專利名稱：一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法，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，屬于鐵合金爐除塵技 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(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂驮O(shè)備散熱帶走了大量 能量。由于鐵合金爐煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進(jìn)入管道的溫度一般在900°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)。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)用于鐵合金爐煙氣的余熱回收。目前，熱管 換熱器已經(jīng)成功運(yùn)用到鐵合金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(wèn)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(wú)法正常進(jìn)行，被迫停產(chǎn)檢修。
同時(shí)，由于鐵合金爐煙氣溫度波動(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(wèn)題，本發(fā)明提供了一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方 法，通過(guò)該方法不僅能有效降低鐵合金爐煙氣溫度波動(dòng)幅度，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8mg/Nm3，并且不影響鐵合金爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于本發(fā)明鐵合金 爐煙氣由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風(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650°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8mg/Nm3。經(jīng)除塵的高溫?zé)煔膺M(jìn)入蓄熱均溫器，通過(guò)蓄熱均 溫器中碳化硅復(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)入集氣室中，高溫?zé)?氣放出熱量，完成熱交換，溫度降至80°C左右，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)入安裝于集氣室內(nèi)的一次表面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)入管殼式蒸發(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)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵驅(qū)動(dòng)，在管殼式蒸發(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 由銅肋板式冷凝器冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵將工質(zhì)液體加壓后送入管殼式蒸發(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)入銅肋板式冷凝器中吸收 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鐵復(fù)合材料濾芯除塵器。
更進(jìn)一步特征在于本發(fā)明采用R152a為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果是由于鐵合金爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣 通過(guò)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(guò)蓄熱均溫器的煙氣進(jìn)換熱器，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； 同時(shí)，由于本發(fā)明的換熱器放置在除塵器后，熱源煙氣含塵量低，設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)可不予考 慮，因此可以將換熱核心單元翅片間距設(shè)計(jì)很小；而且無(wú)須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施；余熱利 用設(shè)施體積減小，同時(shí)維護(hù)量減小，也延長(zhǎng)了換熱器的使用壽命，粉塵排放濃度更低。
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(wèn)題；
3、換熱器不積灰，不堵塞；
4、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；
5、提高余熱發(fā)電裝置效率；
6、減少余熱發(fā)電裝置投資；
7、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)明一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法的工藝流 程圖。
圖中，1.鐵合金爐，2.水冷煙道，3.燃燒沉降室，4.高溫除塵器，5.蓄熱均溫器， 6.煙氣進(jìn)口，7.碳化硅復(fù)合材料蓄熱體，8.灰斗，9.激波清灰裝置，10.煙氣出口，11.集氣 室，12. —次表面換熱器,13.換熱器給水泵，14.循環(huán)水池，15.管殼式蒸發(fā)器,16.低沸點(diǎn)工 質(zhì)汽輪機(jī)，17.三相發(fā)電機(jī)，18.工質(zhì)循環(huán)泵，19.循環(huán)水泵，20.銅肋板式冷凝器，21.冷卻 塔，22.主風(fēng)機(jī)，23.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)明一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法步驟如 下30000KVA鐵合金爐I煙氣流量20X 104Nm3/h，溫度900°C，含塵濃度35g/Nm3由爐內(nèi)排 出，經(jīng)水冷煙道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650°C;經(jīng)過(guò)燃燒沉降室的煙氣進(jìn)入高溫除塵器4，經(jīng)除塵后粉塵濃度8mg/Nm3。經(jīng)除塵的高溫?zé)煔膺M(jìn)入蓄熱均溫器5，通過(guò)蓄熱均溫器5中碳化硅復(fù)合材料蓄熱體7對(duì)高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進(jìn)入集氣室11中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚?完成熱交換，溫度降至80°C，由主風(fēng)機(jī)22壓入排氣筒23排入大氣。同時(shí)，循環(huán)水通過(guò)換熱器給水泵13驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入安裝于集氣室11內(nèi)的一次表面換熱器12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)入管殼式蒸發(fā)器15內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池14，開(kāi)始新一輪循環(huán)。低沸點(diǎn)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵18驅(qū)動(dòng)，在管殼式蒸發(fā)器15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)16內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)17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) 16排出的工質(zhì)蒸汽由銅肋板式冷凝器20冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵18將工質(zhì)液體加壓后送入管殼式蒸發(fā)器15中，開(kāi)始新一輪循環(huán)。從冷卻塔21過(guò)來(lái)的循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水泵19 驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入銅肋板式冷凝器20中吸收熱量，在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入冷卻塔21內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，開(kāi)始新一輪循環(huán)。
所述蓄熱均溫器5包括煙氣進(jìn)口 6、碳化硅復(fù)合材料蓄熱體7、激波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳化硅復(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， 所述激波清灰裝置9分段布置于蓄熱體7之間。
所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為R152a，進(jìn)入低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為2. 5MPa，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2000KW，朗肯循環(huán)效率為16. 5%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。
采用先除塵后余熱回收裝置，即先將高溫含塵煙氣進(jìn)入碳鐵復(fù)合材料濾芯除塵器凈化，除塵器中的碳鐵復(fù)合材料濾芯，一般能夠承受700°C左右的長(zhǎng)期工作溫度，最高能承受800°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)煔猓恍枰鋈魏晤A(yù)處理。凈化后的粉塵濃度降至8mg/Nm3成為潔凈煙氣，余熱發(fā)電裝置不需要處理灰塵的堵塞、清灰等問(wèn)題。
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(guò)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)化為高品位電能。以30000KVA鐵合金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
權(quán)利要求
1.一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于本發(fā)明鐵合金爐煙氣由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風(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650°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8mg/Nm3。經(jīng)除塵的高溫?zé)煔膺M(jìn)入蓄熱均溫器，通過(guò)蓄熱均溫器中碳化硅復(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)入集氣室中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，完成熱交換，溫度降至80°C左右，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)入安裝于集氣室內(nèi)的一次表面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)入管殼式蒸發(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)工質(zhì)通過(guò)工質(zhì)泵驅(qū)動(dòng)，在管殼式蒸發(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)蒸汽由銅肋板式冷凝器冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵將工質(zhì)液體加壓后送入管殼式蒸發(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)入銅肋板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所述的一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于所述高溫除塵器為耐高溫碳鐵復(fù)合材料濾芯除塵器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于采用R152a為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
全文摘要
一種帶有蓄熱均溫器的鐵合金爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于鐵合金爐內(nèi)煙氣排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風(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)入蓄熱均溫器，經(jīng)過(guò)蓄熱均溫的煙氣進(jìn)入集氣室，煙氣放出熱量，由主風(fēng)機(jī)壓入排氣筒排入大氣。同時(shí)，循環(huán)水進(jìn)入換熱器吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物進(jìn)蒸發(fā)器，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鐵復(fù)合材料濾芯除塵器。其特征在于采用R152a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)F27D17/00GK103016073SQ20111028953
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)明者陸耀忠 申請(qǐng)人:無(wú)錫市東優(yōu)環(huán)保科技有限公司