一种利用高炉煤气发电系统的制作方法

本申请涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种利用高炉煤气发电系统。

背景技术：

蓬勃发展的钢铁工业，已成为我国能源消耗量最大的行业之一。炼钢厂在冶炼过程中产生大量的副产煤气，如高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气。其中，焦炉煤气和转炉煤气属于中、高热值煤气，基本已得到回收利用。而产量最大的高炉煤气由于热值最低、难于稳定燃烧以及发电效率低等特点无法得到高效利用。

高炉煤气为无色无味、无臭的混合气体，主要成分为co、co2、n2、h2、ch4等，其中可燃成分co含量约占25％；h2、ch4的含量很少，对总发热量影响不大；惰性气体co2、n2的含量分别占15％、55％(均以体积分数计)，所占比例高，既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量；火焰温度较低，缺乏燃烧稳定性；热值一般为3100kj/nm³-4200kj/nm³，烟气量大。因此，如何高效地利用高炉煤气成为钢铁行业清洁生产和节能的重要环节。

由于高炉煤气的燃烧特性，尤其是低热值属性，使得高炉煤气与其它中高热值燃料相比具有明显的区别。因此，如何高效利用高炉煤气发电，并显著提升高炉煤气发电效率，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种利用高炉煤气发电系统，以解决当前高炉煤气利用率不高、发电低效能的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种利用高炉煤气发电系统，包括换热装置、燃气锅炉、空气预热器、汽轮机、发电机以及凝汽器；

所述换热装置设有高炉煤气进气口和高炉煤气出气口，所述换热装置还设有烟气进气口和烟气出气口，所述换热装置用于通过烟气的热量给高炉煤气加热；

所述高炉煤气出气口与所述燃气锅炉进气口相连通，所述烟气进气口与所述燃气锅炉的出气口相连通，所述燃气锅炉的蒸汽出口与所述汽轮机的蒸汽进口相连，所述汽轮机与所述发电机相连；

所述汽轮机的蒸气出口与所述燃气锅炉的给水进口相连，形成水管路，在所述水管路上设置所述凝汽器。

可选的，还包括trt发电装置，所述trt发电装置设置在所述换热装置的所述高炉煤气进气口一端，所述trt发电装置用于利用高炉煤气具有的压力能及热能进行发电。

可选的，还包括净化装置，所述净化装置设置在所述换热装置的高炉煤气进气口一侧的管路上，所述净化装置用于净化输送至所述换热装置的高炉煤气。

可选的，还包括排烟装置，所述排烟装置设置在所述换热装置的烟气出气口一侧的管路上，所述排烟装置包括除尘器、引风机以及烟囱。

可选的，还包括凝结水泵，所述凝结水泵设置在所述凝汽器与所述燃气锅炉的给水进口相连的水管路上，所述凝结水泵用于将来源于所述凝汽器的水加压输送至所述燃气锅炉的给水进口。

