Парогазовая установка для металлургических комбинатов Советский патент 1992 года по МПК F01K23/06 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при проектировании схем и установок для энергоснабжения доменного и других производств металлургических комбинатов.

Известна парогазовая установка (ПГУ) на доменном газе, в которой доменный газ после доменной печи не расширяется в газовой утилизационной бескомпрессорной турбине (ГУБТ), как это имеет место в практике проектирования и эксплуатации доменных производств, а при повышенном давлении (0,3-0,35 МПа) - сжигается в воздухонагревателях. Продукты сгорания из воздухонагревателей направляются в газовую турбину (ГТ) и котел-утилизатор (КУ), а затем в дымовую трубу (окружающую среАУ)Недостатки известной установки - большая удельная металлоемкость КУ и низкие параметры пара, генерируемого в КУ, низкое давление продуктов сгорания перед

ГТ и соответствующее уменьшение ее удельной работы, что снижает экономичность ПГУ.

Наиболее близкой к изобретению является ПГУ для доменного производства, в которой основной поток доменного газа после доменной печи используется без предварительного снижения давления в газотурбинной установке (ГТУ), а продукты его сгорания после газовой турбины направляются в котел-утилизатор и далее в окружающую среду.

Недостатки этой установки заключаются в дросселировании потока доменного газа, сжигаемого в воздухонагревателе, до давления, близкого к атмосферному; отводе продуктов сгорания воздухонагревателей в окружающую среду без утилизации или с низкой ее степенью (без подогрева воздуха для горения), большой удельной металлоемкости и низких параметров пара КУ, снижении технико-экономических показателей.

О xi Ю

Цель изобретения - повышение экономичности парогазовой установки.

Поставленная цель достигается тем, что парогазовая установка преимущественно для металлургических комбинатов, содер- жащих доменную печь с подключенным к ней каупером и выходом доменного газа, включающая газовую турбину с генератором и размещенным на одном валу с последними воздушным компрессором, сообщенную через выносную камеру сгорания и газовый компрессор с выходом доменного газа печи и подсоединенную своим выхлопом к котлу-утилизатору, подключенному по пару к паровой турбине с генерато- ром, дополнительно снабжена воздушным компрессором с механическим приводом и расширительной газовой турбиной, установленной на выходе газов из котла-утилизатора и размещенной на одном валу с паровой турбиной, при этом дополнительный компрессор посредством механического привода сообщен с воздушным и газовым компрессорами и подключен к кауперу, а последний - к котлу-утилизатору, который выполнен высоконапорным.

На чертеже изображена принципиальная схема парогазовой установки на доменном газе.

Парогазовая установка (ПГУ) состоит из доменной печи (ДП) 1, газоочистки (ГО) 2, компрессора доменного газа (КДГ) 3, воздушного компрессора (ВК) 4, камеры сгора- ния (КС) 5, газовой турбины (ГТ) б, электрогенераторов (ЭГ) 7, высоконапорно- го котла-утилизатора (ВКУ)8, расширительной газовой турбины (РГТ) 9, паровой турбины (ПТ) 10, дутьевого компрессора (ДК) 11 и высоконапорнрго воздухонагревателя (ВН) 12.

Доменная печь 1 по доменному газу связана с газоочисткой 2, компрессором доменного газа 3 и камерой сгорания 5 газотурбинной установки, состоящей из воздушного компрессора 4 и газовой турби- ны 6. Кроме того, доменная печь по доменному газу связана с воздухонагревателем 12. Вал газотурбин ной установки связан механически (редуктором) с валами компрессора доменного газа 3 и дутьевого компрессора 11. Последний по дутьевому воздуху связан с воздухонагревателем 12. Газовая турбина 6 связана по продуктам сгорания с высоконапорным котлом-утилизатором 8, расширительной газовой турби- ной 9. Высоконапорный котел-утилизатор 8 связан по продуктам сгорания с высоконапорным воздухонагревателем 12, а по пару - с паровой турбиной 10.

