专利名称：一种isp冷却溜槽余热锅炉调节方法及发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及铅锌冶炼工艺过程中的节能技术，尤其是密闭鼓风炉炼锌法(ISP法) 中铅锌分离冷却溜槽余热锅炉的调节方法及发电系统。
背景技术：
密闭鼓风炉炼锌法又称为ISP法，它合并了铅和锌两种火法冶炼流程，是目前世 界上最主要的火法炼锌方法。铅锌精矿与熔剂配料后在烧结机上进行烧结焙烧，烧结块和 经过预热的焦炭一道加入鼓风炉，烧结块在炉内被直接加热到ZnO开始还原的温度，ZnO被 还原得到锌蒸汽，锌蒸汽与风口区燃烧产生的CO2和CO气体一道从炉顶进入铅雨冷凝器， 锌蒸汽被铅雨冷凝到与铅液相同的温度，而冷却介质铅液也被炉气加热至约500-530°C，形 成铅锌熔融液，以泵打入冷却溜槽，铅锌熔融液被冷却水冷却至440°C _450°C，再进入分离 槽内完成铅、锌分离。
以往ISP工艺中铅锌分离冷却溜槽从530°C降到440°C的余热被冷却水吸收并由 冷却塔排入大气，不仅浪费了宝贵的余热资源，而且消耗很多循环冷却水用于散热，浪费了 水资源。
日本三井金属工程公司推出利用一种ISP冷却溜槽的余热发电技术，靠一种特殊 设计的溜槽锅炉把这些余热以过热蒸汽形式(1. 6MPa，420°C )回收并配套发电设施。这种溜 槽锅炉由保护套、外侧低熔点合金、内箱、内侧低熔点合金、传热管组成，传热管制成翼片状 的蒸发器、过热器，锅炉浸入冷却溜槽的熔融铅锌溶液中，进行热交换，热水变成过热蒸汽 送至汽轮机变成电能。因为溜槽铅锌融液出口的温度必须控制在440°C _450°C范围之内， 而生产过程又是多变的，所以必须根据生产的需要随时对溜槽锅炉的负荷进行调整。该溜 槽锅炉采用了一种热关节提升的调节方式，溜槽由一组一组的换热器(蒸发器、过热器)组 成，当铅锌熔融液出口温度过高时，则再投入一组铅锌换热器，通过热关节将溜槽换热器浸 入铅锌熔融液中。当铅锌熔融液出口温度过低时，通过热关节提升溜槽换热器，减少受热 面。
这种调节方式，需要提升整个换热器，操作比较复杂；本身的溜槽锅炉就是蒸发器 加过热器，如果换热面需增加或减少，对整个汽水配套、控制系统、调节系统的要求均比较 高，系统庞大而复杂；过热蒸汽的温度就较高(420°C)，所以对换热管、热关节的要求均较 高，再加上热关节频繁使用，热关节其寿命非常短，需要定期更换。发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种ISP冷却溜槽余热锅炉调 节方法及发电系统，无需热关节就可以快速的进行调节，且调节精度大大提高，并根据这种 波动的饱和蒸汽特性配套相应的发电系统。
为实现上述目的，本发明一种ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法，具体为通过控制 溜槽换热器的投入组数实现对溜槽余热锅炉负荷进行粗调，控制汽包压力的变动实现对溜槽余热锅炉负荷进行细调。
进一步，通过对所述溜槽换热器进出口阀门组的关断作用，控制投入的组数实现 换热量的粗调。
进一步，通过对所述汽包压力的调节，从而调节蒸发温度、换热温差、换热系数、换 热量，实现整个溜槽余热锅炉换热量的细调。
进一步，所述溜槽余热锅炉设置有蒸发面，蒸汽为饱和蒸汽，蒸汽压力设置为低压 参数，额定压力为O. 8MPa-l. 6MPa。
一种ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，包括汽包、若干组并排设置的溜槽换热器、 溜槽余热锅炉、饱和蒸汽汽轮机和发电机，各个溜槽换热器均通过管路与汽包连接，该管路 上设置有控制溜槽换热器是否投入工作的阀门，从而实现对溜槽余热锅炉负荷进行粗调； 汽包通过管路与溜槽余热锅炉连接，该管路上设置有汽包出口调节阀门，通过调节汽包出 口调节阀门的开度，调节汽包压力的变动实现对溜槽余热锅炉负荷进行细调；溜槽余热锅 炉负荷经过粗调和细调后产生饱和蒸汽，输入饱和蒸汽汽轮机并带动电动机发电输出电 倉泛。
