帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法
【專利摘要】帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于：電爐煙氣由第四孔排出，經水冷滑套混入冷風，進入沉降室，進入蓄熱均溫器，進入均流蓄熱室中，經降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入除塵器，經除塵后由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水從換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物進入蒸發(fā)器內，放出熱量，有機工質液體，吸收汽水混合物的熱量，變成工質蒸汽，在帶補汽口有機透平內膨脹做功，并帶動發(fā)電機發(fā)電。其特征在于：采用R717為循環(huán)有機工質。本發(fā)明方法可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉化為高品位電能，其熱效率比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高25～30％，環(huán)保效果好。
【專利說明】帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，具體地說是能最大限度地回收煙氣中的熱能轉化為高品位電能，又能改善除塵能力，屬于電爐除塵【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在現有技術中電爐煙氣的凈化裝置為電爐煙氣發(fā)生設備、余熱利用設施、除塵器通過管路依次連接。
[0003]目前通常采用的余熱利用設施:水列管余熱鍋爐、蓄熱式余熱鍋爐來回收電爐煙氣的余熱，產生飽和蒸汽等。由于電爐煙氣溫度劇烈波動，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運用于電爐煙氣的余熱回收。目前，蓄熱式余熱鍋爐已經成功運用到電爐煙氣余熱回收中，但由于換熱管的固有缺陷(造價高、不抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得蓄熱式余熱鍋爐在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。
[0004]同時，由于電爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱系統(tǒng)就必須設計得足夠大，確保高溫煙氣也能有效冷卻。但實際蒸汽產量卻遠低于余熱系統(tǒng)的最大蒸發(fā)量，出現大馬拉小車的局面。這就相對減少了余熱系統(tǒng)的經濟價值，增加了余熱系統(tǒng)的投資。
【發(fā)明內容】
[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，通過該方法不僅能高效地冷卻高溫煙氣，還能最大限度地回收煙氣中的熱能轉化為高品位電能，拖動除塵風機，同時可降低煙氣的排放溫度，改善除塵能力，并且不影響電爐生產的穩(wěn)定和連續(xù)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0007]帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明電爐內排煙氣由第四孔排出，經水冷滑套混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是:降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，經過燃燒沉降室的煙氣進入蓄熱均溫器，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳鐵復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鐵復合材料蓄熱體設置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳鐵復合材料蓄熱體之間，通過蓄熱均溫器中碳鐵復合材料蓄熱體對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至100°c左右，經降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入除塵器，經除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵驅動，進入安裝于均流蓄熱室內的熱管式換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度180°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器中放出熱量，溫度降至110°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至80°C，再進入低壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至50°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開始新一輪循環(huán)，同時，經過冷凝的有機工質液體，經過低壓級工質加壓泵的驅動，先在低壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平的低壓補汽口，另一路經中壓級工質加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平的中壓補汽口，另一路經高壓級工質加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成高壓級工質蒸汽，經管道進入帶補汽口有機透平的高壓進汽缸，工質蒸汽在帶補汽口有機透平內膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機發(fā)電，系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經過調壓后并入廠內電網，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質加壓泵將工質液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
[0008]其進一步特征在于:采用R717為循環(huán)有機工質。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:由于蓄熱均溫器可對煙氣溫度削峰填谷，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)電設備。
[0010]本發(fā)明與單級單壓有機朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，本發(fā)明在有機工質高、中、低蒸發(fā)器里采用多級蒸發(fā)的措施，利用熱水的低溫段(進口 80°C，出口 50°C )加熱工質產生低壓工質蒸汽，進入有機透平的低壓補汽口膨脹做功，利用熱水的中溫段(進口 110°C，出口80°C )加熱工質產生中壓工質蒸汽，進入有機透平的中壓補汽口膨脹做功，利用飽和水蒸汽的高溫段(進口 180°C，出口 110°C )加熱工質產生高壓工質蒸汽，進入有機透平的高壓缸膨脹做功，實現余熱流對有機工質的梯級分壓加熱，這樣就在各級受熱面中減少了余熱流與工質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的熵增，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高25?30%，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格最低的滌綸針刺氈布袋，降低了投資及運行費用，排放濃度低，可以確保排放粉塵濃度在10mg/Nm3。
[0011]本發(fā)明與已有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0012]1.蓄熱均溫器可對煙氣溫度削峰填谷，降低煙氣的最高溫度、減小煙氣溫度的波動幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；
[0013]2.采用多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高25?30% ;
[0014]3.通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求；
[0015]4.工質儲液罐,可確保工質循環(huán)泵連續(xù)加壓；
[0016]5.熱管換熱器不積灰,不堵塞,延長設備的使用壽命；
[0017]6.提高余熱發(fā)電裝置效率；
[0018]7.減少余熱發(fā)電裝置投資；
[0019]8.運行能耗低，凈化效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是實現本發(fā)明的工藝流程圖。
[0021]圖中:1.電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.外排管道，5.蓄熱均溫器，6.煙氣進口，7.碳鐵復合材料蓄熱體，8.灰斗，9.聲波清灰裝置，10.煙氣出口，11.均流蓄熱室，
12.熱管式換熱器，13.增壓風機，14.除塵器，15.主風機，16.排氣筒，17.換熱器給水泵，18.循環(huán)水池，19.低壓級蒸發(fā)器，20.中壓級蒸發(fā)器，21.高壓級蒸發(fā)器，22.低壓級工質加壓泵，23.中壓級工質加壓泵，24.高壓級工質加壓泵，25.儲液罐，26.帶補汽口有機透平，27.三相發(fā)電機，28.循環(huán)水泵，29.管殼式冷凝器，30.溴化鋰吸收式制冷機。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述:
[0023]如圖1所示:本發(fā)明帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法步驟如下:
[0024]100t/h電爐I內排煙氣流量30 X 104Nm3/h，溫度820°C，含塵濃度15g/Nm3由第四孔排出，經水冷滑套2混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室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，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，經過燃燒沉降室3的煙氣進入蓄熱均溫器5，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進口 6、碳鐵復合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳鐵復合材料蓄熱體7設置于煙氣進口 6和煙氣出口 10之間，所述聲波清灰裝置9分段布置于碳鐵復合材料蓄熱體7之間，通過蓄熱均溫器5中碳鐵復合材料蓄熱體7對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室11中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至100°C左右，經降溫的煙氣由增壓風機13出來與連接在電爐I上方的外排管道4出來的煙氣混合一并進入除塵器14，經除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機15壓入排氣筒16排入大氣。同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵17驅動，進入安裝于均流蓄熱室11內的熱管式換熱器12中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度180°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器21中放出熱量，溫度降至110°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器20中放出熱量，水溫降至80°C，再進入低壓級蒸發(fā)器19中放出熱量，水溫降至50°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池18，開始新一輪循環(huán)，同時，經過冷凝的有機工質液體，經過低壓級工質加壓泵22的驅動，先在低壓級蒸發(fā)器19中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平26的低壓補汽口，另一路經中壓級工質加壓泵23加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器20中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平26的中壓補汽口，另一路經高壓級工質加壓泵24加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器21中吸收余熱載體的熱量，變成高壓級工質蒸汽，經管道進入帶補汽口有機透平26的高壓進汽缸，工質蒸汽在帶補汽口有機透平26內膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機27發(fā)電，系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經過調壓后并入廠內電網，或直接送給用電設備使用。從帶補汽口有機透平26排出的工質蒸汽由管殼式冷凝器29冷凝為飽和液體，進入儲液罐25，儲液罐25可確保低壓級工質加壓泵22連續(xù)加壓，再由低壓級工質加壓泵22將工質液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器19中，開始新一輪循環(huán)。從管殼式冷凝器29出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機30冷卻，冷卻水的溫度降至10~15°C，滿足工質蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經循環(huán)水泵28送入管殼式冷凝器29中，開始新一輪循環(huán)。
[0025]所述低沸點有機工質為R717，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.65MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為0.85MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為1.95MPa，膨脹做功后的工質壓力為0.20MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為3000KW，朗肯循環(huán)效率為25%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為100°C。
[0026]本發(fā)明的最大特點是采用多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻從管殼式冷凝器出來的循環(huán)冷卻水，冷卻水的溫度降至10~15°C，滿足工質蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求。
[0027]以100t/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，說明如下:
【權利要求】
1.帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明電爐內排煙氣由第四孔排出，經水冷滑套混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是:降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，經過燃燒沉降室的煙氣進入蓄熱均溫器，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳鐵復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鐵復合材料蓄熱體設置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳鐵復合材料蓄熱體之間，通過蓄熱均溫器中碳鐵復合材料蓄熱體對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至100°c左右，經降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入除塵器，經除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵驅動，進入安裝于均流蓄熱室內的熱管式換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度180°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器中放出熱量，溫度降至110°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至80°C，再進入低壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至50°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開始新一輪循環(huán)，同時，經過冷凝的有機工質液體，經過低壓級工質加壓泵的驅動，先在低壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平的低壓補汽口，另一路經中壓級工質加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平的中壓補汽口，另一路經高壓級工質加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載體的熱量，變成高壓級工質蒸汽，經管道進入帶補汽口有機透平的高壓進汽缸，工質蒸汽在帶補汽口有機透平內膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機發(fā)電，系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經過調壓后并入廠內電網，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質加壓泵將工質液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
2.根據權利要求1所述的帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于:采用R717為循環(huán)有機工質。
【文檔編號】F01K11/02GK104075579SQ201310130468
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權日:2013年3月28日
【發(fā)明者】王逸萍 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>