ПГУ работает следующим образом.

Доменный газ после ГО 2 с давлением около 0,3 МПа направляется в ВН 12 и КДГ 3, а из последнего - в КС 5, Продукты сгорания доменного газа из КС 5 поступают в ГТ б и расширяются в ней до давления 0,22- 0,25 МПа, а затем направляются в ВКУ 8, где генерируется пар высоких параметров для ПТ 10. Продукты сгорания доменного газа из ВН 12 направляются в ВКУ 8. Их ввод в ВКУ осуществляется таким образом, чтобы обеспечить минимально возможные потери давления и разности температур по продуктам сгорания при их смешении. Из ВКУ ооь- единенный поток продуктов сгорания направляется в РГТ 9, находящуюся на общем валу с ПТ 10 и ЭГ 7. ДК 11 с промотбо- ром обеспечивает ВН 12 холодным дутьем и воздухом для сжигания доменного газа.

Важной особенностью предлагаемой ПТУ по сравнению с известными является возможность использования типовых ГТУ после небольшой реконструкции (например, удаления последней ступени ГТ).

Технико-экономический эффект от использования установки в сравнении с прототипом обусловлен следующими причинами: использованием доменного газа в ВН 12 без предварительного дросселирования в дроссельной группе; использованием потенциальной и тепловой энергии продуктов сгорания ВН 12 для генерирования пара в ВКУ 8 и получения полезной работы в РГТ 9; повышением параметров генерируемого пара за счет повышения температуры на входе ВКУ 8; снижением металлоемкости ВКУ по сравнению с обычным котлом-утилизатором; снижением расхода кокса в доменной печи за счет повышения температуры горячего дутья на выходе из ВН 12.

Результаты технико-экономического расчета, выполненного по действующей методике приведены в таблице.

Формула изобретения Парогазовая установка для металлургических комбинатов, содержащих доменную печь с подключенным к ней каупером и выходом доменного газа, включающая газовую турбину с генератором и размещенным на одном валу с последними воздушным компрессором, сообщенную через выносную камеру сгорания и газовый компрессор с выходом доменного газа печи и подсоединенную своим выхлопом к котлу-утилизатору, подключенному по пару к паровой турбине с генератором, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, она дополнительно снабжена воздушным компрессором с механическим приводом и расширительной газовой турбиной, установленной на выходе газов из котла-утилизатора и размещенной на одном валу с паровой турбиной, при этом домеханического привода сообщен с воздушным и газовым компрессорами и подключен к кауперу, а последний по выходу греющей среды подсоединен к котлу-утилизатору, ко

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при проектироваТ нии схем и установок для энергоснабжения доменного и других производств металлургических комбинатов. Установка включает газовую турбину с генератором, дутьевым и воздушным компрессорами. Турбина своим выхлопом соединена с высоконапорным котлом-утилизатором, подключенным по пару к паровой турбине и по газам - к расширительной газовой турбине. Установка содержит дополнительный воздушный компрессор, который посредством механического прибора сообщен с основным воздушным и газовым компрессорами, при этом дополнительный компрессор подключен к кауперу. 1 ил.,

полнительный компрессор посредством 5 торый выполнен высоконапорным.

Показатели

Электрическая мощность ПГУ, МВт Дополнительная выработка электроэнергии, МВт Температура горячего дутья, °С Экономия кокса в доменной печи, т Снижение капитальных затрат на ВКУ (в сравнении с КУ и с учетом дополнительных затрат на РГТ), тыс. руб

Экономия издержек на электроэнергию от энергосистемы при замыкающих затратах на электроэнергию 16 руб/М Вт, тыс. руб/г Экономия издержек на кокс при цене 50 руб/т кокса , тыс. руб/г Годовой экономический эффект, тыс. руб/г

Содержание в установке

Предлагаемая

Прототип

130,1 1070

500

1346

366 1772