鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法
【專利摘要】鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，其特征在于：鐵合金爐煙氣由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳氣體后進沉降室，再進入熱管蒸發(fā)器，經(jīng)換熱后再進入中溫除塵器，經(jīng)除塵后進入均流換熱室中，再由主風(fēng)機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水從換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物進入蒸發(fā)器內(nèi)，放出熱量，有機工質(zhì)液體，吸收汽水混合物的熱量，變成工質(zhì)蒸汽，在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動發(fā)電機發(fā)電，其特征在于：采用R152a為循環(huán)有機工質(zhì)。本發(fā)明方法可實現(xiàn)鐵合金爐高含塵煙氣余熱梯級利用，將煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高29～32％，還能達到好的環(huán)保效果。
【專利說明】鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，具體地說是能最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，又能改善除塵能力，屬于煙氣余熱利用及除塵【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鐵合金爐煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進入管道的溫度一般在700°C左右，粉塵濃度達15g/Nm3，小于5um的灰占粉塵總量的90%以上，粉塵量大，并且粘而細。目前通常采用先換熱降溫(換熱降溫方式有:機力冷卻器換熱、噴霧冷卻換熱等)后除塵的方法。上述方法存在諸多缺點:
[0003]1、機力冷卻器換熱后除塵:降溫效果差，進口煙氣溫度不宜大于450°C，降溫范圍有限，機冷器管壁容易堵灰，造成燒布袋，系統(tǒng)無法正常運行。
[0004]2、噴霧冷卻換熱后除塵:增加煙氣中水的含量，不僅使布袋板結(jié)，還容易造成水與粉塵粘結(jié)，造成系統(tǒng)設(shè)備堵塞。
[0005]由于以上缺點，工程中采用許多吹灰方法:如激波吹灰、蒸汽吹灰、落丸清灰等，但由于粉塵細而粘，并且粉塵量大，每生產(chǎn)I噸鋼就會產(chǎn)生35kg粉塵，這些清灰方式收效甚微，無法從根本上解決積灰、堵塞問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供了鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，通過該方法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(fēng)機，同時可降低煙氣的排放溫度，達到好的環(huán)保效果，并且不影響鐵合金爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)，還能得到很好的除塵效果，排放的粉塵濃度10mg/Nm3。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明鐵合金爐高含塵煙氣由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是:降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當(dāng)混入冷風(fēng)，最終燃燼一氧化碳氣體，由燃燒沉降室出來的煙氣進入高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，蒸汽汽包中的水在高溫?zé)峁苷舭l(fā)器中吸收高溫?zé)煔庥酂岷螽a(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱器，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?zé)峁苷舭l(fā)器換熱后，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(zé)煔猓龠M入中溫除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，然后進入中低溫均流換熱室中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風(fēng)機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流換熱室內(nèi)的等流速一次表面換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度185°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器中放出熱量，溫度降至125°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至95°C，再進入低壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開始新一輪循環(huán)，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機發(fā)電，系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經(jīng)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng)，或直接送給用電設(shè)備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質(zhì)加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
[0009]其進一步特征在于:采用R152a為循環(huán)有機工質(zhì)。
[0010]由于鐵合金爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣經(jīng)過本發(fā)明的高溫?zé)峁苷舭l(fā)器換熱后，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(zé)煔猓M入中低溫均流換熱室，經(jīng)過等流速一次表面換熱器換熱，再通過多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收鐵合金爐中低溫?zé)煔獾挠酂幔瑢崿F(xiàn)鐵合金爐煙氣余熱梯級利用。
[0011]本發(fā)明與單級單壓有機朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，本發(fā)明在有機工質(zhì)高、中、低蒸發(fā)器里采用多級蒸發(fā)的措施，利用熱水的低溫段(進口 95°C，出口 60°C )加熱工質(zhì)產(chǎn)生低壓工質(zhì)蒸汽，進入有機透平的低壓補汽口膨脹做功；利用熱水的中溫段(進口 125°C，出口950C )加熱工質(zhì)產(chǎn)生中壓工質(zhì)蒸汽，進入有機透平的中壓補汽口膨脹做功；利用飽和水蒸汽的高溫段(進口 185°C，出口 125°C )加熱工質(zhì)產(chǎn)生高壓工質(zhì)蒸汽，進入有機透平的高壓缸膨脹做功；實現(xiàn)余熱流對有機工質(zhì)的梯級分壓加熱，這樣就在各級受熱面中減少了余熱流與工質(zhì)間的傳熱溫差的不均衡性，降低了由于溫差傳熱不可逆損失帶來的熵增，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高29?32%，降低了煙氣的排放溫度，減少了熱污染，達到好的環(huán)保要求。
[0012]采用先除塵后余熱發(fā)電裝置，即先將高含塵煙氣進入碳鎢濾芯除塵器凈化，除塵器中的碳鎢濾芯，一般能夠承受350°C左右的長期工作溫度，最高能承受400°C的高溫，且能承受大顆粒的沖刷，因此可以直接凈化煙氣，而不需要做任何預(yù)處理，凈化后的粉塵濃度降至10mg/Nm3成為潔凈煙氣，解決了等流速一次表面換熱器由于灰塵的堵塞而帶來的清灰問題。
[0013]由于本發(fā)明余熱發(fā)電設(shè)備放置在布袋除塵器后，熱源煙氣含塵量低，因此可以將中低溫均流換熱室內(nèi)的換熱核心單元翅片間距設(shè)計很??；而且無須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施；體積減小，同時維護量減小，也延長了等流速一次表面換熱器的使用壽命，粉塵排放濃度更低。
[0014]本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0015]1.采用高溫?zé)峁苷舭l(fā)器來回收鐵合金爐高溫?zé)煔獾挠酂帷⒍嗉壵舭l(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收鐵合金爐中低溫?zé)煔獾挠酂?，實現(xiàn)鐵合金爐煙氣余熱梯級利用；
[0016]2.通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求；
[0017]3.等流速一次表面換熱器不積灰，不堵塞，換熱效率提高8?9倍；
[0018]4.省掉了等流速一次表面換熱器的吹灰系統(tǒng)，從而降低了造價及運行費用；
[0019]5.采用碳鶴復(fù)合材料濾芯除塵器,排放濃度10mg/Nm3 ;
[0020]6.應(yīng)用范圍廣，鐵合金爐除塵余熱發(fā)電都可采用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的工藝流程圖。
[0022]圖中:1.鐵合金爐，2.水冷煙道，3.燃燒沉降室，4.高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，5.蒸汽汽包，6.蒸汽蓄熱器，7.中溫除塵器，8.中低溫均流換熱室，9.等流速一次表面換熱器，10.主風(fēng)機，11.排氣筒，12.換熱器給水泵，13.循環(huán)水池，14.低壓級蒸發(fā)器，15.中壓級蒸發(fā)器，
