一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統及工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金高爐渣及煙氣余熱利用技術領域，具體涉及一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統及工藝。
【背景技術】
[0002]我國是世界上鋼鐵產量大國，2013年以7.79億噸的粗鋼產量位居世界第一，鋼鐵企業對高爐冶煉過程中的高爐渣采用水粹方式處理，使得其具有很高的活性，不僅可以作為建筑行業混凝土的添加劑，而且可以用來制作水泥，如果采用風淬法會改變爐渣的活性，使得爐渣資源難以再次利用。
[0003]冶金高爐冶煉時會有大量的高溫煙氣排出，同時會產生大量溫度高達1450°C的高爐熔渣，且在煉制工序中，水淬方式進行沖制一噸高爐熔渣需要約1.2噸的水，會產生大量蒸汽與高溫熱水，使得水耗量巨大。高爐沖渣產生的蒸汽排放到大氣中，不僅浪費了資源，也對環境造成污染，且沖渣后的高溫水需要大量冷卻塔與電力消耗來冷卻使其循環利用，導致熱量與電力資源的浪費。
[0004]半導體溫差發電板作為一種新型的固體電子器件，其體積小、壽命長、沒有轉動部件，工作時無噪音、無污染、能量可高效轉換且無需維護，可以很好地將低溫余熱轉化為電能，且三年內即可回收成本。隨著科技的發展，新的材料和技術會使得半導體溫差發電板有更高的發電效率，更低廉的價格，從而帶來更高的收益。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于提供一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統及工藝，以解決現有技術中高爐沖渣循環水量高、沖渣水凈化冷卻裝置繁多、水沖渣排出麻煩和爐渣及煙氣余熱利用效率低等問題。
[0006]為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案為:
[0007]—種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統，包括高爐沖渣子系統、免凈化換熱子系統及溫差發電子系統;所述高爐沖渣子系統包括高爐渣粒化器、沸騰釜、抽汽機及傳送帶；所述免凈化換熱子系統包括水栗、煙氣換熱器與冷卻塔;所述溫差發電子系統包括半導體溫差發電板、高溫端換熱器與低溫端換熱器。
[0008]上述方案中，高爐渣通過高爐渣粒化器粒化后輸送到傳送帶上，經過冷卻水水沖和沸騰釜水浸降溫后直接由傳送帶輸送到外部，沸騰釜的蒸汽出口連接抽汽機，抽汽機直接連接高溫端換熱器，高溫端換熱器的兩個出口分別連接煙氣換熱器與冷卻塔，煙氣換熱器的出口連接高溫端換熱器，冷卻塔的兩個出口分別連接沸騰釜和低溫端換熱器，低溫端換熱器的出口連接冷卻塔。
[0009]上述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電系統的發電工藝，包括如下步驟:
[0010](I)高爐渣先通過粒化器粒化再進入沸騰釜用冷卻水水沖，然后隨傳送帶一同在沸騰釜中浸水放熱降溫后直接輸送到外部；
[0011](2)沸騰釜內產生的蒸汽直接通過抽汽機送入溫差發電子系統與高溫端換熱器進行換熱，變為冷凝水后通過水栗送入到煙氣換熱器加熱后再次與高溫端換熱器進行換熱，最后變為低溫水送入冷卻塔進行冷卻；
[0012](3)冷卻塔對經過溫差發電子系統高溫端換熱器換熱后的低溫水進行冷卻，冷卻水通過水栗一部分送入沸騰釜中對高爐渣進行沖水，一部分送入溫差發電子系統的低溫端換熱器進行換熱，換熱后的水再返回到冷卻塔中進行冷卻，循環利用；
[0013](4)溫差發電子系統的高溫端換熱器與低溫端換熱器分別通過換熱維持穩定溫差，使得半導體溫差發電板在此穩定溫差下進行發電，輸出電力供用戶使用。