可选的，还包括精处理装置，所述精处理装置设置在所述凝结水泵与所述燃气锅炉的给水进口相连的水管路上，所述精处理装置用于净化处理所述凝结水泵输出的水。

可选的，还包括低压加热器，所述低压加热器设置在所述精处理装置与所述燃气锅炉的给水进口相连的水管路上，所述低压加热器用于将所述凝结水泵输出的水进行加热。

可选的，还包括除氧器，所述除氧器设置在所述低压加热器与所述燃气锅炉的给水进口相连的水管路上，所述除氧器用于除去溶解于水中的氧。

可选的，还包括给水泵，所述给水泵设置在所述除氧器与所述燃气锅炉的给水进口相连的水管路上，所述给水泵用于给水管路中的水加压。

可选的，还包括高压加热器，所述高压加热器设置在所述给水泵与所述燃气锅炉的给水进口相连的水管路上，所述高压加热器用于将所述给水泵输出的水进行加热。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请的利用高炉煤气发电系统，包括换热装置、燃气锅炉、空气预热器、汽轮机、发电机以及凝汽器；所述换热装置设有高炉煤气进气口和高炉煤气出气口，所述换热装置还设有烟气进气口和烟气出气口，所述换热装置用于通过烟气的热量给高炉煤气加热；所述高炉煤气出气口与所述燃气锅炉进气口相连通，所述烟气进气口与所述燃气锅炉的出气口相连通，所述燃气锅炉的蒸汽出口与所述汽轮机相连，所述汽轮机与所述发电机相连；所述凝汽器与所述燃气锅炉的给水进口相连，形成水管路，在所述水管路上设置所述凝汽器。本申请通过将燃气锅炉的烟气导入换热装置，充分利用烟气余热，节约能源，使具有低热值属性的高炉煤气升温，从而降低了排烟温度，提高了锅炉热效率，显著提了经济性的目标。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例的结构示意图；

图2为本申请另一实施例的结构示意图；

图3为本申请又一实施例的结构示意图。

图示说明：

其中，1-换热装置、2-燃气锅炉、3-空气预热器、4-汽轮机、5-发电机、6-凝汽器、7-trt发电装置、8-净化装置、9-排烟装置、10-凝结水泵、11-精处理装置、12-低压加热器、13-除氧器、14-给水泵、15-高压加热器。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为本申请一个实施例的结构示意图，便于理解下述实施例的技术方案。

本实施例提供一种利用高炉煤气发电系统，包括换热装置1、燃气锅炉2、空气预热器3、汽轮机4、发电机5以及凝汽器6；

所述换热装置1设有高炉煤气进气口和高炉煤气出气口，所述换热装置1还设有烟气进气口和烟气出气口，所述换热装置1用于通过烟气的热量给高炉煤气加热；

所述高炉煤气出气口与所述燃气锅炉2进气口相连通，所述烟气进气口与所述燃气锅炉2的出气口相连通，所述燃气锅炉2的蒸汽出口与所述汽轮机4的蒸汽进口相连，所述汽轮机4与所述发电机5相连；

所述汽轮机4的蒸气出口与所述燃气锅炉2的给水进口相连，形成水管路，在所述水管路上设置所述凝汽器6。

本实施例中，通过将燃气锅炉2的燃烧后烟气导入换热装置1，使高炉煤气升温，回收利用了烟气的余热资源，节约能源，高炉煤气吸收烟气余热升温，将热能储存在高炉煤气中，当高炉煤气进入燃气锅炉2中燃烧时，由于高炉煤气经过了预热升温，达到预定的燃烧温度消耗的热值会相应降低，因而节约了资源，即使高炉煤气存在低热值属性，但在掺烧一定量的高热值的煤气也能达到稳定燃烧的状态，实现本申请的目的。

可选的，还包括trt发电装置7，所述trt发电装置7设置在所述换热装置1的所述高炉煤气进气口一端，所述trt发电装置7用于利用高炉煤气具有的压力能及热能进行发电。

参见图2，本实施例中，trt——(blastfurnacetopgasrecoveryturbineunit,以下简称trt)高炉煤气余压透平发电装置(即trt)是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能,使煤气通过透平膨胀机做功,将其转化为机械能，再将机械能转化为电能。由于高炉煤气来源于高炉，本身具有一定的压力能和热能，加以充分利用可进一步节约资源。

参见图2和图3，本申请的实施例示出了两种不同设置的trt发电装置7的配置示意图，在图2中，将trt发电装置7设置在气源与换热装置1的连接线上，一方面利用了高炉煤气的压力能和热能，另一方面充分利用了高炉煤气的化学能，实现了高炉煤气的高效利用。在图3中，来自气源的高炉煤气通过三通，将高炉煤气分别同时地输送至换热装置1和连接trt发电装置7的除尘器，使高炉煤气单独各自通过两套不同类型的发电系统，彼此不干扰，方便后期维护运营以及管理，仍然也能实现高炉煤气的高效利用。

可选的，还包括净化装置8，所述净化装置8设置在所述换热装置1的高炉煤气进气口一侧的管路上，所述净化装置8用于净化输送至所述换热装置1的高炉煤气。

参见图2，本实施例中，净化装置8用于将高炉煤气进行净化处理，未经处理的高炉煤气中往往含有粉尘、烟尘以及其它不可燃也不助燃的物质，剔除这些物质有利于本身低热值的高炉煤气充分稳定燃烧，从而实现可持续稳定的发电效果。

