專利名稱：電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中電爐煙氣的凈化裝置為電爐煙氣發(fā)生設(shè)備、余熱利用設(shè)施、除塵器通過(guò)管路依次連接。[0003]目前通常采用的余熱利用設(shè)施水列管余熱鍋爐、熱管式余熱回收裝置來(lái)回收電爐煙氣的余熱，產(chǎn)生飽和蒸汽等。由于電爐煙氣溫度劇烈波動(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，熱管式余熱回收裝置已經(jīng)成功運(yùn)用到電爐煙氣余熱回收中，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。[0004]同時(shí)，由于電爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，波幅大，余熱系統(tǒng)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)低于余熱系統(tǒng)的最大蒸發(fā)量，出現(xiàn)大馬拉小車的局面。這就相對(duì)減少了余熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，增加了余熱系統(tǒng)的投資。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，其不僅能高效地冷卻高溫?zé)煔猓€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(dòng)除塵風(fēng)機(jī)，同時(shí)可降低煙氣的排放溫度，改善除塵能力，并且不影響電爐煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是其包括燃燒沉降室、余熱換熱器、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過(guò)管道順序連接余熱換熱器、 除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述余熱換熱器內(nèi)安裝有低壓級(jí)蒸發(fā)器、中壓級(jí)蒸發(fā)器、高壓級(jí)蒸發(fā)器，低壓級(jí)蒸發(fā)器的進(jìn)口端與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的高壓出口端連接，低壓級(jí)蒸發(fā)器的出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口連接，另一路與中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的進(jìn)口端連接，中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的出口端連接中壓級(jí)蒸發(fā)器，中壓級(jí)蒸發(fā)器的出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口連接，另一路與高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的進(jìn)口端連接，高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的出口端連接高壓級(jí)蒸發(fā)器，高壓級(jí)蒸發(fā)器的出口端經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的高壓進(jìn)汽缸連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的下部接口通過(guò)管道與冷凝器的進(jìn)氣口連接，冷凝器的液相出口通過(guò)管道與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的低壓進(jìn)口端連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平與三相發(fā)電機(jī)連接，冷凝器的一個(gè)端部法蘭接口與水泵連接，冷凝器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路。[0007]其進(jìn)一步特征在于采用R15M為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。[0008]本實(shí)用新型的上述結(jié)構(gòu)中，余熱發(fā)電裝置替代水列管余熱鍋爐、熱管式余熱回收裝置等設(shè)備組合，既簡(jiǎn)化了系統(tǒng)配置，又可以最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，拖動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)，同時(shí)可降低煙氣的排放溫度，改善除塵能力，達(dá)到節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)的目的。[0009]本實(shí)用新型的有益效果是該發(fā)電設(shè)備與單級(jí)單壓有機(jī)朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，該發(fā)電設(shè)備在有機(jī)工質(zhì)余熱換熱器里采用多級(jí)蒸發(fā)的措施，利用電爐煙氣余熱的低溫段加熱產(chǎn)生低壓蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口膨脹做功；利用電爐煙氣余熱的中溫段加熱產(chǎn)生中壓蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口膨脹做功；利用電爐煙氣余熱的高溫段加熱產(chǎn)生高壓蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的高壓缸膨脹做功；實(shí)現(xiàn)電爐煙氣余熱對(duì)有機(jī)工質(zhì)的梯級(jí)分壓加熱，這樣就在各級(jí)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(lái)的熵增，可在單級(jí)蒸發(fā)有機(jī)朗肯循環(huán)熱效率的基礎(chǔ)上提高 10 20%，降低了煙氣的排放溫度，由于煙氣的排放溫度可以維持在100°C，布袋除塵器中的濾料可選用價(jià)格最低的滌綸針刺氈布袋，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在10mg/Nm3。


[0010]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖1中1.電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.余熱換熱器，5.除塵器，6.主風(fēng)機(jī)，7.排氣筒，8.低壓級(jí)蒸發(fā)器，9.中壓級(jí)蒸發(fā)器，10.高壓級(jí)蒸發(fā)器，11.低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵，12.中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵，13.高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵，14.帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平，15.三相發(fā)電機(jī)，16.水泵，17.冷凝器，18.冷卻塔。
具體實(shí)施方式
[0012]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。[0013]本實(shí)用新型中電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備包括燃燒沉降室3、余熱換熱器4、除塵器5、主風(fēng)機(jī)6、排氣筒7，所述燃燒沉降室通過(guò)管道順序連接余熱換熱器4、除塵器5、主風(fēng)機(jī)6、排氣筒7，所述余熱換熱器4內(nèi)安裝有低壓級(jí)蒸發(fā)器8、中壓級(jí)蒸發(fā)器9、高壓級(jí)蒸發(fā)器10，低壓級(jí)蒸發(fā)器8的進(jìn)口端與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵11的高壓出口端連接，低壓級(jí)蒸發(fā)器8的出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的低壓補(bǔ)汽口連接，另一路與中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵12的進(jìn)口端連接，中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵12的出口端連接中壓級(jí)蒸發(fā)器9，中壓級(jí)蒸發(fā)器9的出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的中壓補(bǔ)汽口連接，另一路與高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵13的進(jìn)口端連接，高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵13的出口端連接高壓級(jí)蒸發(fā)器10，高壓級(jí)蒸發(fā)器10的出口端經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的高壓進(jìn)汽缸連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的下部接口通過(guò)管道與冷凝器17的進(jìn)氣口連接，冷凝器17的液相出口通過(guò)管道與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵11的低壓進(jìn)口端連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14與三相發(fā)電機(jī)15連接，冷凝器17的一個(gè)端部法蘭接口與水泵16連接，冷凝器17的另一個(gè)端部接冷卻塔18，冷卻塔18與水泵16連接，構(gòu)成一個(gè)回路。