專利名稱：冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種余熱利用裝置，特別涉及冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除 塵專用設備，屬于煙氣除塵及余熱利用技術領域。
背景技術：
鋼鐵工業(yè)每年消耗大量能源，冶煉過程中產(chǎn)生的高溫煙氣和設備散熱帶走了大量 能量。由于冶金爐煉鋼煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進入管道的溫度一般在1050°C左右，粉塵濃 度達15g/Nm3，小于8um的灰占粉塵總量的65%以上，粉塵量大，并且粘而細。并且煙氣溫度 劇烈波動，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運用于冶金爐煙氣的余熱回收。目前，熱管 式換熱器已經(jīng)成功運用到冶金爐的煙氣余熱回收中，但由于熱管的固有缺陷(造價高、不 抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得熱管余熱回收裝置在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。由于煙氣中含有大量的粉塵，粘而細的粉塵在換熱元件上出現(xiàn)積灰、堵塞現(xiàn)象，不 僅影響換熱效率，造成余熱鍋爐產(chǎn)汽量不足，更為嚴重的是由于余熱鍋爐堵灰，系統(tǒng)運行不 穩(wěn)定，造成冶煉生產(chǎn)無法正常進行，被迫停產(chǎn)檢修。同時，由于冶金爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱回收裝置就必須設計得足夠 大，確保高溫煙氣也能有效冷卻。但實際蒸汽產(chǎn)量卻遠低于余熱回收裝置的最大蒸發(fā)量，出 現(xiàn)大馬拉小車的局面。這就相對減少了余熱回收裝置的經(jīng)濟價值，增加了余熱回收裝置的 投資。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種能夠有效降低冶金爐煙氣溫度 的余熱梯級利用裝置，該裝置不僅能最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，拖 動除塵風機，同時可降低煙氣的排放溫度，改善除塵能力，得到很好的除塵效果，粉塵排放 濃度 5mg/Nm3。本實用新型所采用的技術方案如下冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設 備，包括燃燒沉降室、高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風機、排氣 筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱 交換室、除塵器、主風機、排氣筒，所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器通過管道連接汽包，汽包通 過管道連接蒸汽蓄熱器。所述中低溫余熱交換室內(nèi)安裝有分離套管式換熱器，分離套管式 換熱器的進口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，分離套管式換熱器的出口端經(jīng)管道后與 汽輪機的上部法蘭接口連接，低沸點工質(zhì)汽輪機的下部接口通過管道與管殼式冷凝器的進 氣口連接，管殼式冷凝器的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵的低壓進口端連接，低沸點工 質(zhì)汽輪機與三相發(fā)電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與水泵連接，管殼式冷凝 器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構成一個回路。其進一步特征在于采用R236EA為循環(huán)有機工質(zhì)。由于冶金爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當煙氣經(jīng)過本實用新型的高溫等流遝息営攸蒸友器怏熱后，煙氣溫度汲動幅度n」以大為減少，冋時也降低J煙氣溫度的 峰值，煙氣由高溫變?yōu)橹械蜏責煔猓龠M入分離套管式換熱器，可通過低沸點工質(zhì)有機朗肯 循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐中低溫煙氣的余熱，實現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級利用。本實用新型的優(yōu)點在于1.采用高溫等流速直管板蒸發(fā)器來回收冶金爐高溫煙氣的余熱、低沸點工質(zhì)有機 朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐中低溫煙氣的余熱，實現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級利用；2.可以緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；3. 一次表面蒸發(fā)器不積灰，不堵塞；4.延長設備的使用壽命；5 提高余熱發(fā)電裝置效率；6.減少余熱發(fā)電裝置投資；7.可以減少混入冷風量，節(jié)約除塵能耗。

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構示意圖。圖中，1.冶金爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.高溫等流速直管板蒸發(fā)器，5.中 低溫余熱交換室，6.除塵器，7.主風機，8.排氣筒，9.汽包，10.蒸汽蓄熱器，11.分離套管 式換熱器，12.低沸點工質(zhì)汽輪機，13.三相發(fā)電機，14.工質(zhì)循環(huán)泵，15.水泵，16.管殼式冷 凝器，17.冷卻塔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型中冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備包括燃燒沉降室3、 高溫等流速直管板蒸發(fā)器4、中低溫余熱交換室5、除塵器6、主風機7、排氣筒8，其特征在 于所述燃燒沉降室3通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器4、中低溫余熱交換室5、 除塵器6、主風機7、排氣筒8，所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器4通過管道連接汽包9，汽包9 通過管道連接蒸汽蓄熱器10。所述中低溫余熱交換室5內(nèi)安裝有分離套管式換熱器11， 分離套管式換熱器11的進口端與工質(zhì)循環(huán)泵14的高壓出口端連接，分離套管式換熱器11 的出口端經(jīng)管道后與低沸點工質(zhì)汽輪機12的上部法蘭接口連接，低沸點工質(zhì)汽輪機12的 下部接口通過管道與管殼式冷凝器16的進氣口連接，管殼式冷凝器16的液相出口通過管 道與工質(zhì)循環(huán)泵14的低壓進口端連接，低沸點工質(zhì)汽輪機12與三相發(fā)電機13連接，管殼 式冷凝器16的一個端部法蘭接口與水泵15連接，管殼式冷凝器16的另一個端部接冷卻塔 17，冷卻塔17與水泵15連接，構成一個回路。