半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法
【專利摘要】半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于：半密閉電爐內(nèi)排煙氣由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風(fēng)，進(jìn)入沉降室，進(jìn)入蓄熱均溫器，進(jìn)入均流蓄熱室中，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風(fēng)機(jī)出來與連接在半密閉電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進(jìn)入除塵器，經(jīng)除塵后由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣，同時(shí)，有機(jī)工質(zhì)液體，在低壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、高壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成工質(zhì)蒸汽，在帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平內(nèi)膨脹做功，并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。其特征在于：采用R600a為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本發(fā)明方法可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉(zhuǎn)化為高品位電能，其熱效率比單級蒸發(fā)有機(jī)朗肯循環(huán)提高30～35％，環(huán)保效果好。
【專利說明】半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半密閉電爐煙氣余熱發(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，屬于半密閉電爐除塵【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中半密閉電爐煙氣的凈化裝置為半密閉電爐煙氣發(fā)生設(shè)備、余熱利用設(shè)施、除塵器通過管路依次連接。
[0003]目前通常采用的余熱利用設(shè)施:水列管余熱鍋爐、蓄熱式余熱鍋爐來回收半密閉電爐煙氣的余熱，產(chǎn)生飽和蒸汽等。由于半密閉電爐煙氣溫度劇烈波動，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運(yùn)用于半密閉電爐煙氣的余熱回收。目前，蓄熱式余熱鍋爐已經(jīng)成功運(yùn)用到半密閉電爐煙氣余熱回收中，但由于換熱管的固有缺陷(造價(jià)高、不抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得蓄熱式余熱鍋爐在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。
[0004]同時(shí)，由于半密閉電爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱系統(tǒng)就必須設(shè)計(jì)得足夠大，確保高溫?zé)煔庖材苡行Ю鋮s。但實(shí)際蒸汽產(chǎn)量卻遠(yuǎn)低于余熱系統(tǒng)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系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，增加了余熱系統(tǒng)的投資。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，通過該方法不僅能高效地冷卻高溫?zé)煔?，還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(jī)，同時(shí)可降低煙氣的排放溫度，改善除塵能力，并且不影響半密閉電爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明半密閉電爐內(nèi)排煙氣由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳?xì)怏w后進(jìn)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?xì)怏w，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器，所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、碳銅復(fù)合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳銅復(fù)合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳銅復(fù)合材料蓄熱體之間，通過蓄熱均溫器中碳銅復(fù)合材料蓄熱體對高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進(jìn)入均流蓄熱室中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，溫度降?0°C，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風(fēng)機(jī)出來與連接在半密閉電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進(jìn)入除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣，同時(shí)，經(jīng)過冷凝的有機(jī)工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在安裝于均流蓄熱室內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進(jìn)入中壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進(jìn)入高壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的高壓進(jìn)汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機(jī)透平內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機(jī)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(bǔ)汽口有機(jī)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(jìn)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(jī)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)。
[0008]其進(jìn)一步特征在于:采用R600a為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:由于蓄熱均溫器可對煙氣溫度削峰填谷，降低煙氣的最高溫度、減小煙氣溫度的波動幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，因而可減少余熱發(fā)電裝置的投資，提高余熱發(fā)電裝置的穩(wěn)定性，并可安全地配置各類余熱發(fā)電設(shè)備。
[0010]本發(fā)明在有機(jī)工質(zhì)高、中、低蒸發(fā)器里采用多級蒸發(fā)的措施，利用半密閉電爐煙氣余熱的低溫段加熱產(chǎn)生低壓蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口膨脹做功，利用半密閉電爐煙氣余熱的中溫段加熱產(chǎn)生中壓蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口膨脹做功，利用半密閉電爐煙氣余熱的高溫段加熱產(chǎn)生高壓蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的高壓缸膨脹做功，實(shí)現(xiàn)半密閉電爐煙氣余熱對有機(jī)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(jī)朗肯循環(huán)提高30?35%，降低了煙氣的排放溫度，由于煙氣的排放溫度可以維持在80°C，布袋除塵器中的濾料可選用價(jià)格最低的滌綸針刺氈布袋，降低了投資及運(yùn)行費(fèi)用；排放濃度低，可以確保排放粉塵濃度在10mg/Nm3。
[0011]本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1.蓄熱均溫器可對煙氣溫度削峰填谷，降低煙氣的最高溫度、減小煙氣溫度的波動幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；
[0013]2.采用多級蒸發(fā)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機(jī)朗肯循環(huán)提高30?35% ;
[0014]3.通過溴化鋰吸收式制冷機(jī)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；
[0015]4.工質(zhì)儲液罐,可確保工質(zhì)循環(huán)泵連續(xù)加壓；
[0016]5.提高余熱發(fā)電裝置效率；
[0017]6.減少余熱發(fā)電裝置投資；
[0018]7.運(yùn)行能耗低，凈化效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的工藝流程圖。
