專利名稱：高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爐煤氣干法除塵及余壓透平發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高爐煤氣干法除塵及余壓透平發(fā)電(TRT)系統(tǒng)是現(xiàn)代高爐必備的能源回收系統(tǒng)， 一般可回收高爐鼓風(fēng)機(jī)所需電能的40-50%，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。高爐煤氣干法除塵具有除塵效率高、節(jié)水、節(jié)電等優(yōu)點(diǎn)，且充分保留了高爐煤氣所具有的壓力能和熱能從而提高了 TRT的發(fā)電量，但是高爐煤氣干法煤氣除塵技術(shù)無(wú)法將煤氣中易結(jié)垢的酸性氣體除掉，而在高爐煤氣管路尤其是TRT透平機(jī)內(nèi)形成積鹽(主要是透平機(jī)二級(jí)葉片和排氣蝸殼內(nèi)積鹽嚴(yán)重，最厚可達(dá)50-60mm)，透平機(jī)轉(zhuǎn)子上積鹽會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，所以必須定期的人工除垢，基本上每一到兩個(gè)月就需打開透平機(jī)清理一次，不僅增加的機(jī)組維護(hù)工作量，還浪費(fèi)了大量的高爐煤氣余壓能，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何有效地防止和控制TRT透平機(jī)積鹽問題，是高爐煤氣干法除塵及余壓透平發(fā)電系統(tǒng)所面臨的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可減少或避免透平機(jī)內(nèi)部積鹽。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，它包括重力除塵器、布袋除塵器、減壓閥組、透平機(jī)、發(fā)電機(jī)、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道；重力除塵器的輸入端口由第一管道與高爐的煤氣輸出端口相連通，重力除塵器的輸出端口由第二管道與布袋除塵器的輸入端口相連通，布袋除塵器的輸出端口與第三管道相連，第三管道上設(shè)有減壓閥組，減壓閥組與布袋除塵器的輸出端口之間的第三管道上通過三通閥與第四管道的輸入端相連通，透平機(jī)的氣體出口與第五管道相連，透平機(jī)的動(dòng)力輸出端由聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)的動(dòng)力輸入端相連；其特征在于第四管道的輸出端與換熱器的冷流體輸入口相連通，換熱器的冷流體輸出口由第七管道與透平機(jī)的氣體入口相連通，透平機(jī)的氣體入口處的煤氣溫度為150 337°C，透平機(jī)的氣體出口處的煤氣溫度彡900C ；第五管道上通過三通閥與第六管道的輸入端相連，第六管道的輸出端與燃燒器的煤氣輸入口相連通，第六管道上設(shè)有流量控制閥；燃燒器的空氣輸入口與第八管道相連通， 燃燒器產(chǎn)生的熱氣體進(jìn)入換熱器的熱流體輸入口，換熱器的熱流體輸出口與第九管道相連
ο所述的第八管道與空氣預(yù)熱器的冷流體輸出口相連通，空氣預(yù)熱器的冷流體輸入口與第十管道相連通，第九管道與空氣預(yù)熱器的熱流體輸入口相連通，空氣預(yù)熱器的熱流體輸出口與第十一管道相連通。在第十管道上設(shè)有一個(gè)流量控制閥。透平機(jī)內(nèi)積鹽的主要成分是NH4Cl晶體，在煤氣進(jìn)入透平機(jī)膨脹做功后，溫度會(huì)逐漸降低，當(dāng)?shù)陀谒穆饵c(diǎn)時(shí)就有凝結(jié)水形成，此時(shí)煤氣中的一些復(fù)雜成分如NH4Cl等在透平排氣溫度低于其化合產(chǎn)物露點(diǎn)(約80 90°C)以下遇水及粉塵時(shí)，會(huì)以固體形態(tài)析出并附著在透平的動(dòng)靜葉片和機(jī)殼內(nèi)壁上，日積月累就形成堅(jiān)固的垢層。在機(jī)組運(yùn)行過程中隨著垢層的不斷集結(jié)和局部脫落，透平轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡被破壞，引起振動(dòng)超標(biāo)而報(bào)警停機(jī)，只能打開透平機(jī)清洗積鹽，在增加工作量的同時(shí)也浪費(fèi)了大量的高爐煤氣壓力能。