进一步，所述溜槽换热器与汽包连接的管路包括上升管和下降管，其上均设置有 阀门。
进一步，所述溜槽余热锅炉的给水通过除氧器除氧后，由给水泵输送到所述汽包 中，进而通过所述下降管由强制循环泵及阀门进入所述溜槽换热器中，在其中受热升温变 成饱和水通过所述上升管返回到所述汽包中，在汽包中进行汽水分离。
进一步，所述溜槽余热锅炉产生饱和蒸汽输送入所述汽包，所述汽包出来的饱和 蒸汽经过主汽门后进入所述饱和蒸汽汽轮机，饱和蒸汽汽轮机带动所述电动机发电输出电 倉泛。
进一步，所述饱和蒸汽汽轮机做功后的乏汽通入冷凝器进行冷凝后经冷凝水泵加 压，再通过加热器打入除氧器，除氧后的冷凝水经给水泵加压后返回所述溜槽余热锅炉，完 成整个热力循环过程。
进一步，所述饱和蒸汽汽轮机内设置有级间再热器。
本阀门既可以采用阀门的控制方式实现粗调，又可以采用控制汽包压力的变动实 现细调，控制精度远高于热关节提升式的粗调，对铅锌溜槽熔融液的出口温度控制更精确。
图1为本发明系统结构示意图；图2为溜槽换热器结构示意图。
图中1 一溜槽余热锅炉，2—饱和蒸汽汽轮机，3—汽包，4一主汽门，5—级间再热 器，6—发电机，7—冷凝器，8—冷却塔，9—凝结水泵，10—轴封加热器，11—除氧器，12—给 水泵，13—溜槽换热器，14 一下降管，15—上升管，16—阀门，17—强制循环泵，18—汽包压 力调节阀组。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施 例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本 领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下” “左” “右”等空间相对术语，用于 说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图 中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中 的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。 因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或 位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1、图2所示，本发明一种ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法，具体为通过控制 溜槽换热器13的投入组数实现对溜槽余热锅炉负荷进行粗调，控制汽包压力的变动实现 对溜槽余热锅炉负荷进行细调。通过对所述溜槽换热器进出口阀门组的关断作用，控制投 入的组数实现换热量的粗调。通过对所述汽包压力的调节，从而调节蒸发温度、换热温差、 换热系数、换热量，实现整个溜槽余热锅炉换热量的细调。溜槽余热锅炉设置有蒸发面，蒸 汽为饱和蒸汽，蒸汽压力设置为低压参数，额定压力根据需要从O. 8MPa-l. 6MPa范围内选 取。
铅锌熔融液的冷却温度在工艺上有要求，一般降温100°C左右，出口温度在 440°C 450°C之间。可以通过两种方式实现换热量的改变，进而控制该降温幅度。较大范 围的粗调由溜槽换热器13的投入组数决定，各组溜槽换热器13并联分别由电动阀门16控 制是否投入工作，以实现改变溜槽锅炉受热面的大小进而调整换热量控制铅锌溶液冷却温 度。较小范围的细调由汽包3的压力决定，通过调节汽包出口调节阀门18的开度，调节汽 包压力，压力往高调饱和蒸汽传热系数增大换热量也随之增大，压力往低调饱和蒸汽传热 系数减小换热量也随之减小。
