镍铁冶炼工艺余热发电系统

摘要

一种镍铁冶炼工艺余热发电系统，包括至少一个汽机岛系统、矿热电炉烟气余热利用系统、回转窑烟气余热利用系统、矿热电炉熔渣烟气余热利用系统和AOD精炼转炉烟气余热利用系统；所述汽机岛系统由汽轮机、发电机及与汽轮机配套的低压分气缸和中压分气缸组成；其中矿热电炉烟气余热利用系统中产出的中温中压过热蒸汽经中压分气缸进入汽轮机发电；回转窑烟气余热利用系统产生的低压过热蒸汽经低压分气缸进入汽轮机发电；矿热电炉熔渣烟气余热利用系统产生的中温中压过热蒸汽经中压分气缸进入汽轮机发电，而其产生的低温低压过热蒸汽则经低压分气缸则进入汽轮机发电；AOD精炼转炉烟气余热利用系统产生的蒸汽作为另一级补汽进入汽轮机发电。

权利要求

1.一种镍铁冶炼工艺余热发电系统，包括至少一个汽机岛系统；以及一个矿热电炉烟气余热利用系统、回转窑烟气余热利用系统、矿热电炉熔渣烟气余热利用系统和AOD精炼转炉烟气余热利用系统；所述的汽机岛系统由汽轮机（1）、发电机（2）及与汽轮机配套的低压分气缸（3）和中压分气缸（4）组成；其中矿热电炉烟气余热利用系统（5）中产出的中温中压过热蒸汽经中压分气缸（4）进入汽轮机（1）发电；回转窑烟气余热利用系统（7）产生的低压过热蒸汽经低压分气缸（3）进入汽轮机（1）发电；矿热电炉熔渣烟气余热利用系统（6）产生的中温中压过热蒸汽经中压分气缸（4）进入汽轮机（1）发电，而其产生的低温低压过热蒸汽则经低压分气缸（3）进入汽轮机（1）发电；AOD精炼转炉烟气余热利用系统（8）产生的蒸汽作为另一级补汽进入汽轮机（1）发电。

说明书

镍铁冶炼工艺余热发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冶炼余热利用技术，尤其是指一种镍铁冶炼工艺余热发电系统。

背景技术

[0002] 目前以红土氧化镍矿为原料生产原生镍的冶炼工艺可以分为火法冶金和湿法冶金两种，回转窑－矿热电炉熔炼工艺即RKEF冶炼工艺为火法冶金的一种。

[0003] 典型RKEF冶炼工艺在国内应用中的生产流程及工艺概述：

[0004] （1）矿石流程

[0005] 原料场-→干燥窑-→筛分、破碎和混匀配料-→回转窑-→矿热电炉粗炼-→铁包脱硫-→精炼转炉-→浇铸。

[0006] （2）工艺概述

[0007] 矿石经干燥窑干燥，与石灰石、还原剂在原料场、备料间加以筛分破碎后，混匀配料送入回转窑。再回砖窑中，原料经干燥、焙烧、预还原，制成约1000℃的镍渣。镍渣在封闭隔热状态下送入矿热电炉。矿热电炉为全封闭式，自焙电极，埋弧冶炼，还原并熔分粗制镍铁和炉渣，同时产生含CO约70%～75%低热值烟气，烟气经净化送至回转窑烧嘴，与煤粉一起作为燃料供至回转窑。矿热电炉炉渣经过水淬后作为建筑材料。矿热电炉产品是粗制镍铁，出铁前预先加脱硫剂，出铁同时脱硫。粗制镍铁送至AOD精炼转炉吹氧脱碳，精炼后的镍铁铸成合格商品镍铁块。

[0008] 目前国内镍铁冶炼工艺中烟气、余热利用的状态如下：

[0009] 1、矿热电炉产生的低热值烟气，经净化送入回转窑与煤粉一起作为燃料。

[0010] 2、回转窑产生的烟气，送至干燥窑与煤粉一起干燥原料矿石后，经除尘[0011] 器净化，至烟囱排放。

[0012] 3、AOD精炼炉产生的烟气，经水冷烟道或汽化冷却烟道，并经过空气冷却器冷却后，经除尘器净化，至烟囱排放；水冷烟道产生的热水供生产用，或经冷却塔冷却，热量散失大气中；或经汽化冷却烟道产蒸汽供生产或生活用热；空气冷却器空气带走热量散失大气中。

[0013] 4、矿热电炉高温炉渣淬水中，约10%汽化散失，而循环冷却水冷却淬水，热量经冷却塔散失于大气中，亦没有得到利用。

[0014] 可见，镍铁冶炼工艺中余热资源丰富，虽产生的可热水或蒸汽得到部分，但是仍然以汽和水的形式作为热载体，因此热用户有限。国内大多数冶炼工艺热资源直接散失的依然是一种较为普遍的现象。是造成行业高能耗、热资源浪费的重要原因；也是造成环境温室气体排放过大，高污染的主要原因。

[0015] 因此，如何解决镍铁自矿石加热开始、经矿热电炉粗炼、铁包脱硫、精炼转炉、乃至熔渣水淬处理中所有工序中产生烟气的高性能综合利用问题，一直是本行业和环境综合治理中的一大课题。

发明内容

[0016] 本发明的目的：旨在提出一种一揽子解决镍铁冶炼工艺中烟气余热利用的方法，既提高传统镍铁冶炼工艺中烟气余热就地利用率、降低能耗，同时也减少温室气体排放，减轻环境污染。