NH4Cl晶體在 120°C開始具有明顯的揮發(fā)性，且隨著溫度升高其揮發(fā)性大為提高，337°C時(shí)離解為氨氣和氯化氫氣體。所以透平機(jī)入口煤氣溫度應(yīng)該盡量高于120°C而不可超過337°C。當(dāng)TRT進(jìn)氣溫度高于150°C，排氣溫度超過90°C時(shí)，透平機(jī)基本上不會(huì)發(fā)生積鹽現(xiàn)象。本發(fā)明的有益效果是通過將部分透平機(jī)出口高爐煤氣燃燒來(lái)加熱透平機(jī)入口煤氣(從而加熱進(jìn)入透平機(jī)的煤氣溫度)，提高了透平機(jī)的發(fā)電量，增加高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力；同時(shí)煤氣溫度的升高有利于減少了或避免了透平機(jī)內(nèi)積鹽，從而減少系統(tǒng)維護(hù)量，提高了透平機(jī)的使用率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-高爐；2-重力除塵器；3-布袋除塵器；4-減壓閥組；5-透平機(jī)；6-發(fā)電機(jī)；7-燃燒器；8-換熱器；9-空氣預(yù)熱器；10-流量控制閥(計(jì))；11-第一管道；12-第二管道；13-第三管道；14-第四管道；15-第五管道；16-第六管道；17-第七管道；18-第八管道；19-第九管道；20-第十管道；21-第十一管道。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，它包括重力除塵器2、布袋除塵器3、減壓閥組4、透平機(jī)5、發(fā)電機(jī)6、第一管道11、第二管道12、第三管道13、第四管道14、第五管道15 ；重力除塵器2的輸入端口由第一管道11與高爐1(煉鐵高爐)的煤氣輸出端口相連通，重力除塵器2的輸出端口由第二管道12與布袋除塵器3的輸入端口相連通，布袋除塵器3的輸出端口與第三管道13相連，第三管道13上設(shè)有減壓閥組4，減壓閥組4與布袋除塵器3的輸出端口之間的第三管道13上通過三通閥與第四管道14的輸入端相連通(現(xiàn)有技術(shù)中是第四管道14的輸出端直接與透平機(jī)5的氣體入口相連通，不對(duì)第四管道14內(nèi)的煤氣進(jìn)行加熱)，透平機(jī)5的氣體出口與第五管道15相連，透平機(jī)5的動(dòng)力輸出端由聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)6的動(dòng)力輸入端相連；第四管道14的輸出端與換熱器8的冷流體輸入口相連通， 換熱器8的冷流體輸出口由第七管道17與透平機(jī)5的氣體入口相連通(冷流體為煤氣，換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，即對(duì)進(jìn)入透平機(jī)5的煤氣進(jìn)行加熱)，透平機(jī)5 的氣體入口處的煤氣溫度為150 337°C，透平機(jī)5的氣體出口處的煤氣溫度彡90°C;第五管道15上通過三通閥與第六管道16的輸入端相連，第六管道16的輸出端與燃燒器7的煤氣輸入口相連通，第六管道16上設(shè)有流量控制閥10 (用于控制進(jìn)入燃燒器7的煤氣量來(lái)調(diào)節(jié)透平機(jī)5的氣體入口處的煤氣溫度；可在控制透平機(jī)5的氣體入口處設(shè)溫度傳感器)；燃燒器7的空氣輸入口與第八管道18相連通(第八管道18的輸出端)，燃燒器7產(chǎn)生的熱氣體進(jìn)入換熱器8的熱流體輸入口(熱流體為高爐煤氣燃燒后的熱氣體)，換熱器8的熱流體輸出口與第九管道19相連通(第九管道19的輸入端)。
所述的第八管道18與空氣預(yù)熱器9的冷流體輸出口相連通(冷流體為空氣)，空氣預(yù)熱器9的冷流體輸入口與第十管道20相連通，第九管道19與空氣預(yù)熱器9的熱流體輸入口相連通，空氣預(yù)熱器9的熱流體輸出口與第十一管道21相連通。工作過程1.高爐1產(chǎn)生的煤氣首先經(jīng)過重力除塵器2 (或旋風(fēng)除塵器)粗除塵和布袋除塵器3精除塵，透平機(jī)5出口的部分凈煤氣在燃燒器7中燃燒放熱，通過換熱器8加熱透平機(jī)入口的高爐煤氣，高溫高壓的高爐煤氣通過透平機(jī)5帶動(dòng)發(fā)電機(jī)6將壓力能和熱能轉(zhuǎn)換成電能；空氣預(yù)熱器9的作用是提高燃燒器7的熱效率；在透平發(fā)電系統(tǒng)檢修或出現(xiàn)故障時(shí)， 凈煤氣通過減壓閥組4使煤氣壓力降到合適的水平，然后送入煤氣管網(wǎng)。2.