[0020]圖1中:1.半密閉電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.外排管道，5.蓄熱均溫器，6.煙氣進(jìn)口，7.碳銅復(fù)合材料蓄熱體，8.灰斗，9.聲波清灰裝置，10.煙氣出口，11.均流蓄熱室，12.高壓級蒸發(fā)器，13.中壓級蒸發(fā)器，14.低壓級蒸發(fā)器，15.增壓風(fēng)機(jī)，16.除塵器，17.主風(fēng)機(jī)，18.排氣筒，19.低壓級工質(zhì)加壓泵，20.中壓級工質(zhì)加壓泵，21.高壓級工質(zhì)加壓泵，22.儲液罐，23.帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平，24.三相發(fā)電機(jī)，25.循環(huán)水泵，26.管殼式冷凝器，27.溴化鋰吸收式制冷機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0022]如圖1所示:本發(fā)明半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法步驟如下:
[0023]70t/h煉鋼半密閉電爐I內(nèi)排煙氣流量20 X 104Nm3/h，溫度1000°C，含塵濃度25g/Nm3由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套2混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳?xì)怏w后進(jìn)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?xì)怏w，經(jīng)過燃燒沉降室3的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器5，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進(jìn)口 6、碳銅復(fù)合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳銅復(fù)合材料蓄熱體7設(shè)置于煙氣進(jìn)口 6和煙氣出口 10之間，所述聲波清灰裝置9分段布置于碳銅復(fù)合材料蓄熱體7之間，通過蓄熱均溫器5中碳銅復(fù)合材料蓄熱體7對高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤螅瑹煔膺M(jìn)入均流蓄熱室11中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚瑴囟冉抵?0°C，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風(fēng)機(jī)15出來與連接在半密閉電爐I上方的外排管道4出來的煙氣混合一并進(jìn)入除塵器16，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風(fēng)機(jī)17壓入排氣筒18排入大氣，同時(shí)，經(jīng)過冷凝的有機(jī)工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵19的驅(qū)動，先在安裝于均流蓄熱室11內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器14中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平23的低壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵20加壓后，進(jìn)入中壓級蒸發(fā)器13中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平23的中壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵21加壓后，進(jìn)入高壓級蒸發(fā)器12中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平23的高壓進(jìn)汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機(jī)透平23內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機(jī)24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(bǔ)汽口有機(jī)透平23排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器26冷凝為飽和液體，進(jìn)入儲液罐22，儲液罐22可確保低壓級工質(zhì)加壓泵19連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵19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26出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機(jī)27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25送入管殼式冷凝器26中，開始新一輪循環(huán)。
[0024]所述低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)為R600a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.282MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為1.19MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為2.18MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0.36MPa時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為25.6%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。
[0025]本發(fā)明的最大特點(diǎn)是采用有機(jī)工質(zhì)在高、中、低蒸發(fā)器里多級蒸發(fā)的措施，來回收半密閉電爐煙氣的余熱，通過溴化鋰吸收式制冷機(jī)冷卻從管殼式冷凝器出來的循環(huán)冷卻水，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。
[0026]以70t/h煉鋼半密閉電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:
[0027]

【權(quán)利要求】
1.半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明半密閉電爐內(nèi)排煙氣由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳?xì)怏w后進(jìn)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?xì)怏w，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器，所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、碳銅復(fù)合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳銅復(fù)合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳銅復(fù)合材料蓄熱體之間，通過蓄熱均溫器中碳銅復(fù)合材料蓄熱體對高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤螅瑹煔膺M(jìn)入均流蓄熱室中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，溫度降?0°c，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風(fēng)機(jī)出來與連接在半密閉電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進(jìn)入除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣，同時(shí)，經(jīng)過冷凝的有機(jī)工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在安裝于均流蓄熱室內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進(jìn)入中壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進(jìn)入高壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的高壓進(jìn)汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機(jī)透平內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機(jī)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(bǔ)汽口有機(jī)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(jìn)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(jī)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所述的半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于:采用R600a為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
【文檔編號】F27D17/00GK104075580SQ201310130469
【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>