兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统的制作方法

本发明涉及高低参数蒸汽联合的高效发电系统，特别是一种兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统。

背景技术：

兰炭广泛用于铁合金、电石、合成氨等行业，还用于高炉喷吹、制作活性炭、吸油剂、脱硝剂及民用燃料等领域。兰炭炉在生产兰炭过程中要产生大量尾气，大约每生产一吨兰炭将产生尾气700立方左右，热值1700-2000大卡。

兰炭尾气中含一氧化炭、氢气、甲烷等，是一种很好的气体能源。目前，兰炭尾气主要是利用燃烧产生蒸汽，送入汽轮机进行发电。为了提升发电效率和能源综合利用效率，目前发电的参数从中温中压、高温高压已经发展到超高温超高压一次再热或者亚临界一次再热参数，兰炭尾气的利用方式和利用效率已经得到了极大的改善和提升。

同时，在兰炭行业的生产厂内，由于产业布局，同时很多企业配套建设有硅铁冶金生产线，在硅铁生产过程中，会产生450℃～550℃的余热烟气。目前，硅铁企业主要配套建设有中温中压余热锅炉及配套发电系统。

企业随着能源及冶金市场行情不断扩展丰富和调整自身的产品生产线，同时带来有各种能源品质不一的各种余能及余热。单一的能源高效利用技术得到了长足的发展，但是存在余热余能能源回收利用装置分散、投资成本高、运行管理维护成本大的缺点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种将兰炭尾气和硅铁余热并入一套发电系统，且有效利用能源综合发电的兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统。

为了到达上述目的，本发明设计的一种兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统，包括硅铁余热炉、兰炭尾气锅炉、一次再热发电机组和凝汽器，其特征是所述的兰炭尾气锅炉包括主蒸汽出口、再热进口和再热出口，其中主蒸汽出口通过蒸汽管道与一次再热发电机组的高压缸进口连接，硅铁余热炉的出口蒸汽通过硅铁余热蒸汽控制阀后并入一次再热发电机组的高压缸排汽管道，高压缸排汽管道的末端连接兰炭尾气锅炉再热进口，兰炭尾气锅炉的再热出口通过蒸汽管道与一次再热发电机组的中低压缸进口连接；

所述的再热进口上设有减温喷水调节阀，再热出口上设有烟气挡板门，减温喷水调节阀和烟气挡板门组成再热蒸汽调节装置；

所述的一次再热发电机组的排汽出口连接凝汽器，凝汽器的出口连接凝结水泵，在凝结水泵后依次连接低压加热器、第一调节阀、高压除氧器、高压给水泵和高压加热器，高压加热器的锅炉给水出口连接兰炭尾气锅炉；同时在凝结水泵后还依次通过第二调节阀、中压除氧器、中压给水泵之后连接硅铁余热炉；

所述的一次再热发电机组通过低压抽汽管道连接低压加热器，低压加热器通过输水管道连接到凝汽器；

所述的一次再热发电机组通过高压抽气管道连接高压加热器，高压加热器通过输水管道连接到高压除氧器的输水进口。

进一步的方案是，所述的硅铁余热炉的出口通过减温减压器连接到凝汽器，所述的兰炭尾气锅炉的再热出口通过减温减压器连接到凝汽器，所述的兰炭尾气锅炉的主蒸汽出口通过减温减压器连接到兰炭尾气锅炉的再热进口。

进一步的方案是，所述的一次再热发电机组的高压缸排气压力为2.0-2.5mpa，温度为300-350℃；所述的中压除氧器为大气式热力除氧器。

更进一步的方案是，所述的凝汽器和低压加热器之间管路上设有轴封冷却器，轴封冷却器的进口接轴封漏汽，出口通过u型水封连接凝汽器。

本发明所设计的兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统，是将硅铁余热炉产生的中温中压蒸汽，并入兰炭尾气一次再热发电机组的高压缸排汽管道中，通过与高压缸排汽蒸汽汇合，进入兰炭尾气锅炉再热器进行再热，使得硅铁余热低参数蒸汽参数达到与兰炭再热蒸汽一致的参数，然后再统一进入兰炭蒸汽一次再热发电机组的低压缸进行做功发电。并配套设计辅助的除氧给水系统及控制系统，保证系统可靠及独立运行；同时对两套蒸汽系统的参数进行匹配优化分析，以达到最高的能源利用发电效率。

为了保证以上系统可靠运行，以及一方余热余能装置利用失效时不相互影响，同时配套设计了以下控制系统：

a)给水分配控制系统

兰炭尾气锅炉由于蒸汽品质要求，配套了高压除氧器。而中温中压硅铁余热锅炉则配套了大气式热力除氧器。因此一次再热发电机组的凝汽器凝结水通过两个控制调节阀分配至两个参数不同的除氧器。

b)兰炭尾气锅炉再热蒸汽控制调节

硅铁余热蒸汽并入兰炭再热蒸汽时，会导致再热蒸汽量大大增加。系统设计时需考虑当硅铁余热蒸汽线故障时，兰炭尾气发电仍然能可靠运行，同时蒸汽温度参数能够得到控制。因此兰炭蒸汽锅炉配套设置烟气挡板门及减温水喷水条件系统，确保蒸汽参数温度运行在设计值。