[0014]本發明的有益效果如下:(I)本發明所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差的發電系統對高爐渣及煙氣余熱進行了綜合回收利用，減少了對外界造成的熱污染；同時減少了沖渣循環水量，省去了水凈化與冷卻裝置，且水沖渣可直接輸送到外部，免去再次撈渣；(2)本發明所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差的發電系統采用先進的半導體溫差發電技術，其運行安靜、結構簡單、堅固耐用，有較高的發電效率且無需維護，每平方米每小時可發一度電，三年內可回收成本。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電系統的示意圖，其中I為高爐渣粒化器，2為沸騰釜，3為抽汽機，4為傳送帶，5為煙氣換熱器，6為冷卻塔，7為溫差發電子系統，8為高溫端換熱器，9為低溫端換熱器，10為半導體溫差發電板，11為水栗，12為蝶閥。
【具體實施方式】
[0016]為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0017]如圖1所示，一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統，包括高爐沖渣子系統、免凈化換熱子系統及溫差發電子系統。所述高爐沖渣子系統包括高爐渣粒化器(I)、沸騰釜(2)、抽汽機(3)及傳送帶(4);高爐粒化器(I)的作用是使高爐出來的爐渣粒化，沸騰釜
(2)的作用是使高爐渣在其中的水里冷卻，且水吸收熱量后變為蒸汽，抽汽機(3)的作用是將沸騰釜(2)內的蒸汽抽出送到外部進行換熱，傳送帶(4)的作用是運送高爐渣。高爐渣通過粒化器(I)后直接輸送到傳送帶(4)上，經過冷卻水沖和沸騰釜(2)內水浸換熱降溫后直接輸送到系統外部。
[0018]所述免凈化換熱子系統包括水栗(11)、煙氣換熱器(5)與冷卻塔(6);煙氣換熱器
(5)的作用是利用煙氣余熱對換熱后的冷凝水加熱，冷卻塔(6)的作用是對換熱后的水進行冷卻。沸騰釜(2)的蒸汽出口連接抽汽機(3)，抽汽機(3)連接溫差發電子系統(7)，溫差發電子系統(7)出口分別連接煙氣換熱器(5)與冷卻塔(6)，冷卻塔(6)分別連接沸騰釜(2)與溫差發電子系統(7)。
[0019]所述溫差發電子系統包括半導體溫差發電板(10)、高溫端換熱器(8)與低溫端換熱器(9)。半導體溫差發電板(10)只要兩端有溫差即可發電。沸騰釜(2)出來的蒸汽和經過煙氣換熱器(5)換熱后的冷凝水與高溫端換熱器(8)換熱，冷卻塔(6)出來的冷卻水與低溫端換熱器(9)換熱。
[0020]其中，沸騰釜(2)產生的蒸汽通過抽汽機(3)與溫差發電子系統(7)內的高溫端換熱器(8)進行換熱，換熱后變為冷凝水通過煙氣換熱器(5)加熱再次與高溫端換熱器(8)換熱，以維持溫差發電子系統(7)高溫端的高溫，同時也構成了蒸汽流通通道。與高溫端換熱器(8)和低溫端換熱器(9)換熱后的水通入冷卻塔(6)中冷卻，冷卻水一部分通入溫差發電子系統(7)低溫端換熱器(9)換熱，以維持低溫端的低溫，一部分通入沸騰釜(2)中對經過高爐渣粒化器(I)粒化后的高爐渣沖水，使其進一步粒化，此時高溫端和低溫端的穩定溫差即可使半導體溫差發電板穩定發電。
[0021]系統中還采用了大量水栗(11)與蝶閥(12)，如經過高溫端換熱器(8)換熱后的蒸汽變為冷凝水通過水栗送到煙氣換熱器(5)與冷卻塔(6)中，冷卻塔(6)出口的冷卻水通過水栗(11)送入到低溫端換熱器(9)中，冷卻塔(6)冷卻水出口連接到蝶閥(12)然后連接到沸騰釜中等等，整個系統中還有許多未畫出的水栗與蝶閥。
[0022]參照附圖，進一步對本發明的工藝流程進行描述:
[0023](I)高爐渣先通過粒化器粒化再用冷卻水水沖粒化放熱后，隨傳送帶一起浸入到沸騰釜中放熱降溫后直接輸送到外部，高爐渣放出的熱量全部由沸騰釜中的水汽化為蒸汽所帶走，相對于被低焓值熱水帶走大大降低了循環水量。
[0024](2)沸騰釜內產生的蒸汽不需要凈化可直接通過抽汽機送入溫差發電子系統與高溫端換熱器進行換熱，變為冷凝水后通過水栗送入到煙氣換熱器加熱后再次與高溫端換熱器進行換熱，最后變為低溫水送入冷卻塔6進行冷卻。