本发明一种ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，包括汽包3、若干组并排设置的溜槽 换热器13、溜槽余热锅炉1、饱和蒸汽汽轮机2和发电机6，各个溜槽换热器均通过管路与汽 包连接，该管路上设置有控制溜槽换热器是否投入工作的阀门16，从而实现对溜槽余热锅 炉负荷进行粗调；汽包通过管路与溜槽余热锅炉连接，该管路上设置有汽包出口调节阀门 18，通过调节汽包出口调节阀门18的开度，调节汽包压力的变动实现对溜槽余热锅炉负荷 进行细调；溜槽余热锅炉负荷经过粗调和细调后产生饱和蒸汽，输入饱和蒸汽汽轮机并带 动电动机6发电输出电能。
溜槽余热锅炉I的工作流程如下给水通过除氧器11除氧后，由给水泵12上到汽 包3中，进而通过下降管14由强制循环泵17及电动阀门16进入溜槽换热器13中，在其中 受热升温变成饱和水通过上升管14返回到汽包3中，在汽包3中进行汽水分离，饱和汽通 过蒸汽管道、主汽门4送至汽轮机做功。其调节则通过两类调节阀门组16和18进行调节， 调节精度可达1%。
放置在铅锌冷却溜槽中的溜槽余热锅炉I产生饱和蒸汽，汽包3出来的饱和蒸汽 经过主汽门4进入饱和蒸汽汽轮机2，饱和蒸汽汽轮机2为一个机内除湿再热的多级冲动式 汽轮机，级间设置有级间再热器5对膨胀的湿蒸汽进行再热解决蒸汽湿度问题。饱和蒸汽 汽轮机2带动电动机6发电输出电能。做功后的乏汽通入冷凝器7进行冷凝后经冷凝水泵9加压后通过加热器10打入除氧器11，除氧后的冷凝水经给水泵12加压后返回溜槽余热 锅炉1，完成整个热力循环过程。随着调节阀组18的开度改变，蒸汽压力改变，采取变压力 运行的方式，饱和蒸汽汽轮机2的负荷也随之调整。
汽轮机为具有专利技术的具有级间除湿再热功能的饱和蒸汽汽轮机(专利号CN 1687566A )，并可根据溜槽锅炉的蒸汽压力变动随时调节进汽压力和负荷，且不受饱和蒸 汽膨胀到末端湿度的影响。
从以下内容可以对比本调节方法及发电系统的先进性本调节方法既可以采用阀门的控制方式实现粗调，又可以采用控制汽包压力的变动实 现细调，控制精度远高于热关节提升式的粗调，对铅锌溜槽熔融液的出口温度控制更精确。
1.溜槽锅炉共有17组换热器，若采用粗调方式，调节精度为1/17(5. 8%),这与热 关节提升式的调节精度相同。而采用汽包压力的调节方式，压力从1. OMpa提高至1.1Mpa, 溜槽熔融液温度为530°C，蒸发温度从179. 9°C升高到184. 1°C，换热温差从350. 1°C升高到 345. 9°C,这样调节精度达到1%。可见，这种方式比热关节提升式的调节精度高约6倍。
2.本调节方法无需采用频繁动作的热关节，使用寿命大大延长。
3.本发电系统采用配套滑压运行的饱和蒸汽汽轮机，系统简单可靠。该形式是在 多年余热电站实践运行经验中摸索、总结出来的发电形式。
余热发电领域，饱和蒸汽发电与过热蒸汽发电相比有以下几个方面的优势(I)在相同余热源热力参数的前提下，饱和蒸汽压力提高到一定程度后与采用过热蒸 汽机组发电量相当。
(2)饱和蒸汽温度水平较低，对余热锅炉所用材料耐温需求低，易于制造节省成 本，降低投资。
(3)机组运行平稳、停机次数减小。采用过热蒸汽时，当余热源热力参数出现波动 时，过热汽温受其影响温度降低，不但影响机组运行的经济性，也威胁着机组的运行安全， 会产生一系列的危害汽轮机末级叶片可能过负荷，末几级叶片的蒸汽湿度增大，各级反动 度增加，高温部件将产生很大的热应力和热变形，水冲击事故等。若采用饱和蒸汽，由于锅 炉系统本身有一定的储热能力，停机时间20分钟以内可以采用滑参数运行而不影响汽轮 机组的安全运行。
权利要求
