專(zhuān)利名稱(chēng)：電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方法，具體地說(shuō)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)：
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1000°C左右，粉塵濃度 達(dá)35g/Nm3，小于5um的灰占粉塵總量的80%以上，粉塵量大，并且粘而細(xì)。目前通常采用 先換熱降溫(換熱降溫方式有機(jī)力冷卻器換熱、噴霧冷卻換熱、余熱鍋爐換熱等)后除塵 的方法。先換熱降溫后除塵的方法存在諸多缺點(diǎn)
1、機(jī)力冷卻器換熱后除塵降溫效果差，進(jìn)口煙氣溫度不宜大于450°C，降溫范圍 有限，機(jī)冷器管壁容易堵灰，造成燒布袋，系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
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。
3、余熱鍋爐換熱后除塵由于煙氣中含有大量的粉塵，粘而細(xì)的粉塵即使在光管 的熱管元件上也會(huì)出現(xiàn)積灰、堵塞現(xiàn)象，對(duì)于環(huán)向翅片管的熱管元件積灰、堵塞更加嚴(yán)重， 同時(shí)為了防止結(jié)灰，余熱利用設(shè)施中換熱核心元件翅片間距大，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(wú)法 正常進(jìn)行，被迫停產(chǎn)檢修。
由于以上缺點(diǎn)，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(xì)而粘，并且粉塵量大，每生產(chǎn)I噸鋼就會(huì)產(chǎn)生35kg粉塵，這些清灰方式收效甚 微，無(wú)法從根本上解決積灰、堵塞問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方 法，通過(guò)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，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10mg/Nm3，并且不影響冶金爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)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750°C ;經(jīng)過(guò)燃燒沉降室的煙氣進(jìn) 入高溫除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3。然后進(jìn)入蓄熱交換室，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，?成熱交換，溫度降至90°C，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣。同時(shí)，循環(huán)水通過(guò)換熱器給水泵 驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入安裝于蓄熱交換室內(nèi)的分離套管式熱管換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混 合物，汽水混合物在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開(kāi)始新一輪循環(huán)。低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵驅(qū)動(dòng)，在翅片式蒸發(fā)器中吸 收汽水混合物的熱量，變成飽和蒸汽，通過(guò)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(guò)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)液體加壓后送入翅片式蒸發(fā)器中，開(kāi)始新 一輪循環(huán)。從冷卻塔過(guò)來(lái)的循環(huán)水通過(guò)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(kāi)始新一輪循環(huán)。
其進(jìn)一步特征在于本發(fā)明所述高溫除塵器為耐高溫碳鎢復(fù)合材料濾芯除塵器。
更進(jìn)一步特征在于本發(fā)明采用R227ea為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明的余熱發(fā)電裝置放在高溫除塵器后，熱源煙氣 含塵量低，因此可以將蓄熱室內(nèi)的換熱核心單元翅片間距設(shè)計(jì)很??；而且無(wú)須卸灰、清灰、 輸灰設(shè)施；體積減小，同時(shí)維護(hù)量減小，也延長(zhǎng)了分離套管式熱管換熱器的使用壽命，粉塵 排放濃度更低。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)效果
1、最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，用于生產(chǎn)。
2、滿(mǎn)足循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，符合節(jié)能減排的國(guó)家政策。
3、換熱器不積灰，不堵塞，換熱效率提高8 9倍。
4、省掉了換熱器的吹灰系統(tǒng)，從而降低了造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用。
5、采用耐高溫碳鶴復(fù)合材料濾芯除塵器,排放濃度10mg/Nm3。
6、應(yīng)用范圍廣，電爐除塵余熱發(fā)電都可采用。
綜上所述，本發(fā)明采用先除塵后余熱發(fā)電的裝置，煙塵排放濃度低，發(fā)電量多，裝 置運(yùn)行穩(wěn)定能耗低。


圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方法的工藝流 程圖。
圖中1.電爐，2.四孔水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.高溫除塵器，5.蓄熱交換室， 6.風(fēng)機(jī)，7.排氣筒，8.分離套管式熱管換熱器，9.換熱器給水泵，10.循環(huán)水池，11.翅片式 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.循環(huán)水泵，16.管殼式 冷凝器，17.冷卻塔。
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)明電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方法步驟如 下150t/h電爐I內(nèi)排煙氣流量35 X IO4NmVh,溫度1000°C，含塵濃度35g/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 氣體，調(diào)節(jié)控制沉降室的煙氣溫度750°C ;由燃燒沉降室3出來(lái)的煙氣進(jìn)入高溫除塵器4， 經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3。然后進(jìn)入蓄熱交換室5，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，完成熱交換，溫 度降至90°C，由主風(fēng)機(jī)6壓入排氣筒7排入大氣。同時(shí)，循環(huán)水通過(guò)換熱器給水泵9驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入安裝于蓄熱交換室5內(nèi)的分離套管式熱管換熱器8中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器11內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池10，開(kāi)始新一輪循環(huán)。低沸點(diǎn)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵14驅(qū)動(dòng)，在翅片式蒸發(fā)器11 中吸收汽水混合物的熱量，變成飽和蒸汽，通過(guò)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， 可經(jīng)過(guò)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)液體加壓后送入翅片式蒸發(fā)器11中，開(kāi)始新一輪循環(huán)。從冷卻塔17過(guò)來(lái)的循環(huán)水通過(guò)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(kāi)始新一輪循環(huán)。