[0025](3)冷卻塔對經過溫差發電子系統的高溫端換熱器換熱后的低溫水進行冷卻，冷卻水通過水栗一部分送入沸騰釜中對高爐渣進行沖水，一部分送入溫差發電子系統的低溫端換熱器進行換熱，換熱后的水再返回到冷卻塔中進行冷卻。
[0026](4)溫差發電子系統的高溫端換熱器與低溫端換熱器分別通過換熱維持一定溫差，使得半導體溫差發電板在此溫差下進行發電，輸出電力供用戶使用。
[0027]綜上所述，本發明一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統對高爐渣中所含的熱量進行了全面的回收，同時對煙氣余熱進行了再次利用，減少了對外界造成的熱污染;減少了沖渣循環水量，同時省去了水凈化裝置，且水沖渣可直接輸送到外部，免去再次撈渣;采用了先進的溫差發電技術，其結構簡單、運行安靜以及堅固耐用，且有較高的發電效率，無需維護，三年即可回收成本。
[0028]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而并非對實施方式的限制。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統，其特征在于，包括高爐沖渣子系統、免凈化換熱子系統及溫差發電子系統；所述高爐沖渣子系統包括高爐渣粒化器、沸騰釜、抽汽機及傳送帶;所述免凈化換熱子系統包括水栗、煙氣換熱器與冷卻塔;所述溫差發電子系統包括半導體溫差發電板、高溫端換熱器與低溫端換熱器。2.根據權利要求1所述的基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統，其特征在于，高爐渣通過高爐渣粒化器粒化后輸送到傳送帶上，經過冷卻水水沖和沸騰釜水浸降溫后直接由傳送帶輸送到外部，沸騰釜的蒸汽出口連接抽汽機，抽汽機直接連接高溫端換熱器，高溫端換熱器的兩個出口分別連接煙氣換熱器與冷卻塔，煙氣換熱器的出口連接高溫端換熱器，冷卻塔的兩個出口分別連接沸騰釜和低溫端換熱器，低溫端換熱器的出口連接冷卻塔。3.權利要求1?2任一所述基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電系統的發電工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)高爐渣先通過高爐渣粒化器粒化再進入沸騰釜用冷卻水水沖，然后隨傳送帶一同在沸騰釜中浸水放熱降溫后直接輸送到外部； (2)沸騰釜內產生的蒸汽直接通過抽汽機送入溫差發電子系統與高溫端換熱器進行換熱，變為冷凝水后通過水栗送入到煙氣換熱器加熱后再次與高溫端換熱器進行換熱，最后變為低溫水送入冷卻塔進行冷卻； (3)冷卻塔對經過溫差發電子系統高溫端換熱器換熱后的低溫水進行冷卻，冷卻水通過水栗一部分送入沸騰釜中對高爐渣進行沖水，一部分送入溫差發電子系統的低溫端換熱器進行換熱，換熱后的水再返回到冷卻塔中進行冷卻，循環利用； (4)溫差發電子系統的高溫端換熱器與低溫端換熱器分別通過換熱維持穩定溫差，使得半導體溫差發電板在此穩定溫差下進行發電，輸出電力供用戶使用。
【專利摘要】本發明屬于冶金高爐渣及煙氣余熱利用技術領域，具體涉及一種基于冶金高爐渣及煙氣余熱溫差發電的系統及工藝。所述發電系統包括高爐沖渣子系統、免凈化換熱子系統及溫差發電子系統；所述高爐沖渣子系統包括高爐渣粒化器、沸騰釜、抽汽機及傳送帶；所述免凈化換熱子系統包括水泵、煙氣換熱器與冷卻塔；所述溫差發電子系統包括半導體溫差發電板、高溫端換熱器與低溫端換熱器。本發明所述發電系統對高爐渣及煙氣余熱進行了綜合回收利用，減少了對外界造成的熱污染；同時減少了高爐沖渣循環水量，省去了水凈化裝置；本發明采用先進的半導體溫差發電技術，運行安靜、結構簡單、堅固耐用，有較高的發電效率。
【IPC分類】F27D17/00, C21B3/06, C21B3/08
【公開號】CN105714005
【申請號】CN201610101082
【發明人】陳輝, 梁傲, 周科
【申請人】武漢理工大學