專利名稱：礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種余熱利用裝置，特別涉及礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，屬于煙氣除塵及余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(shè)備散熱帶走了大量能量。由于礦熱爐煉鋼煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進入管道的溫度一般在1250°C左右，粉塵濃度達18g/Nm3，小于8um的灰占粉塵總量的75%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礦熱爐煙氣的余熱回收。目前，熱管式換熱器已經(jīng)成功運用到礦熱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，由于礦熱爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱回收裝置就必須設(shè)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(shù)中存在的問題，提供一種礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，該設(shè)備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(shù)方案如下:礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、高溫熱管蒸發(fā)器、布袋除塵器、中低溫均流蓄熱室、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蓄熱均溫器、高溫熱管蒸發(fā)器、布袋除塵器、中低溫均流蓄熱室、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括碳硅復(fù)合材料蓄熱體、激波清灰裝置和灰斗，所述激波清灰裝置分段布置于碳硅復(fù)合材料蓄熱體之間，所述高溫熱管蒸發(fā)器通過管道連接蒸汽汽包，蒸汽汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器，所述布袋除塵器中設(shè)置有碳銅復(fù)合材料濾芯，所述中低溫均流蓄熱室內(nèi)安裝有不銹鋼薄板壓制成型換熱器，不銹鋼薄板壓制成型換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，不銹鋼薄板壓制成型換熱器的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池，循環(huán)水池與換熱器給水泵連接，構(gòu)成一個回路，低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接中壓級蒸發(fā)器，中壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，高壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接高壓級蒸發(fā)器，高壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平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儲液罐連接，儲液罐與低壓級工質(zhì)加壓泵的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平與三相發(fā)電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接溴化鋰吸收式制冷機，溴化鋰吸收式制冷機與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成另一個回路。其進一步特征在于:采用R413a為循環(huán)有機工質(zhì)。由于礦熱爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當煙氣經(jīng)過本實用新型的蓄熱均溫器處理后，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。經(jīng)過蓄熱均溫器的煙氣進高溫熱管蒸發(fā)器，由于煙氣溫度峰值降低，可以使高溫熱管蒸發(fā)器投資減少；煙氣溫度波動幅度減少，則有利于提高高溫熱管蒸發(fā)器的穩(wěn)定性，延長使用壽命。該發(fā)電設(shè)備與單級單壓有機朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，該發(fā)電設(shè)備在有機工質(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 82°C，出口 52°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112°C，出口 82°C )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 170°C，出口 112°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22 27 %，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。由于本實用新型余熱發(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蓄熱室內(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，也延長了不銹鋼薄板壓制成型換熱器的使用壽命，粉塵排放濃度更低。 本實用新型的優(yōu)點在于: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；2.采用高溫熱管蒸發(fā)器來回收礦熱爐高溫煙氣的余熱、多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收礦熱爐中低溫煙氣的余熱，實現(xiàn)礦熱爐煙氣余熱梯級利用；3.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；4.不銹鋼薄板壓制成型換熱器不積灰，不堵塞；5.提高余熱發(fā)電裝置效率；6.減少余熱發(fā)電裝置投資。

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖中:1.礦熱爐，2.水冷煙道，3.燃燒沉降室，4.蓄熱均溫器，5.碳硅復(fù)合材料蓄熱體，6.激波清灰裝置，7.灰斗，8.高溫熱管蒸發(fā)器，9.蒸汽汽包，10.蒸汽蓄熱器，11.布袋除塵器，12.中低溫均流蓄熱室，13.不銹鋼薄板壓制成型換熱器，14.主風機，15.排氣筒，16.換熱器給水泵，17.循環(huán)水池，18.低壓級蒸發(fā)器，19.中壓級蒸發(fā)器，20.高壓級蒸發(fā)器，21.低壓級工質(zhì)加壓泵，22.中壓級工質(zhì)加壓泵，23.高壓級工質(zhì)加壓泵，24.儲液罐，25.帶補汽口有機透平，26.三相發(fā)電機，27.循環(huán)水泵，28.管殼式冷凝器，29.溴化鋰吸收式制冷機。
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。本實用新型中礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括燃燒沉降室3、蓄熱均溫器4、高溫熱管蒸發(fā)器8、布袋除塵器11、中低溫均流蓄熱室12、主風機14、排氣筒15，其特征在于:所述燃燒沉降室3通過管道順序連接蓄熱均溫器4、高溫熱管蒸發(fā)器8、布袋除塵器
11、中低溫均流蓄熱室12、主風機14、排氣筒15，所述蓄熱均溫器4包括碳硅復(fù)合材料蓄熱體5、激波清灰裝置6和灰斗7，所述激波清灰裝置6分段布置于碳硅復(fù)合材料蓄熱體5之間，所述高溫熱管蒸發(fā)器8通過管道連接蒸汽汽包9，蒸汽汽包9通過管道連接蒸汽蓄熱器10，所述布袋除塵器11中設(shè)置有碳銅復(fù)合材料濾芯，所述中低溫均流蓄熱室12內(nèi)安裝有不銹鋼薄板壓制成型換熱器13，不銹鋼薄板壓制成型換熱器13的冷水進口與換熱器給水泵16連接，不銹鋼薄板壓制成型換熱器13的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器20的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器20的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器19的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器19的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器18的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器18的冷水出口接循環(huán)水池17，循環(huán)水池17與換熱器給水泵16連接，構(gòu)成一個回路，低壓級蒸發(fā)器18的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵21的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器18的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平25的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵22的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵22的出口端連接中壓級蒸發(fā)器19，中壓級蒸發(fā)器19的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平25的中壓補汽口連接·，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵23的進口端連接，高壓級工質(zhì)加壓泵23的出口端連接高壓級蒸發(fā)器20，高壓級蒸發(fā)器20的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平25的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平25的下部接口通過管道與管殼式冷凝器28的進氣口連接，管殼式冷凝器28的液相出口通過管道與儲液罐24連接，儲液罐24與低壓級工質(zhì)加壓泵21的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平25與三相發(fā)電機26連接，管殼式冷凝器28的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵27連接，管殼式冷凝器28的另一個端部接溴化鋰吸收式制冷機29，溴化鋰吸收式制冷機29與循環(huán)水泵27連接，構(gòu)成另一個回路。