16.高壓級蒸發(fā)器，17.低壓級工質(zhì)加壓泵，18.中壓級工質(zhì)加壓泵，19.高壓級工質(zhì)加壓泵，20.儲液罐，21.帶補汽口有機透平，22.三相發(fā)電機，23.循環(huán)水泵，24.管殼式冷凝器，
25.溴化鋰吸收式制冷機。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述:
[0024]如圖1所示:本發(fā)明鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法步驟如下:
[0025]30000KVA鐵合金爐排煙量28 X 104/Nm3/h，溫度700°C，含塵濃度35g/Nm3由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道2混入冷風(fēng)，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(dāng)混入冷風(fēng)，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?zé)峁苷舭l(fā)器4，蒸汽汽包5中的水在高溫?zé)峁苷舭l(fā)器4中吸收高溫?zé)煔庥酂岷螽a(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包5，蒸汽汽包5中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱器6，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?zé)峁苷舭l(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(zé)煔?，再進入布袋除塵器7，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，然后進入中低溫均流換熱室8中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風(fēng)機10壓入排氣筒11排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵12驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流換熱室8內(nèi)的等流速一次表面換熱器9中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度185°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器16中放出熱量，溫度降至125°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器15中放出熱量，水溫降至95°C，再進入低壓級蒸發(fā)器14中放出熱量，水溫降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池13，開始新一輪循環(huán)，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵17的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器14中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平21的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵18加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器15中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平21的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵19加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器16中吸收余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平21的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平21內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機22發(fā)電，系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經(jīng)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng)，或直接送給用電設(shè)備使用，從帶補汽口有機透平21排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器24冷凝為飽和液體，進入儲液罐20，儲液罐20可確保低壓級工質(zhì)加壓泵17連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵17將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器14中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器24出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機25冷卻，冷卻水的溫度降至10~15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)循環(huán)水泵23送入管殼式冷凝器24中，開始新一輪循環(huán)。
[0026]所述低沸點工質(zhì)為R152a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.351MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為0.524MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為1.356MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0.348MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為26.58%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。
[0027]本發(fā)明的最大特點是采用高溫?zé)峁苷舭l(fā)器來回收鐵合金爐高溫?zé)煔獾挠酂岙a(chǎn)生蒸汽發(fā)電、再采用先除塵后多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收鐵合金爐中低溫?zé)煔獾挠酂?，實現(xiàn)鐵合金爐高含塵煙氣余熱梯級利用。以30000KVA鐵合金爐余熱回收及除塵工藝為例，本發(fā)明方法與常規(guī)方法比較，說明如下:
[0028]

【權(quán)利要求】
1.鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明鐵合金爐高含塵煙氣由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是:降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當(dāng)混入冷風(fēng)，最終燃燼一氧化碳氣體，由燃燒沉降室出來的煙氣進入高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，蒸汽汽包中的水在高溫?zé)峁苷舭l(fā)器中吸收高溫?zé)煔庥酂岷螽a(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱器，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?zé)峁苷舭l(fā)器換熱后，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(zé)煔猓龠M入中溫除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，然后進入中低溫均流換熱室中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風(fēng)機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流換熱室內(nèi)的等流速一次表面換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度185°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器中放出熱量，溫度降至125°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至95°C，再進入低壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開始新一輪循環(huán)，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機發(fā)電，系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經(jīng)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng)，或直接送給用電設(shè)備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質(zhì)加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵合金爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，其特征在于:采用R152a為循環(huán)有機工質(zhì)。
【文檔編號】F27D17/00GK104075576SQ201310130428
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】王逸萍 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>