專利名稱:電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(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:
本實用新型屬于電爐除塵余熱發(fā)電領(lǐng)域,涉及電爐煙氣的除塵及余熱發(fā)電。
背景技術(shù):
電爐煉鋼煙氣溫度很高,經(jīng)捕集后進入管道的溫度一般在1000°C左右,粉塵濃度達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。目前通常采用先換熱降溫(換熱降溫方式有機力冷卻器換熱、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1、機力冷卻器換熱后除塵降溫效果差,進口煙氣溫度不宜大于450°C,降溫范圍有限,機冷器管壁容易堵灰,造成燒布袋,系統(tǒng)無法正常運行。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,粘而細的粉塵即使在光管的熱管元件上也會出現(xiàn)積灰、堵塞現(xiàn)象,對于環(huán)向翅片管的熱管元件積灰、堵塞更加嚴重, 同時為了防止結(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,更為嚴重的是由于余熱鍋爐堵灰,系統(tǒng)運行不穩(wěn)定,造成冶煉生產(chǎn)無法正常進行,被迫停產(chǎn)檢修。由于以上缺點,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,但由于粉塵細而粘,并且粉塵量大,每生產(chǎn)1噸鋼就會產(chǎn)生35kg粉塵,這些清灰方式收效甚微,無法從根本上解決積灰、堵塞問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備。該專用裝置不僅能最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能,拖動除塵風(fēng)機,同時可降低煙氣的排放溫度,達到好的環(huán)保效果,并且不影響電爐煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù),還能得到很好的除塵效果,排放的粉塵濃度小于10mg/Nm3。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備,包括由管路依次連接的電爐、引風(fēng)機、排氣筒,其特征在于所述電爐和引風(fēng)機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室,所述高溫除塵器中設(shè)置有碳鎢濾芯,所述蓄熱室內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器,分離套管式熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接,分離套管式熱管換熱器的熱水出口接翅片式蒸發(fā)器的熱水進口,翅片式蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池,循環(huán)水池與換熱器給水泵連接,構(gòu)成一個回路。翅片式蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接,翅片式蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與汽輪機的上部法蘭接口連接,低沸點工質(zhì)汽輪機的下部接口通過管道與管殼式冷凝器的進氣口連接, 管殼式冷凝器的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵的低壓進口端連接,低沸點工質(zhì)汽輪機與三相發(fā)電機連接,管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接,管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔,冷卻塔與循環(huán)水泵連接,構(gòu)成另一個回路。其進一步特征在于采用R401C為循環(huán)有機工質(zhì)。本實用新型有益效果是由于本實用新型余熱發(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)計很??;而且無須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施;體積減小,同時維護量減小,也延長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,本實用新型具有如下優(yōu)點、經(jīng)濟效果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.滿足循環(huán)經(jīng)濟的要求,符合節(jié)能減排的國家政策。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),從而降低了造價及運行費用。5.采用耐高溫碳鎢濾芯除塵器,排放濃度彡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,本方案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,裝置運行穩(wěn)定能耗低。
圖1是本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。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.蓄熱室,6.風(fēng)機,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.低沸點工質(zhì)汽輪機,13.三相發(fā)電機,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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型中電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備包括燃燒沉降室3、高溫除塵器4、蓄熱室5、主風(fēng)機6、排氣筒7,所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫除塵器4、蓄熱室5、主風(fēng)機6、排氣筒7,所述高溫除塵器4中設(shè)置有碳鎢濾芯,所述蓄熱室5內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器8,分離套管式熱管換熱器8的冷水進口與換熱器給水泵9連接,分離套管式熱管換熱器8的熱水出口接翅片式蒸發(fā)器11的熱水進口,翅片式蒸發(fā)器11的冷水出口接循環(huán)水池10,循環(huán)水池10與換熱器給水泵9連接,構(gòu)成一個回路。 翅片式蒸發(fā)器11的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵14的高壓出口端連接,翅片式蒸發(fā)器11的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與汽輪機12的上部法蘭接口連接,低沸點工質(zhì)汽輪機12的下部接口通過管道與管殼式冷凝器16的進氣口連接,管殼式冷凝器16的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵14的低壓進口端連接,低沸點工質(zhì)汽輪機12與三相發(fā)電機13連接,管殼式冷凝器16 的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵15連接,管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔17,冷卻塔 17與循環(huán)水泵15連接,構(gòu)成另一個回路。