所述低沸點工質(zhì)為R236EA，進入低沸點工質(zhì)汽輪機的工質(zhì)壓力為1. 9MPa，膨脹做 功后的工質(zhì)壓力為0. 29MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為1500KW，朗肯循環(huán)效率為20. 5%，系統(tǒng)排 出的煙氣溫度為80°C。本實用新型的工作過程150t/h冶金爐1煙氣流量36X 104Nm3/h，溫度1050°C，含 塵濃度15g/Nm3由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套2混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降 室3 ;燃燒沉降室3的作用是降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，由燃燒沉降室3出來的煙氣進入高溫等流速直管板蒸發(fā)器 4，汽包9中的水在高溫等流速直管板蒸發(fā)器4中吸收高溫煙氣余熱后產(chǎn)生蒸汽進入汽包9， 汽包9中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱器10，經(jīng)調(diào)節(jié)后外供穩(wěn)定、連續(xù)、參數(shù)符合用戶要求 的蒸汽用于發(fā)電。通過高溫等流速直管板蒸發(fā)器4換熱后，煙氣溫度波動幅度可以大為減 少，同時也降低了煙氣溫度的峰值，煙氣由高溫變?yōu)橹械蜏責煔猓龠M入中低溫余熱交換室 5中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，進入除塵器6，經(jīng)除塵后粉塵濃度5mg/Nm3，由主風機7 壓入排氣筒8排入大氣。同時，低沸點工質(zhì)通過工質(zhì)泵14驅(qū)動，先在安裝于中低溫余熱交換 室5內(nèi)的分離套管式換熱器11中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成飽和蒸汽，通過調(diào)壓閥后， 工質(zhì)蒸汽在低沸點工質(zhì)汽輪機12內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機13發(fā)電。從低沸點工質(zhì) 汽輪機12排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器16冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵14將工質(zhì)液體 加壓后送入分離套管式換熱器11中，開始新一輪循環(huán)。從管殼式冷凝器16出來的循環(huán)水， 通過冷卻塔17冷卻，經(jīng)水泵15送入管殼式冷凝器16中，開始新一輪循環(huán)。系統(tǒng)發(fā)出的電 能為三相交流電，額定電壓為380V，經(jīng)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng)，或直接送給用電設備使用。該設備的最大特點是采用高溫等流速直管板蒸發(fā)器來回收冶金爐高溫煙氣的余 熱產(chǎn)生蒸汽發(fā)電、再采用低沸點工質(zhì)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐中低溫煙氣的余 熱，實現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級利用。以150t/h冶金爐余熱利用及除塵工藝為例，本實用新 型裝置與常規(guī)裝置比較，說明如下
權利要求1.冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備，包括燃燒沉降室、高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在干所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風機、排氣筒。
2.根據(jù)權利要求I所述的冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備，其特征在于所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器通過管道連接汽包，汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器。
3.根據(jù)權利要求I所述的冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備，其特征在干所述中低溫余熱交換室內(nèi)安裝有分離套管式換熱器，分離套管式換熱器的進ロ端與エ質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，分離套管式換熱器的出口端經(jīng)管道后與汽輪機的上部法蘭接ロ連接，低沸點エ質(zhì)汽輪機的下部接ロ通過管道與管殼式冷凝器的進氣ロ連接，管殼式冷凝器的液相出口通過管道與エ質(zhì)循環(huán)泵的低壓進ロ端連接，低沸點エ質(zhì)汽輪機與三相發(fā)電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接ロ與水泵連接，管殼式冷凝器的另ー個端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構成ー個回路。
4.根據(jù)權利要求3所述的冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備，其特征在于采用R236EA為循環(huán)有機エ質(zhì)。
專利摘要冶金爐高溫煙氣余熱梯級利用及除塵專用設備，包括燃燒沉降室、高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風機、排氣筒。所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器通過管道連接汽包，汽包連接蒸汽蓄熱器。所述中低溫余熱交換室內(nèi)裝有換熱器，換熱器一端與工質(zhì)循環(huán)泵連接，另一端與汽輪機連接，汽輪機一端與冷凝器連接，另一端與發(fā)電機連接。其特征在于采用R236EA為循環(huán)有機工質(zhì)。本實用新型可實現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級利用，最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，還能達到好的環(huán)保效果，裝置投資低、運行能耗低。
文檔編號F22B1/18GK202470792SQ201220093168
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2012年3月8日
發(fā)明者王正新 申請人:王正新