可选的，还包括排烟装置9，所述排烟装置9设置在所述换热装置1的烟气出气口一侧的管路上，所述排烟装置9包括除尘器、引风机以及烟囱。

参见图2，本实施例中，排烟装置9用于将燃气锅炉2产生的燃烧产物即烟气进一步净化处理，达到环保的效果，防止直接排空对大气造成更重的污染。

可选的，还包括凝结水泵10，所述凝结水泵10设置在所述凝汽器6与所述燃气锅炉2的给水进口相连的水管路上，所述凝结水泵10用于将来源于所述凝汽器6的水加压输送至所述燃气锅炉2的给水进口。

参见图2，本实施例中，由于来源于凝汽器6的水具有的水压较小，流动性较弱，设置凝结水泵10将水加压后推送至水管路中，使水更快捷地变成蒸汽通过水管路流回蒸汽锅炉，循环使用。

可选的，还包括精处理装置11，所述精处理装置11设置在所述凝结水泵10与所述燃气锅炉2的给水进口相连的水管路上，所述精处理装置11用于净化处理所述凝结水泵10输出的水。

参见图2，本实施例中，由于凝结水泵10输出的水未经处理，往往存在较多杂质，不利于汽轮机4的运作，杂质也容易造成接触部件的磨损与腐蚀，通过精处理装置11的过滤处理，使水净化，得到水质更高的水，解决了上述的不利干扰，有利于高效的持续发电。

可选的，还包括低压加热器12，所述低压加热器12设置在所述精处理装置11与所述燃气锅炉2的给水进口相连的水管路上，所述低压加热器12用于将所述凝结水泵10输出的水进行加热。

参见图2，本实施例中，由于来源于凝结水泵10的水具有一定的压力，采用低压加热器12进行加热，将热能存储在水中，有利于水进入燃气锅炉2中具有较高的温度而迅速汽化，从而推动汽轮机4带动发电机5发电。

可选的，还包括除氧器13，所述除氧器13设置在所述低压加热器12与所述燃气锅炉2的给水进口相连的水管路上，所述除氧器13用于除去溶解于水中的氧将水加热。

参见图2，本实施例中，除氧器13主要用于出去水中溶解的氧以及其它气体，防止和降低与水接触设备的腐蚀，保证系统的安全。另外，除氧器13还具有将水加热的功能。

可选的，还包括给水泵14，所述给水泵14设置在所述除氧器13与所述燃气锅炉2的给水进口相连的水管路上，所述给水泵14用于给水管路中的水加压。

参见图2，本实施例中，给水泵14用于进一步加压水管路中的水，使水具备更高的压力，提升发电机5的发电效能。

可选的，还包括高压加热器15，所述高压加热器15设置在所述给水泵14与所述燃气锅炉2的给水进口相连的水管路上，所述高压加热器15用于将所述给水泵14输出的水进行加热。

参见图2，本实施例中，高压加热器15用于加热经过给水泵14加压过的水，使水进一步升温，提高了汽轮机4专职的热经济性。本申请的利用高炉煤气发电系统，包括换热装置1、燃气锅炉2、空气预热器3、汽轮机4、发电机5以及凝汽器6；所述换热装置1设有高炉煤气进气口和高炉煤气出气口，所述换热装置1还设有烟气进气口和烟气出气口，所述换热装置1用于通过烟气的热量给高炉煤气加热；所述高炉煤气出气口与所述燃气锅炉2进气口相连通，所述烟气进气口与所述燃气锅炉2的出气口相连通，所述燃气锅炉2的蒸汽出口与所述汽轮机4相连，所述汽轮机4与所述发电机5相连；所述凝汽器6与所述燃气锅炉2的给水进口相连，形成水管路，在所述水管路上设置所述凝汽器6。本申请通过将燃气锅炉2的烟气导入换热装置1，充分利用烟气余热，节约能源，使具有低热值属性的高炉煤气升温，升温后的高炉煤气在燃气锅炉2中燃烧将节约热值，降低了排烟温度，提高了锅炉热效率，显著提高经济性目标。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

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