所述低沸點工質(zhì)為R401C,進入低沸點工質(zhì)汽輪機的工質(zhì)壓力為2. 2MPa,膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0. 45MPa時,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80°C。[0023]采用先除塵后余熱發(fā)電裝置,即先將高溫含塵煙氣進入碳鎢濾芯除塵器凈化,除塵器中的碳鎢濾芯,一般能夠承受1000°c左右的長期工作溫度,最高能承受1200°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小于10mg/Nm3成為潔凈煙氣,不需要處理灰塵的堵塞、清灰等問題。本實用新型的工作過程150t/h電爐1內(nèi)排煙氣流量35X 104Nm3/h,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(dāng)混入冷風(fēng),最終燃燼一氧化碳氣體,由燃燒沉降室3出來的煙氣進入高溫除塵器4,經(jīng)除塵后粉塵濃度小于10mg/Nm3。然后進入蓄熱室5,高溫?zé)煔夥懦鰺崃?,溫度降?0°C左右,由主風(fēng)機6壓入排氣筒7排入大氣。同時,循環(huán)水通過換熱器給水泵9驅(qū)動,進入安裝于蓄熱室 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)力推動下進入翅片式蒸發(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,開始新一輪循環(huán)。低沸點工質(zhì)通過工質(zhì)泵14驅(qū)動,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,通過調(diào)壓閥后,工質(zhì)蒸汽在低沸點工質(zhì)汽輪機12內(nèi)膨脹做功,并帶動三相發(fā)電機13發(fā)電。從低沸點工質(zhì)汽輪機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)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng),或直接送給用電設(shè)備使用。該設(shè)備的最大特點是采用先除塵后余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱。以150t/h
電爐除塵為例,本實用新型流程與常規(guī)余熱利用后除塵比較說明如下
序號比較項目常規(guī)裝置本裝置1處理風(fēng)量 (XlO4 Nm3 / h)352原始煙氣溫度(°C)150-10003系統(tǒng)全壓(Pa)6500 75003200 35004排放濃度Ong / Nm3 )-50-105發(fā)電量(KW/ h)無32506余熱降溫設(shè)施鋼耗(t) 12005007主電機能耗(KW)-630 4008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、耗能無注按年工作330日計算。由此可見,本實用新型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須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施,延長了設(shè)備的使用壽命,同時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,排放的粉塵濃度小于10mg/Nm3。裝置投資低、運行能耗低。
權(quán)利要求1.一種電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備,包括由管路依次連接的電爐、引風(fēng)機、排氣筒,其特征在于所述電爐和引風(fēng)機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備,其特征在于所述高溫除塵器中設(shè)置有碳鎢濾芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備,其特征在于所述蓄熱室內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器,分離套管式熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接,分離套管式熱管換熱器的熱水出口接翅片式蒸發(fā)器的熱水進口, 翅片式蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池,循環(huán)水池與換熱器給水泵連接,構(gòu)成一個回路,翅片式蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接,翅片式蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與汽輪機的上部法蘭接口連接,低沸點工質(zhì)汽輪機的下部接口通過管道與管殼式冷凝器的進氣口連接,管殼式冷凝器的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵的低壓進口端連接,低沸點工質(zhì)汽輪機與三相發(fā)電機連接,管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接, 管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔,冷卻塔與循環(huán)水泵連接,構(gòu)成另一個回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備,其特征在于采用R401C為循環(huán)有機工質(zhì)。
專利摘要一種電爐高含塵煙氣有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備,包括由管路依次連接的電爐、引風(fēng)機、排氣筒,其特征在于所述電爐和引風(fēng)機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室,所述高溫除塵器中設(shè)置有碳鎢濾芯,所述蓄熱室內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器,換熱器冷水進口與給水泵連接,熱水出口接翅片式蒸發(fā)器。蒸發(fā)器工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵連接,出口端與汽輪機連接,汽輪機一端與冷凝器連接,另一端與發(fā)電機連接,冷凝器一端與工質(zhì)循環(huán)泵連接,另一端與循環(huán)水泵連接,冷凝器出口接冷卻塔。其進一步特征在于采用R401C為循環(huán)有機工質(zhì)。本實用新型可最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能,換熱器無須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施,延長了設(shè)備的使用壽命,環(huán)保效果好。
文檔編號F01K25/10GK202145100SQ201120254768
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者顧榮秀 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)保科技有限公司