1.一种ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法，其特征在于，该方法具体为通过控制溜槽换热器的投入组数实现对溜槽余热锅炉负荷进行粗调，控制汽包压力的变动实现对溜槽余热锅炉负荷进行细调。
2.如权利要求1所述的ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法，其特征在于，通过对所述溜槽换热器进出口阀门组的关断作用，控制投入的组数实现换热量的粗调。
3.如权利要求1所述的ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法，其特征在于，通过对所述汽包压力的调节，从而调节蒸发温度、换热温差、换热系数、换热量，实现整个溜槽余热锅炉换热量的细调。
4.如权利要求1所述的ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法，其特征在于，所述溜槽余热锅炉设置有蒸发面，蒸汽为饱和蒸汽，蒸汽压力设置为低压参数，额定压力为O. 8MPa-l. 6MPa。
5.一种ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，其特征在于，该系统包括汽包、若干组并排设置的溜槽换热器、溜槽余热锅炉、饱和蒸汽汽轮机和发电机，各个溜槽换热器均通过管路与汽包连接，该管路上设置有控制溜槽换热器是否投入工作的阀门，从而实现对溜槽余热锅炉负荷进行粗调；汽包通过管路与溜槽余热锅炉连接，该管路上设置有汽包出口调节阀门， 通过调节汽包出口调节阀门的开度，调节汽包压力的变动实现对溜槽余热锅炉负荷进行细调；溜槽余热锅炉负荷经过粗调和细调后产生饱和蒸汽，输入饱和蒸汽汽轮机并带动电动机发电输出电能。
6.如权利要求5所述的ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，其特征在于，所述溜槽换热器与汽包连接的管路包括上升管和下降管，其上均设置有阀门。
7.如权利要求6所述的ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，其特征在于，所述溜槽余热锅炉的给水通过除氧器除氧后，由给水泵输送到所述汽包中，进而通过所述下降管由强制循环泵及阀门进入所述溜槽换热器中，在其中受热升温变成饱和水通过所述上升管返回到所述汽包中，在汽包中进行汽水分尚。
8.如权利要求1所述的ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，其特征在于，所述溜槽余热锅炉产生饱和蒸汽输送入所述汽包，所述汽包出来的饱和蒸汽经过主汽门后进入所述饱和蒸汽汽轮机，饱和蒸汽汽轮机带动所述电动机发电输出电能。
9.如权利要求1所述的ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，其特征在于，所述饱和蒸汽汽轮机做功后的乏汽通入冷凝器进行冷凝后经冷凝水泵加压，再通过加热器打入除氧器，除氧后的冷凝水经给水泵加压后返回所述溜槽余热锅炉，完成整个热力循环过程。
10.如权利要求9所述的ISP冷却溜槽余热锅炉发电系统，其特征在于，所述饱和蒸汽汽轮机内设置有级间再热器。
全文摘要
本发明一种ISP冷却溜槽余热锅炉调节方法及发电系统，具体为通过控制溜槽换热器的投入组数实现对溜槽余热锅炉负荷进行粗调，控制汽包压力的变动实现对溜槽余热锅炉负荷进行细调。本阀门既可以采用阀门的控制方式实现粗调，又可以采用控制汽包压力的变动实现细调，控制精度远高于热关节提升式的粗调，对铅锌溜槽熔融液的出口温度控制更精确。
文档编号F01K11/02GK103063042SQ20131000591
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者王婷婷, 陈恩鉴, 程珩 申请人:北京世纪源博科技股份有限公司