通過調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒器7的煤氣量和空氣量控制透平機(jī)5入口的煤氣溫度。透平機(jī)入口的煤氣溫度應(yīng)該始終高于150°C，出口煤氣溫度在90°C左右，即可保證透平機(jī)內(nèi)不會(huì)積鹽。同時(shí)，透平機(jī)入口煤氣溫度提高10°C，TRT發(fā)電量可提高3 5%。采用本發(fā)明的高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，運(yùn)行3個(gè)月后，檢測(cè)透平機(jī)二級(jí)葉片和排氣蝸殼內(nèi)積鹽情況，檢測(cè)結(jié)果顯示，透平機(jī)二級(jí)葉片和排氣蝸殼內(nèi)無(wú)積鹽。在第十管道20上設(shè)有一個(gè)流量控制閥，在控制透平機(jī)5入口溫度時(shí)，同時(shí)控制進(jìn)入燃燒器7的煤氣和空氣量。
權(quán)利要求
1.高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，它包括重力除塵器O)、布袋除塵器(3)、減壓閥組 G)、透平機(jī)(5)、發(fā)電機(jī)(6)、第一管道(11)、第二管道(12)、第三管道(13)、第四管道 (14)、第五管道(15)；重力除塵器(2)的輸入端口由第一管道(11)與高爐⑴的煤氣輸出端口相連通，重力除塵器O)的輸出端口由第二管道(1 與布袋除塵器C3)的輸入端口相連通，布袋除塵器⑶的輸出端口與第三管道(13)相連，第三管道(13)上設(shè)有減壓閥組 G)，減壓閥組(4)與布袋除塵器(3)的輸出端口之間的第三管道(13)上通過三通閥與第四管道(14)的輸入端相連通，透平機(jī)(5)的氣體出口與第五管道(1 相連，透平機(jī)(5)的動(dòng)力輸出端由聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)(6)的動(dòng)力輸入端相連；其特征在于第四管道(14)的輸出端與換熱器(8)的冷流體輸入口相連通，換熱器的冷流體輸出口由第七管道(17)與透平機(jī) (5)的氣體入口相連通，透平機(jī)(5)的氣體入口處的煤氣溫度為150 337°C，透平機(jī)(5) 的氣體出口處的煤氣溫度彡90°C;第五管道(1 上通過三通閥與第六管道(16)的輸入端相連，第六管道(16)的輸出端與燃燒器(7)的煤氣輸入口相連通，第六管道(16)上設(shè)有流量控制閥(10)；燃燒器(7)的空氣輸入口與第八管道(18)相連通，燃燒器(7)產(chǎn)生的熱氣體進(jìn)入換熱器⑶的熱流體輸入口，換熱器⑶的熱流體輸出口與第九管道(19)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的第八管道 (18)與空氣預(yù)熱器(9)的冷流體輸出口相連通，空氣預(yù)熱器(9)的冷流體輸入口與第十管道00)相連通，第九管道(19)與空氣預(yù)熱器(9)的熱流體輸入口相連通，空氣預(yù)熱器(9) 的熱流體輸出口與第十一管道相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于第十管道OO)上設(shè)有一個(gè)流量控制閥。
全文摘要
本發(fā)明屬于高爐煤氣干法除塵及余壓透平發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)。高爐煤氣余壓透平發(fā)電系統(tǒng)，它包括重力除塵器、布袋除塵器、減壓閥組、透平機(jī)、發(fā)電機(jī)、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道；其特征在于第四管道的輸出端與換熱器的冷流體輸入口相連通，換熱器的冷流體輸出口由第七管道與透平機(jī)的氣體入口相連通；第五管道上通過三通閥與第六管道的輸入端相連，第六管道的輸出端與燃燒器的煤氣輸入口相連通，第六管道上設(shè)有流量控制閥；燃燒器的空氣輸入口與第八管道相連通，燃燒器產(chǎn)生的熱氣體進(jìn)入換熱器的熱流體輸入口，換熱器的熱流體輸出口與第九管道相連通。該系統(tǒng)可減少或避免透平機(jī)內(nèi)部積鹽。
文檔編號(hào)C21B5/06GK102304595SQ201110285519
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者葉理德, 王虹, 蓋東興, 胡建亮, 黃永紅 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司