專利名稱：冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電及除塵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中冶金爐煙氣的凈化裝置為冶金爐煙氣發(fā)生設(shè)備、余熱利用設(shè)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(shè)施水列管余熱鍋爐、蓄熱式余熱鍋爐來回收冶金爐煙氣的余熱，產(chǎn)生飽和蒸汽等。由于冶金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)用于冶金爐煙氣的余熱回收。目前，蓄熱式余熱鍋爐已經(jīng)成功運(yùn)用到電爐煙氣余熱回收中，但由于換熱管的固有缺陷(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(shí)，由于冶金爐煙氣溫度波動(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)上述問題，本實(shí)用新型提供了冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(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，并且不影響冶金爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是其包括燃燒沉降室、余熱換熱室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室順序連接余熱換熱室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述余熱換熱室內(nèi)安裝有熱管換熱器，熱管換熱器的冷水進(jìn)口與換熱器給水泵連接，熱管換熱器的熱水出口接高壓級(jí)蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口，高壓級(jí)蒸發(fā)器的冷水出口接中壓級(jí)蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口，中壓級(jí)蒸發(fā)器的冷水出口接低壓級(jí)蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口，低壓級(jí)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(gè)回路。低壓級(jí)蒸發(fā)器的工質(zhì)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)器的工質(zhì)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)器的工質(zhì)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)器的工質(zhì)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管道與冷凝器的進(jìn)氣口連接，冷凝器的液相出口通過管道與低壓級(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)端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，冷凝器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路。[0007]其進(jìn)一步特征在于采用R290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、蓄熱式余熱鍋爐等設(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)高、中、低蒸發(fā)器里采用多級(jí)蒸發(fā)的措施，利用熱水的低溫段 (進(jìn)口 90°C，出口 60°C)加熱工質(zhì)產(chǎn)生低壓工質(zhì)蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的低壓補(bǔ)汽口膨脹做功；利用熱水的中溫段(進(jìn)口 120°C，出口 90°C )加熱工質(zhì)產(chǎn)生中壓工質(zhì)蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的中壓補(bǔ)汽口膨脹做功；利用飽和水蒸汽的高溫段(進(jìn)口 150°C，出口 120°C )加熱工質(zhì)產(chǎn)生高壓工質(zhì)蒸汽，進(jìn)入有機(jī)透平的高壓缸膨脹做功；實(shí)現(xiàn)余熱流對(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.冶金爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.余熱換熱室，5.除塵器，6.主風(fēng)機(jī)，7.排氣筒，8.熱管換熱器，9.換熱器給水泵，10.循環(huán)水池，11.低壓級(jí)蒸發(fā)器，12.中壓級(jí)蒸發(fā)器，13.高壓級(jí)蒸發(fā)器，14.低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵，15.中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵，16.高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵，17.帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平，18.三相發(fā)電機(jī)，19.循環(huán)水泵，20.冷凝器，21.冷卻 + -tB。
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)一步的說明。[0013]本實(shí)用新型中冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備包括燃燒沉降室3、余熱換熱室4、除塵器5、主風(fēng)機(jī)6、排氣筒7，所述燃燒沉降室3順序連接余熱換熱室4、除塵器5、主風(fēng)機(jī)6、排氣筒7，所述余熱換熱室4內(nèi)安裝有熱管換熱器8，熱管換熱器 8的冷水進(jìn)口與換熱器給水泵9連接，熱管換熱器8的熱水出口接高壓級(jí)蒸發(fā)器13的熱水進(jìn)口，高壓級(jí)蒸發(fā)器13的冷水出口接中壓級(jí)蒸發(fā)器12的熱水進(jìn)口，中壓級(jí)蒸發(fā)器12的冷水出口接低壓級(jí)蒸發(fā)器11的熱水進(jìn)口，低壓級(jí)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(gè)回路。低壓級(jí)蒸發(fā)器11的工質(zhì)進(jìn)口端與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵14的高壓出口端連接，低壓級(jí)蒸發(fā)器11的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平17的低壓補(bǔ)汽口連接，另一路與中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵15的進(jìn)口端連接，中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵15的出口端連接中壓級(jí)蒸發(fā)器12，中壓級(jí)蒸發(fā)器12的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平17的中壓補(bǔ)汽口連接，另一路與高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵16的進(jìn)口端連接，高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵16的出口端連接高壓級(jí)蒸發(fā)器13，高壓級(jí)蒸發(fā)器13的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平17的高壓進(jìn)汽缸連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平17的下部接口通過管道與冷凝器20的進(jìn)氣口連接，冷凝器20的液相出口通過管道與低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵14的低壓進(jìn)口端連接，帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平17與三相發(fā)電機(jī)18連接，冷凝器20的一個(gè)端部法蘭接口與循環(huán)水泵19連接，冷凝器20的另一個(gè)端部接冷卻塔21，冷卻塔21與循環(huán)水泵19連接， 構(gòu)成一個(gè)回路。