为了能源综合利用发电效率更高，需要对系统参数进行设计优化分析，保证硅铁余热蒸汽利用和兰炭尾气煤气发电均达到最优的效率。所以对硅铁余热蒸汽压力与兰炭再热蒸汽压力匹配设计优化。

硅铁余热蒸汽压力常规设计为2.0～2.5mpa，300-350℃，因此将高压缸排气的压力降到2.0-2.5mpa，而兰炭超高温超高压一次再热机组的再热蒸汽压力约为3.0mpa。

这样设计主要是从余热回收的角度考虑，硅铁余热炉的蒸汽压力不能提升太高，否则余热排烟温度会上升，导致锅炉利用效率下降。同时在调整回热系统参数时，还需保证兰炭锅炉给水温度满足要求，不能太低，否则易造成尾部受热面腐蚀，因此在增加了高低压的加热器以保证兰炭尾气锅炉的给水温度。

综上所述，本发明得到的兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统，具有如下优点：

1、通过系统设计，将原来两套的余能回收发电站装置合并为一套，极大的节约了项目投资，减少了运行维护成本。

2、由于兰炭蒸汽发电系统容量大，将硅铁余热蒸汽并入兰炭余热发电系统后，硅铁余热烟气参数波动时对发电系统的冲击更加小，系统运行更加稳定。

3、通过将中温中压蒸汽并入高参数高效发电机组，在不影响高参数发电机组的效率时，中温中压蒸汽得到了更高效的发电利用效率，发电量提升10％左右。

附图说明

图1是实施例1系统管路图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1。

如图1所示，本实施例描述的兰炭尾气和硅铁余热蒸汽的联合发电系统，包括硅铁余热炉1、兰炭尾气锅炉2、一次再热发电机组17和凝汽器14，其特征是所述的兰炭尾气锅炉2包括主蒸汽出口、再热进口和再热出口，其中主蒸汽出口通过蒸汽管道与一次再热发电机组17的高压缸进口连接，硅铁余热炉1的出口蒸汽通过硅铁余热蒸汽控制阀5后并入一次再热发电机组17的高压缸排汽管道，高压缸排汽管道的末端连接兰炭尾气锅炉2再热进口，兰炭尾气锅炉2的再热出口通过蒸汽管道与一次再热发电机组17的中低压缸进口连接；

所述的再热进口上设有减温喷水调节阀4，再热出口上设有烟气挡板门3，减温喷水调节阀4和烟气挡板门3组成再热蒸汽调节装置；

所述的一次再热发电机组17的排汽出口连接凝汽器14，凝汽器14的出口连接凝结水泵13，在凝结水泵13后依次连接轴封冷却器12、低压加热器11、第一调节阀18、高压除氧器6、高压给水泵8和高压加热器10，高压加热器10的锅炉给水出口连接兰炭尾气锅炉2；同时在凝结水泵13后还依次通过第二调节阀19、中压除氧器、中压给水泵9之后连接硅铁余热炉1；

所述的一次再热发电机组17通过低压抽汽管道连接低压加热器11，低压加热器11通过输水管道连接到凝汽器14；

所述的一次再热发电机组17通过高压抽气管道连接高压加热器10，高压加热器10通过输水管道连接到高压除氧器6的输水进口。

所述的轴封冷却器12的连接轴封漏汽，出口通过u型水封连接凝汽器14。

所述的硅铁余热炉1的出口通过减温减压器20连接到凝汽器14，所述的兰炭尾气锅炉2的再热出口通过减温减压器20连接到凝汽器14形成低压旁路16，所述的兰炭尾气锅炉2的主蒸汽出口通过减温减压器20连接到兰炭尾气锅炉2的再热进口形成高压旁路15。

所述的一次再热发电机组17的高压缸排气压力为2.0-2.5mpa，温度为300-350℃；所述的中压除氧器为大气式热力除氧器。

硅铁余热炉1产生的蒸汽通过中压蒸汽管道并入一次再热发电机组17的高压缸排汽，并通过硅铁余热蒸汽控制阀5来控制硅铁余热炉1的蒸汽压力，以保证在硅铁余热炉1在符合波动时蒸汽压力稳定。蒸汽并入再热进口后，通过兰炭尾气锅炉2的再热后，产生合格参数的蒸汽送入一次再热发电机组17的中低压缸，完成联合蒸汽发电。

硅铁余热炉1和兰炭尾气锅炉2分别配置独立的给水系统。高压除氧器6和高压给水泵8负责为兰炭尾气锅炉2提供给水，中压除氧器7和中压给水泵9负责为硅铁余热炉1提供给水。凝结水系统中配置两个调节阀，对凝结水往两套给水系统中进行平衡分配。

兰炭尾气锅炉2再热器系统配套烟气挡板门3和减温喷水调节阀4，保证硅铁余热炉1负荷波动时，兰炭尾气锅炉2再热蒸汽温度可控。硅铁余热炉1的主蒸汽配置减温减压器20，以便在启动及事故工况时，硅铁主蒸汽可以直接排入凝汽器14系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。