[发明专利]一种炼铁高炉与烧结能量回收联合发电机组

说明书

技术领域

本发明型涉及钢铁冶金流程中能量综合回收利用设备，具体涉及一种炼铁高炉与烧结能量回收联合发电机组。

背景技术

在炼铁流程中，烧结工序能耗约占吨钢能耗的10％以上，冷却机排出的废气带走的热量，其热能大约为烧结矿烧成系统热耗量的35％，充分利用这部分热量可显著降低烧结工序能耗约占冶金总能耗的12％，是仅次于炼铁的第二大耗能工序。一般烧结厂烧结烟气平均温度≤150℃，机尾烟气温度达300℃～400℃。目前的烧结冷却机余热回收，是通过回收烧结机尾落矿风箱及烧结冷却机密闭段的烟气经除尘器后加热余热锅炉来回收低品位余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸气来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的成套技术。此技术是将热能转换为机械能，然后二次转换为电能的能量回收技术。需要单独投资厂房、发电设备、单独设计控制系统，并且配备一套高压并网及上网设备，投资成本较大。

高炉煤气是炼铁生产的副产品，使用热料入炉时，出炉煤气温度在400℃～450℃，使用冷料时，出炉煤气温度为200℃～250℃。高炉煤气余压透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery Turbine，简称TRT)是利用高炉炉顶排出的煤气的压力能及热能转化为机械能并驱动发电机发电的设备，主要包括透平膨胀机和发电机两大部分。将原来高炉减压阀组中损失的高炉煤气能量通过推动透平机转动，带动发电机发电予以回收。TRT装置可回收高炉鼓风机所需能量的30％左右，发电成本很低，经济效益十分显著。此项技术目前在高炉炼铁中已经非常普及。发展趋势是向着大型化、干法除尘等方向。此技术是将热能和压力转换为机械能，然后二次转换为电能的能量回收技术。需要单独投资厂房、发电设备、单独设计控制系统，并且配备一套高压并网及上网设备，投资成本较大。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种炼铁高炉与烧结能量回收联合发电机组。以在减少设备、厂房等物资投入的同时，进一步提高炼铁工艺中的能量回收率。

为实现上述技术任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种炼铁高炉与烧结能量回收联合发电机组，其特征在于，包括烧结余热回收汽轮机、高炉煤气透平膨胀机和发电机，所述高炉煤气透平膨胀机为双出轴，该双出轴分别为进气侧轴和排气侧轴，其中：进气侧轴端通过刚性联轴器与烧结余热回收汽轮机连接，排气侧轴端通过刚性联轴器或膜片联轴器与发电机连接。

所述烧结余热回收汽轮机与高炉煤气透平膨胀机的转速比为：1∶1。

本发明针对烧结系统与高炉煤气系统的不同特点，采用三机同轴联合机组的型式，将烧结余热能量回收与高炉顶压能量回收系统合而为一，用烧结余热回收汽轮机与高炉煤气透平膨胀机联合驱动发电机发电。其能量回收效率在各自回收的基础上可提高10％左右。同时，将两套系统合而为一之后，两套机组的功能优化，辅机系统合并，控制系统集成，简化设备，结构紧凑，布置方便，效率更高。大大降低投资及运行成本，降低焦比，提高能量回收效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

以下结合实施例与附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

本发明从炼铁工艺整个系统的能耗特点考虑，将烧结余热能量回收发电技术与高炉煤气能量回收发电技术集成配置，将烧结余热汽轮机1、高炉煤气透平膨胀机2以及发电机3同轴串联布置，其中，高炉煤气透平膨胀机2为双出轴，该双出轴分别为进气侧轴和排气侧轴，其中：进气侧轴端通过刚性联轴器与烧结余热回收汽轮机1连接，排气侧轴端通过刚性联轴器或膜片联轴器与发电机3连接。为保证机组的正常运行，所述烧结余热回收汽轮机1与高炉煤气透平膨胀机2的转速比为：1∶1，转子在该速比下运行时不会发生扭转振动方面的问题。

实施例：

该实施例中，烧结余热回收汽轮机1采用凝汽式汽轮机，高炉煤气透平膨胀机2采用轴流干式煤气透平机，发电机3采用无刷励磁发电机。其中，轴流干式煤气透平机2为双出轴，该双出轴分别为进气侧轴和排气侧轴，其中：进气侧轴端通过刚性联轴器与凝汽式汽轮机1连接，排气侧轴端通过刚性联轴器或膜片联轴器与无刷励磁发电机3连接。为保证机组的正常运行，所选用的无刷励磁发电机3转速为3000r/min，轴流干式煤气透平机2的转速为3000r/min；在选用汽轮机并确定汽轮机与轴流干式煤气透平机之间的连接转速比时，如凝汽式汽轮机1与轴流干式煤气透平机2的转速比为：1∶1，可直接省掉变速装置，降低机组的复杂程度，提高安全性，节约投资；同时有效提高能量回收效率，因此凝汽式汽轮机1转速为3000r/min。