專利名稱：電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法，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，屬于電爐除塵技術(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?zé)煔夂驮O(shè)備散熱帶走了大量 能量。由于電爐煉鋼煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進(jìn)入管道的溫度一般在1100°c左右，粉塵濃度 達(dá)18g/Nm3，小于Sum的灰占粉塵總量的75%以上，粉塵量大，并且粘而細(xì)。并且煙氣溫度 劇烈波動(dòng)，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運(yùn)用于電爐煙氣的余熱回收。目前，熱管式 換熱器已經(jīng)成功運(yùn)用到電爐的煙氣余熱回收中，但由于熱管的固有缺陷(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(xì)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(yán)重的是由于余熱鍋爐堵灰，系統(tǒng)運(yùn)行不 穩(wěn)定，造成冶煉生產(chǎn)無法正常進(jìn)行，被迫停產(chǎn)檢修。
同時(shí)，由于電爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，波幅大，余熱回收裝置就必須設(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(duì)減少了余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，增加了余熱回收裝置的投 資。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法， 通過該方法不僅能有效降低電爐煙氣溫度波動(dòng)幅度，同時(shí)也降低了煙氣溫度的峰值，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，同時(shí)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，排放的粉塵濃度9mg/Nm3，并且不影響電 爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法，其特征在于本發(fā)明電爐內(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，使煙氣中 的一氧化碳?xì)怏w充分燃燼，調(diào)節(jié)控制沉降室的煙氣溫度900°C，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入 蓄熱均溫器，通過蓄熱均溫器中碳鋁復(fù)合材料蓄熱體對(duì)高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤螅瑹煔?進(jìn)入余熱交換室，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚瓿蔁峤粨Q，溫度降至120°C左右，然后煙氣進(jìn)入布袋 除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度9mg/Nm3，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣。同時(shí)，低沸點(diǎn)有機(jī)工 質(zhì)通過工質(zhì)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)，在一次表面蒸發(fā)器中吸收煙氣的熱量，變成飽和蒸汽，通過調(diào)壓閥 后，工質(zhì)蒸汽在低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)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 低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵將工質(zhì)液體加壓后送入一次表面蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)。從冷卻塔過來的循環(huán)水通過循環(huán)水泵 驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入管殼式冷凝器中吸收熱量，在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入冷卻塔內(nèi)，放出熱量，變成 低溫水，開始新一輪循環(huán)。
其進(jìn)一步特征在于本發(fā)明采用R123為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果是由于電爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣通過 本發(fā)明的蓄熱均溫器處理后，煙氣溫度波動(dòng)幅度可以大為減少，同時(shí)也降低了煙氣溫度的 峰值。經(jīng)過蓄熱均溫器的煙氣進(jìn)余熱交換室，由于煙氣溫度峰值降低，可以使余熱發(fā)電裝置 投資減少；煙氣溫度波動(dòng)幅度減少，則有利于提高余熱發(fā)電裝置的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命； 由于煙氣的排放溫度可以維持在120°C，布袋除塵器中的濾料可選用價(jià)格最低的常溫布袋， 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10mg/Nm3，達(dá)到節(jié)能環(huán)保生產(chǎn) 的目的。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、可以緩解煙氣溫度的驟升驟降；
2、解決熱脹冷縮問題；
3、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；
4、提高余熱發(fā)電裝置效率；
5、減少余熱發(fā)電裝置投資；
6、可以減少混入冷風(fēng)量，節(jié)約除塵能耗。


圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法的工藝流程 圖。
圖中，1.電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.蓄熱均溫器，5.煙氣進(jìn)口，6.碳鋁 復(fù)合材料蓄熱體，7.灰斗，8.聲波清灰裝置，9.煙氣出口，10.余熱交換室，11. 一次表面蒸 發(fā)器，12.低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)，13.三相發(fā)電機(jī)，14.工質(zhì)循環(huán)泵，15.水泵，16.管殼式冷凝 器，17.冷卻塔，18.除塵器，19.主風(fēng)機(jī)，20.排氣筒。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
