[发明专利]一种加热炉高温烟气余热利用系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业窑炉余热利用领域，尤其涉及一种稳定的加热炉高温烟气余热利用系统及其利用方法。

背景技术

随着社会的发展，能源问题显得尤为重要。合理利用冶金企业自身产生的大量丰富余热余能资源已成为亟待解决的问题。冶金企业轧钢工序中加热炉是耗能较大的设备之一，在我国加热炉所用能量约占全国总用能量的20％。加热炉通过燃料燃烧，将化学能转换成热能来满足各钢种加热工艺的要求。燃烧生成的烟气排出炉外时，带走了大约30%～70%的热量，极大地降低了加热炉的热利用率。所以充分、有效地回收利用加热炉烟气余热带走的热量，不仅可以大幅度降低加热炉系统能耗，还能够提高加热炉热利用率。

目前，对加热炉烟气的余热利用方式大多是在水平烟道内放置1～2组空气换热器，在空气换热器后再加一组煤气换热器对空煤气进行预热来回收加热炉烟气余热，但即使是这样经过换热器后烟气的温度依然在400℃左右。因此，国内外研制开发新技术来降低烟气排放温度，降低能耗，提高加热炉的热利用率。目前主要有两种方式：一种是在加热炉空气换热器前安装蒸汽过热器（如：一种工业炉高温余热综合利用的工艺方法，CN200910248810.8）。使加热炉汽化冷却系统产生的饱和蒸汽变成过热蒸汽，带动汽轮机做功发电。由于加热炉生产过程产量易发生波动，汽化冷却系统生产的饱和蒸汽也易发生波动，从而降低了发电效率，影响了发电系统运行的稳定性。另一种是在加热炉空气换热器前安装余热锅炉（如：一种加热炉余热发电系统及其方法，CN101788233A），产生饱和蒸汽，再将饱和蒸汽送至过热蒸汽锅炉加热，变成过热蒸汽带动汽轮机做功发电。虽然能够充分利用进入空气换热器前的烟气余热产生大量的饱和蒸汽，但这部分蒸汽参数较低不能直接用来发电，还需要再次加热变成过热蒸汽。这种方法烟气余热利用效率较低，增加了系统运行、维护成本。此外，加热炉烟气中含有大量的粉尘，以上两种方式均没有安装烟气除尘装置，势必会造成烟气中的粉尘颗粒吸附在过热器或者锅炉炉壁上，降低锅炉换热效率，影响锅炉寿命。而最主要的问题是加热炉待轧时，由于炉内热负荷降低，烟气量减少，加热炉烟气余热回收装置产生的蒸汽量减少，发电量也随之下降，不能保证烟气余热回收装置稳定运行。此时，由于加热炉使用的燃料量减少，势必造成轧钢系统煤气过剩，使这部分煤气不能得到较为合理的利用，只能放散，浪费了大量能源。

发明内容

本发明旨在解决加热炉待轧时存在的煤气放散问题，进而提供一种能充分有效回收利用加热炉烟气带走的大量余热余能资源，大幅降低加热炉排烟温度，提高热能综合利用效率，且保证加热炉烟气余热回收系统稳定运行的加热炉高温烟气余热利用系统及方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种加热炉高温烟气余热利用系统，包括加热炉11、通过除氧水管道和汽水混合物管道与加热炉11连接的加热炉汽包5、通过除氧水管道与加热炉汽包5连接的除氧器3、与烟道14连接的空气换热器（6）、煤气换热器（7）、烟道闸板（8）、排烟风机9及烟囱10，其特征是：在加热炉11尾部烟道14沿烟气流动方向上依次布置重力除尘器4、过热蒸汽发生装置1、燃烧器12、余热锅炉2。过热蒸汽发生装置1通过过热蒸汽管道15连接汽轮发电机13，汽轮发电机13还与余热锅炉2连接。

燃烧器12中的煤气来自煤气管网，燃烧后为烟气补充热量。加热炉11待轧过程需要的燃料量较少，产生的烟气量也相应减少，烟气带出的热量较加热炉正常生产时带出的热量大幅降低。为了保证烟气余热装置正常运行，需要利用燃烧器12向烟道14内补充一部分热量。同时，也可以减少由于待轧造成的富裕煤气放散。

一种加热炉高温烟气余热利用方法，其具体工艺过程为：