[0014]所述低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)為R152a，三級(jí)蒸發(fā)，低壓級(jí)蒸發(fā)壓力為0. 352MPa,中壓級(jí)蒸發(fā)壓力為1. 151MPa，高壓級(jí)蒸發(fā)壓力為2. 25MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0.時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為19%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為100°C。[0015]本實(shí)用新型的工作過(guò)程90t/h煉鋼電爐1內(nèi)排煙氣流量20 X 104NmVh，溫度 1000°C，含塵濃度25g/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650°C，由燃燒沉降室3出來(lái)的煙氣進(jìn)入余熱換熱器4，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚瓿蔁峤粨Q，溫度降至100°C，直接進(jìn)入除塵器5，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3。由主風(fēng)機(jī)6壓入排氣筒7排入大氣。同時(shí)，經(jīng)過(guò)冷凝的有機(jī)工質(zhì)液體，經(jīng)過(guò)低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵11的驅(qū)動(dòng)，先在安裝于余熱換熱器4內(nèi)的低壓級(jí)蒸發(fā)器8中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級(jí)工質(zhì)蒸汽；一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的低壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵12加壓后，進(jìn)入中壓級(jí)蒸發(fā)器9中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級(jí)工質(zhì)蒸汽；一路經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的中壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵13加壓后，進(jìn)入高壓級(jí)蒸發(fā)器10中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級(jí)工質(zhì)蒸汽；經(jīng)管道進(jìn)入帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14的高壓進(jìn)汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級(jí)有機(jī)透平14內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)15發(fā)電。從帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平14排出的工質(zhì)蒸汽由冷凝器17冷凝為飽和液體，再由低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵11將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級(jí)蒸發(fā)器8中，開(kāi)始新一輪循環(huán)。從冷卻塔18過(guò)來(lái)的循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水泵16驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入冷凝器17中吸收熱量，在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入冷卻塔18內(nèi)，放出熱量， 變成低溫水，開(kāi)始新一輪循環(huán)。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。[0016]該設(shè)備的最大特點(diǎn)是采用多級(jí)蒸發(fā)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來(lái)回收電爐煙氣的余熱。以90t/h煉鋼電爐余熱回收及除塵工藝為例，本實(shí)用新型流程與常規(guī)余熱利用后除塵比較，說(shuō)明如下:[0017]序號(hào)比較項(xiàng)目常規(guī)裝置本裝置1處理風(fēng)量 (XlO4NmVh)202原始煙氣溫度(°c)100 10003系統(tǒng)全壓(Pa)6500 75003500 40004排放濃度(mg/Nm3)50105余熱利用量產(chǎn)蒸汽量3t/h (蒸汽壓力0.8MPa) 折算人民幣300元/h發(fā)電量2000 KW/h 折算人民幣1000元/h6余熱利用率4%19%7余熱設(shè)施鋼耗(t)9003008主電機(jī)能耗(KW)4503009除塵器折算鋼耗(t)33028010年度總排放(kg)300060011年度總能耗(KW.H)24000001540000[0018]注按年工作330日計(jì)算。[0019]由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型煙塵排放濃度低，裝置投資低、運(yùn)行能耗低，凈化效果好。5[0020] 本實(shí)用新型可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉(zhuǎn)化為高品位電能，其效率比單級(jí)蒸發(fā)有機(jī)朗肯循環(huán)提高10 20%，還能達(dá)到好的環(huán)保效果。
權(quán)利要求1.一種電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、余熱換熱器、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過(guò)管道順序連接余熱換熱器、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述余熱換熱器內(nèi)安裝有低壓級(jí)蒸發(fā)器、中壓級(jí)蒸發(fā)器、高壓級(jí)蒸發(fā)器，低壓級(jí)蒸發(fā)器的進(jìn)口端與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的高壓出口端連接，低壓級(jí)蒸發(fā)器的出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口連接，另一路與中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的進(jìn)口端連接，中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的出口端連接中壓級(jí)蒸發(fā)器，中壓級(jí)蒸發(fā)器的出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口連接，另一路與高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的進(jìn)口端連接，高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的出口端連接高壓級(jí)蒸發(fā)器，高壓級(jí)蒸發(fā)器的出口端經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的高壓進(jìn)汽缸連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平的下部接口通過(guò)管道與冷凝器的進(jìn)氣口連接，冷凝器的液相出口通過(guò)管道與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵的低壓進(jìn)口端連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平與三相發(fā)電機(jī)連接，冷凝器的一個(gè)端部法蘭接口與水泵連接，冷凝器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，其特征在于采用R15M為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
專利摘要一種電爐煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、余熱換熱器、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過(guò)管道順序連接余熱換熱器、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述余熱換熱器內(nèi)安裝有低壓級(jí)蒸發(fā)器、中壓級(jí)蒸發(fā)器、高壓級(jí)蒸發(fā)器，蒸發(fā)器一端與工質(zhì)加壓泵連接，另一端與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平一端與冷凝器連接，另一端與發(fā)電機(jī)連接，冷凝器一端與工質(zhì)加壓泵連接，另一端與水泵連接，冷凝器出口接冷卻塔。其進(jìn)一步特征在于采用R152a為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本余熱發(fā)電設(shè)備可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉(zhuǎn)化為高品位電能，其效率比單級(jí)蒸發(fā)有機(jī)朗肯提高10～20％，還能達(dá)到好的環(huán)保效果。
文檔編號(hào)F27D17/00GK202254894SQ20112039513
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者馮建新 申請(qǐng)人:無(wú)錫市廣運(yùn)環(huán)保機(jī)械有限公司