如圖1所示本發(fā)明電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法步驟如下 100t/h電爐I煙氣流量28X 104Nm3/h，溫度1100°C，含塵濃度18g/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， 調(diào)節(jié)控制沉降室的煙氣溫度900°C，由燃燒沉降室3出來的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器4，通過蓄 熱均溫器4中碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6對(duì)高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進(jìn)入余熱交換室 10中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，完成熱交換，溫度降至120°c，進(jìn)入除塵器18，經(jīng)除塵后粉塵濃度 9mg/Nm3,由主風(fēng)機(jī)19壓入排氣筒20排入大氣。同時(shí)，低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)通過工質(zhì)泵14驅(qū)動(dòng)， 先在安裝于余熱交換室內(nèi)的一次表面蒸發(fā)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(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)12內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)13發(fā)電。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(shè)備使用。從低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)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)液體加壓后送入一次表面蒸發(fā)器11中，開始新一輪循環(huán)。從冷卻塔17過來的循環(huán)水通過循環(huán)水泵15驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入管殼式冷凝器16中吸收熱量，在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入冷卻塔17內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，開始新一輪循環(huán)。
所述蓄熱均溫器4包括煙氣進(jìn)口 5、碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6、聲波清灰裝置8、煙氣出口 9和灰斗7，所述碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6設(shè)置于煙氣進(jìn)口 5和煙氣出口 9之間，所述聲波清灰裝置8分段布置于碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6之間。
所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為R123，進(jìn)入低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為2. 8MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為O. 35MPa時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為3000KW，朗肯循環(huán)效率為17. 5%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為120°C。
由于蓄熱均溫器可對(duì)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(dòng)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。
本發(fā)明的最大特點(diǎn)是采用蓄熱均溫器，當(dāng)煙氣通過本發(fā)明的蓄熱均溫器處理后， 煙氣溫度波動(dòng)幅度可以大為減少，同時(shí)也降低了煙氣溫度的峰值，可最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為聞品位電能。
以100t/h煉鋼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
權(quán)利要求
1.電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法，其特征在于本發(fā)明電爐內(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，使煙氣中的一氧化碳?xì)怏w充分燃燼，調(diào)節(jié)控制沉降室的煙氣溫度900°c，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器，通過蓄熱均溫器中碳鋁復(fù)合材料蓄熱體對(duì)高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進(jìn)入余熱交換室，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚瓿蔁峤粨Q，溫度降至120°C左右，然后煙氣進(jìn)入布袋除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度9mg/Nm3，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣。同時(shí)，低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)通過工質(zhì)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)，在一次表面蒸發(fā)器中吸收煙氣的熱量，變成飽和蒸汽，通過調(diào)壓閥后， 工質(zhì)蒸汽在低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)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。從低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵將工質(zhì)液體加壓后送入一次表面蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)。從冷卻塔過來的循環(huán)水通過循環(huán)水泵驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入管殼式冷凝器中吸收熱量，在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入冷卻塔內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，開始新一輪循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法，其特征在于采用R123為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
全文摘要
電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵方法，其特征在于電爐內(nèi)排煙氣排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風(fēng)后進(jìn)入燃燒沉降室，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器，經(jīng)過蓄熱均溫的煙氣進(jìn)入余熱交換室，煙氣放出熱量，然后煙氣進(jìn)入布袋除塵器，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)通過工質(zhì)泵，在蒸發(fā)器中吸收熱量，變成蒸汽，工質(zhì)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)排出的工質(zhì)蒸汽由冷凝器冷凝為飽和液體，由工質(zhì)泵將工質(zhì)液體加壓后送入蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)。其特征在于采用R123為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本發(fā)明采用蓄熱均溫器，降低煙氣的波動(dòng)幅度和峰值，將熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，裝置投資低、運(yùn)行能耗低。
文檔編號(hào)F01D15/10GK103017550SQ20111028952
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者陸耀忠 申請(qǐng)人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>