱區設置在冷水回水口的下部，蒸汽入口設置在換熱區的下部，與鋼渣有壓熱悶罐的蒸汽出口連接，用于將所述蒸汽引入汽水換熱器，汽水換熱器為直接接觸式，冷水流經換熱區與所述蒸汽直接接觸，最終混合形成熱水，蓄熱區設置在蒸汽入口的下部，熱水落下，在蓄熱區聚集，熱水出口位于蓄熱區，用來提供連續的熱水資源；排污口設置在汽水換熱器的底部。

附圖說明

圖1是本實用新型的工藝方法流程圖。

1-有壓熱悶罐模塊；1-1鋼渣有壓熱悶罐；1-2熱悶循環水池；1-3熱悶噴淋水泵；2-汽水換熱模塊；2-1汽水換熱器；2-2熱水泵；3-發電模塊；3-1蒸發器；3-2ORC汽輪發電機組；3-3冷凝器；3-4工質泵；3-5預熱器

具體實施方式

如圖1所示，熱悶噴淋水泵1-3將熱悶循環水池1-2中的水泵入到鋼渣有壓熱悶罐1-1以進行鋼渣有壓熱悶過程，產生蒸汽，鋼渣有壓熱悶罐1-1運行過程中產生的蒸汽為低溫低壓過飽和蒸汽，其溫度約為140℃左右，壓力為0.2-0.4MPa；鋼渣有壓熱悶罐1-1為一端帶快開門結構的壓力容器。

如圖1所示，一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產蒸汽發電的裝置，其包括鋼渣有壓熱悶罐1-1、氣水換熱器2-1、預熱器3-5、蒸發器3-1、冷凝器3-3、ORC(Organic Rankine Cycle,有機朗肯循環)汽輪發電機組3-2、工質泵3-4、熱水泵2-2，所述鋼渣有壓熱悶罐1-1通過蒸汽管道與汽水換熱器2-1相連，組成一套蒸汽流通系統，具體為鋼渣有壓熱悶罐1-1生產過程中所產生的帶壓蒸汽進入汽水換熱器，與水逆向流動過程中充分換熱；汽水換熱器2-1通過熱水管道與熱水泵2-2、蒸發器3-1、預熱器3-5依次連接，組成一套熱水流通系統，具體為汽水換熱器2-1中的過熱水經熱水泵2-2加壓后被首先送入到蒸發器3-1中，之后再流入到預熱器3-5中，最后換熱后變成冷水從汽水換熱器2-1頂部以霧狀形態噴入，與逆流而來的蒸汽換熱；同時，預熱器3-5、蒸發器3-1、ORC汽輪發電機組3-2、冷凝器3-3和工質泵3-4之間通過工質管道依次串聯在一起，組成一套發電工質流通系統,具體為工質泵3-4將冷凝器3-3中的液態工質加壓后送入到預熱器3-5中經初步預熱后，再流進蒸發器3-1內被加熱氣化膨脹，之后流入到ORC汽輪發電機組3-2內做功發電，做功后的工質再自流進入到冷凝器內被冷卻成液態，如此反復；優選，冷凝器3-3與冷卻系統(未圖示)進、回水管道相連，組成一套工質冷卻系統。

其具體發電過程如下：鋼渣有壓熱悶處理開始時，熱悶噴淋水泵1-3從熱悶循環水池1-2中取水，之后噴入到鋼渣有壓熱悶罐1-1中的高溫鋼渣上，利用鋼渣余熱加熱水產生的蒸汽通過管道直接進入汽水換熱器2-1中與水換熱，產生過熱水，過熱水首先通過熱水泵2-2被送入到蒸發器3-1內對經預熱后的發電工質(氟利昂)進行加熱，蒸發器3-1內與發電工質(氟利昂)換熱后的熱水再進入到預熱器3-5內對冷凝后的工質(氟利昂)進行預熱；經蒸發器3-1和預熱器3-5換熱后的熱水溫度降低后再返回到汽水換熱器中循環使用，而發電工質(氟利昂)吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發電機組3-2中做功發電，之后進入到冷凝器3-3中被冷卻成液體，再通過工質泵3-4送入到預熱器3-5中預熱，而后重新進入到蒸發器3-1中吸熱氣化，如此反復，從而可實現發電機組的連續發電。

優選，所述蒸汽中攜帶的粉塵會變成污泥沉積在汽水換熱器底部，在汽水換熱器底部設排污口，并設閥門，定時利用熱水沖刷排污，排污同時維持鋼渣余熱發電的工藝系統水平衡。即熱悶蒸汽冷凝成水后會使系統循環水量增加，需要定時排放，維持循環水量一定。汽水換熱器蓄熱區的底部為錐形，便于排污物的聚集排出。

優選，如圖1所示，一種利用鋼渣有壓熱悶過程中所產蒸汽發電的工藝方法，包括如下工藝步驟：

(1)將鋼渣有壓熱悶罐在有壓熱悶過程中產生的蒸汽引入汽水換熱器2-1；(2)循環后的冷水從汽水換熱器2-1輸入，與蒸汽進行熱換，用來提供連續的熱水；(3)熱水首先通過熱水泵2-2被送入到蒸發器3-1內對經預熱后的發電工質，優選為氟利昂進行加熱，蒸發器3-1內與發電工質換熱后的熱水再進入到預熱器3-5內對冷凝后的發電工質進行預熱；經蒸發器3-1和預熱器3-5換熱后的熱水溫度降低后變成冷水再返回到汽水換熱器中循環使用，而發電工質吸熱后氣化膨脹進入到ORC汽輪發電機組3-2中做功發電，發電工質之后進入到冷凝器3-3中被冷卻成液體，再通過工質泵3-4送入到預熱器3-5中預熱，而后重新進入到蒸發器3-1中吸熱氣化，如此反復，從而可實現連續發電。

作為一種優選，汽水換熱器包括具有冷水回水口、蒸汽入口、換熱區、蓄熱區、供水口、排污口，冷水回水口設置在汽水換熱器的頂部，用于將所述冷水引入汽水換熱器，換熱區設置在冷水回水口的下部，蒸汽入口設置在換熱區的下部，與鋼渣有壓熱悶罐的蒸汽出口連接，用于將所述蒸汽引入汽水換熱器，汽水換熱器為直接接觸式，冷水流經換熱區與所述蒸汽直接接觸，最終混合形成熱水，蓄熱區設置在蒸汽入口的下部，熱水落下，在蓄熱區聚集，熱水出口位于蓄熱區(當然也可以位于其他部位，只要能夠將熱水排出的任何位置都可以)，用來提供連續的熱水資源；排污口設置在汽水換熱器的底部，當然也可以為下端的其他部位，只要有利于排污的任何位置都可以設置排污口。