所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為R227ea，進(jìn)入低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為2. 2MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為O. 45MPa時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為3250KW，朗肯循環(huán)效率為16. 2%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為90°C。
采用先除塵后余熱發(fā)電裝置，即先將高溫含塵煙氣進(jìn)入耐高溫碳鎢復(fù)合材料濾芯除塵器凈化，除塵器中的碳鎢復(fù)合材料濾芯，一般能夠承受800°C左右的長(zhǎng)期工作溫度，最高能承受850°C的高溫，且能承受高溫大顆粒的沖刷，因此可以直接凈化高溫?zé)煔?，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，分離套管式熱管換熱器不會(huì)產(chǎn)生灰塵的堵塞，提高了換熱效率，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
本發(fā)明的最大特點(diǎn)是采用先除塵后余熱回收，將熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能。以150t/ h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(shuō)明如下
序號(hào)比較項(xiàng)目常規(guī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)本發(fā)明的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) I處理風(fēng)量 (XlO4 Nm3 / h)352原始煙氣溫度(°c)I50 IOOO3系統(tǒng)全壓(Pa)6500 75003200 35004排放濃度(mg / Nm3 )50105發(fā)電量(KW/ h)無(wú)32506余熱降溫設(shè)施鋼耗(t)12005007主電機(jī)能耗(KW)6304008除塵器折算鋼耗(t)4503809年度總排放(kg)450080010年度總能耗(KW.H)3200000204000011占地面積(mXm)42X4825X3012清、卸、輸灰設(shè)備多、堵、耗能無(wú)
注按年工作330日計(jì)算。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明方法可最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，分離套管式熱管換熱器無(wú)須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)可降低煙氣的排放溫度，并且不影響電爐煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)，還能得到好的環(huán)保效果，排放的粉塵濃 度10mg/Nm3。裝置投資低、運(yùn)行能耗低。
權(quán)利要求
1.電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)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750°c ;經(jīng)過(guò)燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入高溫除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3。然后進(jìn)入蓄熱交換室，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，完成熱交換，溫度降至90°C，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣。同時(shí)，循環(huán)水通過(guò)換熱器給水泵驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入安裝于蓄熱交換室內(nèi)的分離套管式熱管換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入翅片式蒸發(fā)器內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開(kāi)始新一輪循環(huán)。低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵驅(qū)動(dòng)，在翅片式蒸發(fā)器中吸收汽水混合物的熱量，變成飽和蒸汽，通過(guò)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(guò)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)液體加壓后送入翅片式蒸發(fā)器中，開(kāi)始新一輪循環(huán)。從冷卻塔過(guò)來(lái)的循環(huán)水通過(guò)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(kāi)始新一輪循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方法，其特征在于所述高溫除塵器為耐高溫碳鎢復(fù)合材料濾芯除塵器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵方法，其特征在于采用R227ea為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
全文摘要
電爐高含塵煙氣有機(jī)朗肯循環(huán)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(guò)燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入高溫除塵器，再進(jìn)入蓄熱交換室，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚儆芍黠L(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣。同時(shí)，循環(huán)水進(jìn)入熱管換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)，放出熱量。有機(jī)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵，在蒸發(fā)器中吸收熱量，變成飽和蒸汽，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。其特征在于高溫除塵器為耐高溫碳鎢復(fù)合材料濾芯除塵器。其特征在于采用R227ea為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本發(fā)明采用先除塵后余熱回收，將熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，換熱器不會(huì)堵塞，提高了換熱效率，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
文檔編號(hào)F27D17/00GK103017549SQ20111028952
公開(kāi)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)明者顧榮秀 申請(qǐng)人:無(wú)錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>