[0017] 上述发明目的通过以下技术途径来实现：将整个镍铁冶炼工艺中矿热电炉烟气余热产生系统、回转窑烟气余热产生系统、矿热电炉熔渣烟气余热产生系统和AOD精炼转炉烟气余热产生系统，分别组建成对应的矿热电炉烟气余热利用系统5、回转窑烟气余热利用系统7、矿热电炉熔渣烟气余热利用系统6和AOD精炼转炉烟气余热利用系统8，并将上述各烟气余热利用系统，与至少一个汽轮发电系统A组合在一起，构建成镍铁冶炼工艺余热发电系统。

[0018] 这种镍铁冶炼工艺余热发电系统，包括至少一个汽机岛系统A；以及一个矿热电炉烟气余热利用系统5、回转窑烟气余热利用系统7、矿热电炉熔渣烟气余热利用系统6和AOD精炼转炉烟气余热利用系统8；所述的汽机岛系统由汽轮机1、发电机2及与汽轮机配套的低压分气缸3和中压分气缸4组成；其中矿热电炉烟气余热利用系统5中产出的中温中压过热蒸汽经中压分气缸4进入汽轮机1发电；回转窑烟气余热利用系统7产生的低压过热蒸汽经低压分气缸3进入汽轮机1发电；矿热电炉熔渣烟气余热利用系统6产生的中温中压过热蒸汽经中压分气缸4进入汽轮机1发电，而其产生的低温低压过热蒸汽则经低压分气缸3则进入汽轮机1发电；AOD精炼转炉烟气余热利用系统8产生的蒸汽作为另一级补汽进入汽轮机1发电。

[0019] 根据以上技术方案提出的这种镍铁冶炼工艺余热发电系统，通过将余热发电系统与整个镍铁冶炼工艺各个烟气余热排放阶段的有机结合，一方面可就地利用镍铁冶炼工艺中每个工艺阶段中产生的余热，减少温室气体排放、降低环境污染；同时通过余热发电，直接供给企业用电、保证生产。

附图说明

[0020] 图1为本发明的余热发电系统的结构示意图。

[0021] 图中：1‐汽轮机 2‐发电机 3‐低压分气缸 4‐中压分气缸 5‐矿热电炉烟气余热利用系统 6-矿热电炉熔渣烟气余热利用系统 7-回转窑烟气余热利用系统8‐AOD精炼转炉烟气余热利用系统 A-汽机岛。

具体实施方式

[0022] 以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。

[0023] 如图1所示的这种镍铁冶炼工艺余热发电系统，包括至少一个汽机岛系统A；以及一个矿热电炉烟气余热利用系统5、回转窑烟气余热利用系统7、矿热电炉熔渣烟气余热利用系统6和AOD精炼转炉烟气余热利用系统8；所述的汽机岛系统A由汽轮机1、发电机2及与汽轮机配套的低压分气缸3和中压分气缸4组成；其中矿热电炉烟气余热利用系统5中产出的中温中压过热蒸汽经中压分气缸4进入汽轮机1发电；回转窑烟气余热利用系统7产生的低压过热蒸汽经低压分气缸3进入汽轮机1发电；矿热电炉熔渣烟气余热利用系统6产生的中温中压过热蒸汽经中压分气缸4进入汽轮机1发电，而其产生的低温低压过热蒸汽则经低压分气缸3则进入汽轮机1发电；AOD精炼转炉烟气余热利用系统8产生的蒸汽作为另一级补汽进入汽轮机1发电。

[0024] 其中，矿热电炉烟气余热利用系统5中，矿热炉低热值高温烟气经充分燃烧后，送入余热锅炉进行热交换，产生中温中压蒸汽，供汽轮机1发电；烟气经除尘器后，由引风机送至烟囱排放。

[0025] 回转窑烟气余热利用系统7中，回转窑中低温烟气送入余热锅炉进行热交换，产生低压过热蒸汽，送入汽轮机1补汽发电；烟气经除尘器后，由引风机送至另一烟囱排放。

[0026] 所述的矿热电炉熔渣烟气余热利用系统6产生的中温中压过热蒸汽经中压分气缸4进入汽轮机1发电，而其产生的低温低压过热蒸汽则经低压分气缸3则进入汽轮机1发电；进行了热交换的熔渣烟气经吸尘处理后由烟囱排空。

[0027] 所述的AOD精炼转炉烟气余热利用系统8产生的蒸汽，可作为另一级补汽进入汽轮机1发电，进行完热交换的低温烟气经吸尘处理后由烟囱排空。。

[0028] 在本发明中，由于余热发电系统（汽机岛系统）的合理引入，在不影响镍铁冶炼原工艺的前提下，将镍铁冶炼工艺的烟气余热资源合理综合利用，产生蒸汽就地发电用于生产用电，既降低单位产品能耗，又能减少温室气体排放，提高能源利用率。

[0029] 本发明提出了全新的镍铁冶炼工艺余热利用路线，将热能阶梯利用，回收热能，就地产生电能，减少了电能输送过程中的损失，对于冶金行业这样的耗能大户，既是节能的有效途径，又保证了生产。

[0030] 对于冶金行业企业，建设余热发电系统，投资小，见效快，可大幅降低冶金生产能耗，相应地可以大幅提高企业经济效益。对于我国经济和社会的可持续发展，节能是当前一项极为紧迫的任务。节能必须依靠技术，没有相应的技术支持，那么节能减排将成为一句空话。同时镍铁回转窑-矿热电炉冶炼工艺引进我国还是初级阶段，它的成熟、完善对于我国冶金行业发展也有着特殊的意义。本发明立足于整个镍铁冶炼工艺，创新的引入余热发电技术，对镍铁冶炼工艺，尤其是回转窑-矿热电炉冶炼工艺的能源合理利用做出了积极、有效的探索，对于我国的节能减排以及冶金行业的发展都有极为重要的意义。