所述低沸點工質(zhì)為R413a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.281MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為0.474MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為1.186MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0.278MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為3000KW，朗肯循環(huán)效率為25.88%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。采用先除塵后余熱發(fā)電裝置，即先將高含塵煙氣進入碳銅復(fù)合材料濾芯除塵器凈化，除塵器中的碳銅復(fù)合材料濾芯，一般能夠承受380°C左右的長期工作溫度，最高能承受4200C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5mg/Nm3，解決了不銹鋼薄板壓制成型換熱器由于灰塵的堵塞而帶來的清灰問題。本實用新型的工作過程:35000KVA礦熱爐I煙氣流量32 X 104Nm3/h，溫度1250°C，含塵濃度18g/Nm3由第四孔排出，經(jīng)水冷煙道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出來的煙氣進入蓄熱均溫器4，所述蓄熱均溫器4包括碳硅復(fù)合材料蓄熱體5、激波清灰裝置6和灰斗7，所述激波清灰裝置6分段布置于碳硅復(fù)合材料蓄熱體5之間，通過蓄熱均溫器4中碳硅復(fù)合材料蓄熱體5對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入高溫熱管蒸發(fā)器8，蒸汽汽包9中的水在高溫熱管蒸發(fā)器8中吸收高溫煙氣余熱后產(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包9，蒸汽汽包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。高溫煙氣經(jīng)高溫熱管蒸發(fā)器8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，變?yōu)橹械蜏責煔?，再進入布袋除塵器11，經(jīng)除塵后粉塵濃度5mg/Nm3，然后進入中低溫均流蓄熱室12中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風機14壓入排氣筒15排入大氣。同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵16驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流蓄熱室12內(nèi)的不銹鋼薄板壓制成型換熱器13中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度170°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20中放出熱量，溫度降至112°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器19中放出熱量，水溫降至82°C，再進入低壓級蒸發(fā)器18中放出熱量，水溫降至52°C，變成低溫水，低溫水 流入循環(huán)水池17，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21的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器18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25的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵22加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器19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25的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵23加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器20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25的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平25內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機26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25排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器28冷凝為飽和液體，進入儲液罐24，儲液罐24可確保低壓級工質(zhì)加壓泵21連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵21將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器18中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器28出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機29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27送入管殼式冷凝器28中，開始新一輪循環(huán)。由于蓄熱均溫器4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，因而可減少余熱梯級利用裝置的投資，提高余熱梯級利用裝置的穩(wěn)定性，并可安全地配置各類余熱利用設(shè)備。該設(shè)備的最大特點是采用高溫熱管蒸發(fā)器來回收礦熱爐高含塵煙氣的余熱產(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煙氣的余熱，實現(xiàn)鐵合金爐高含塵煙氣余熱梯級利用。以35000KVA礦熱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:[0028]
權(quán)利要求1.礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、高溫熱管蒸發(fā)器、布袋除塵器、中低溫均流蓄熱室、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蓄熱均溫器、高溫熱管蒸發(fā)器、布袋除塵器、中低溫均流蓄熱室、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括碳硅復(fù)合材料蓄熱體、激波清灰裝置和灰斗，所述激波清灰裝置分段布置于碳硅復(fù)合材料蓄熱體之間，所述高溫熱管蒸發(fā)器通過管道連接蒸汽汽包，蒸汽汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器，所述布袋除塵器中設(shè)置有碳銅復(fù)合材料濾芯，所述中低溫均流蓄熱室內(nèi)安裝有不銹鋼薄板壓制成型換熱器，不銹鋼薄板壓制成型換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，不銹鋼薄板壓制成型換熱器的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池，循環(huán)水池與換熱器給水泵連接，構(gòu)成一個回路，低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接中壓級蒸發(fā)器，中壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，高壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接高壓級蒸發(fā)器，高壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平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儲液罐連接，儲液罐與低壓級工質(zhì)加壓泵的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平與三相發(fā)電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接溴化鋰吸收式制冷機，溴化鋰吸收式制冷機與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成另一個回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，其特征在于:采用R413a為循環(huán)有機工質(zhì) 。
專利摘要礦熱爐高含塵煙氣余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括沉降室、蓄熱均溫器、高溫熱管蒸發(fā)器、布袋除塵器、中低溫均流蓄熱室、主風機、排氣筒，其特征在于所述沉降室順序連接蓄熱均溫器、高溫熱管蒸發(fā)器、布袋除塵器、中低溫均流蓄熱室、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括蓄熱體、清灰裝置和灰斗，所述高溫熱管蒸發(fā)器連接蒸汽汽包，所述中低溫均流蓄熱室裝有換熱器，換熱器的熱水出口依次接高壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、低壓級蒸發(fā)器，帶補汽口有機透平與發(fā)電機連接，其特征在于采用R413a為循環(huán)有機工質(zhì)。本實用新型可最大限度地回收礦熱爐煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，其熱效率比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高22～27％，還能達到好的環(huán)保效果。
文檔編號F27D17/00GK203116541SQ20132017347
公開日2013年8月7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>