[0014]所述低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)為似90，三級(jí)蒸發(fā)，低壓級(jí)蒸發(fā)壓力為0. 58MPa,中壓級(jí)蒸發(fā)壓力為0. 75MPa，高壓級(jí)蒸發(fā)壓力為1. 65MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0. 24ΜΙ^時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為2500KW，朗肯循環(huán)效率為22%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為90°C。[0015]本實(shí)用新型的工作過程100t/h冶金爐1內(nèi)排煙氣流量22X 104Nm3/h，溫度 1250°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?xì)怏w，調(diào)節(jié)控制沉降室的煙氣溫度800°C，由燃燒沉降室3出來的煙氣進(jìn)入余熱換熱室4，高溫?zé)煔夥懦鰺崃浚瓿蔁峤粨Q，溫度降至90°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)，循環(huán)水通過換熱器給水泵9驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入安裝于余熱換熱室4內(nèi)的熱管換熱器8中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物(溫度150°C )，汽水混合物在自然循環(huán)力推動(dòng)下進(jìn)入高壓級(jí)蒸發(fā)器13 中放出熱量，溫度降至120°C，然后進(jìn)入中壓級(jí)蒸發(fā)器12中放出熱量，溫度降至90°C，再進(jìn)入低壓級(jí)蒸發(fā)器11中放出熱量，溫度降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池10，開始新一輪循環(huán)。[0016]同時(shí)，經(jīng)過冷凝的有機(jī)工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵14的驅(qū)動(dòng)，先在低壓級(jí)蒸發(fā)器11中吸收余熱載體的熱量，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17的低壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)中壓級(jí)工質(zhì)加壓泵15加壓后，進(jìn)入中壓級(jí)蒸發(fā)器12中吸收余熱載體的熱量，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17的中壓補(bǔ)汽口，另一路經(jīng)高壓級(jí)工質(zhì)加壓泵16加壓后，進(jìn)入高壓級(jí)蒸發(fā)器13中吸收余熱載體的熱量， 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17的高壓進(jìn)汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級(jí)有機(jī)透平17內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)18發(fā)電。從帶補(bǔ)汽口有機(jī)透平17排出的工質(zhì)蒸汽由冷凝器20冷凝為飽和液體，再由低壓級(jí)工質(zhì)加壓泵14將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級(jí)蒸發(fā)器11中，開始新一輪循環(huán)。從冷卻塔21過來的循環(huán)水通過循環(huán)水泵19驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入冷凝器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。[0017]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)電來回收冶金爐煙氣的余熱。以100t/h煉鋼冶金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，說明如下[0018]
權(quán)利要求1.一種冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、 余熱換熱室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室順序連接余熱換熱室、 除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述余熱換熱室內(nèi)安裝有熱管換熱器，熱管換熱器的冷水進(jìn)口與換熱器給水泵連接，熱管換熱器的熱水出口接高壓級(jí)蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口，高壓級(jí)蒸發(fā)器的冷水出口接中壓級(jí)蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口，中壓級(jí)蒸發(fā)器的冷水出口接低壓級(jí)蒸發(fā)器的熱水進(jìn)口，低壓級(jí)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(gè)回路； 低壓級(jí)蒸發(fā)器的工質(zhì)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)器的工質(zhì)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)器的工質(zhì)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)器的工質(zhì)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管道與冷凝器的進(jìn)氣口連接，冷凝器的液相出口通過管道與低壓級(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)端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，冷凝器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備， 其特征在于采用R290為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
專利摘要一種冶金爐高溫交變煙氣多級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、余熱換熱室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室順序連接余熱換熱室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述余熱換熱室內(nèi)安裝有熱管換熱器，熱管換熱器的冷水進(jìn)口與水泵連接，熱管換熱器的熱水出口依次接高壓級(jí)蒸發(fā)器、中壓級(jí)蒸發(fā)器、低壓級(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。其進(jìn)一步特征在于采用R290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)F01K27/00GK202254898SQ20112039531
公開日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:無錫市廣運(yùn)環(huán)保機(jī)械有限公司