專利名稱：半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種余熱發(fā)電設備，特別涉及半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，屬于煙氣除塵及余熱發(fā)電技術領域。
背景技術：
在現有技術中半密閉電爐煙氣的凈化裝置為半密閉電爐煙氣發(fā)生設備、余熱利用設施、除塵器通過管路依次連接。目前通常采用的余熱利用設施:水列管余熱鍋爐、熱管式余熱回收裝置來回收半密閉電爐煙氣的余熱，產生飽和蒸汽等。由于半密閉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半密閉電爐煙氣的余熱回收。目前，熱管式余熱回收裝置已經成功運用到半密閉電爐煙氣余熱回收中，但由于熱管的固有缺陷(造價高、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題。同時，由于半密閉電爐煙氣 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)明內容針對上述問題，本實用新型提供了半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，其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，并且不影響半密閉電爐煉鋼生產的穩(wěn)定和連續(xù)。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于:所述燃燒沉降室通過管道順序連接蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳銅復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳銅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銅復合材料蓄熱體之間，所述均流蓄熱室內安裝有低壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、高壓級蒸發(fā)器，低壓級蒸發(fā)器的進口端與低壓級工質加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器的出口端一路經管道后與帶補汽口有機透平的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質加壓泵的進口端連接，中壓級工質加壓泵的出口端連接中壓級蒸發(fā)器，中壓級蒸發(fā)器的出口端一路經管道后與帶補汽口有機透平的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質加壓泵的進口端連接，高壓級工質加壓泵的出口端連接高壓級蒸發(fā)器，高壓級蒸發(fā)器的出口端經管道后與帶補汽口有機透平的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平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儲液罐連接，儲液罐與低壓級工質加壓泵的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平與三相發(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溴化鋰吸收式制冷機，溴化鋰吸收式制冷機與循環(huán)水泵連接，構成另一個回路，所述增壓風機與連接在半密閉電爐上方的外排管道一并連接除塵器，除塵器通過管道連接主風機，主風機與排氣筒連接。其進一步特征在于:采用R600a為循環(huán)有機工質。本實用新型的上述結構中，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備組合，既簡化了系統(tǒng)配置，又可以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，達到節(jié)能環(huán)保生產的目的。本實用新型的有益效果是: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。該發(fā)電設備與單級單壓有機朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，該設備采用多級蒸發(fā)的措施，利用半密閉電爐煙氣余熱的低溫段加熱產生低壓蒸汽，進入有機透平的低壓補汽口膨脹做功，利用半密閉電爐煙氣余熱的中溫段加熱產生中壓蒸汽，進入有機透平的中壓補汽口膨脹做功，利用半密閉電爐煙氣余熱的高溫段加熱產生高壓蒸汽，進入有機透平的高壓缸膨脹做功，實現半密閉電爐煙氣余熱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30 35%，降低了煙氣的排放溫度，由于煙氣的排放溫度可以維持在80°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?！?br> 本實用新型的優(yōu)點在于: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；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30 35% ;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；4.工質儲液罐,可確保工質循環(huán)泵連續(xù)加壓；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.運行能耗低，凈化效果好。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖1中:1.半密閉電爐，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.碳銅復合材料蓄熱體，8.灰斗，9.聲波清灰裝置，10.煙氣出口，11.均流蓄熱室，12.高壓級蒸發(fā)器，13.中壓級蒸發(fā)器，14.低壓級蒸發(fā)器，15.增壓風機，16.除塵器，
17.主風機，18.排氣筒，19.低壓級工質加壓泵，20.中壓級工質加壓泵，21.高壓級工質加壓泵，22.儲液罐，23，帶補汽口有機透平，24.三相發(fā)電機，25.循環(huán)水泵，26.管殼式冷凝器，27.溴化鋰吸收式制冷機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。本實用新型中半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室3、蓄熱均溫器
5、均流蓄熱室11、增壓風機15、除塵器16、主風機17、排氣筒18，其特征在于:所述燃燒沉降室3通過管道順序連接蓄熱均溫器5、均流蓄熱室11、增壓風機15、除塵器16、主風機17、排氣筒18，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進口 6、碳銅復合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳銅復合材料蓄熱體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分段布置于碳銅復合材料蓄熱體7之間，所述均流蓄熱室11內安裝有低壓級蒸發(fā)器14、中壓級蒸發(fā)器15、高壓級蒸發(fā)器16，低壓級蒸發(fā)器14的進口端與低壓級工質加壓泵19的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器14的出口端一路經管道后與帶補汽口有機透平23的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質加壓泵20的進口端連接，中壓級工質加壓泵20的出口端連接中壓級蒸發(fā)器13，中壓級蒸發(fā)器13的出口端一路經管道后與帶補汽口有機透平23的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質加壓泵21的進口端連接，高壓級工質加壓泵21的出口端連接高壓級蒸發(fā)器12，高壓級蒸發(fā)器12的出口端經管道后與帶補汽口有機透平23的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平23的下部接口通過管道與管殼式冷凝器26的進氣口連接，管殼式冷凝器26的液相出口通過管道與儲液罐22連接，儲液罐22與低壓級工質加壓泵19的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平23與三相發(fā)電機24連接，管殼式冷凝器26的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵25連接，管殼式冷凝器26的另一個端部接溴化鋰吸收式制冷機27，溴化鋰吸收式制冷機27與循環(huán)水泵25連接，構成另一個回路，所述增壓風機15與連接在半密閉電爐上方的外排管道4 一并連接除塵器16，除塵器16通過管道連接主風機17，主風機17與排氣筒18連接。所述低沸點有機工質為R600a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.282MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為1.19MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為2.18MPa，膨脹做功后的工質壓力為0.36MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為25.6%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。本實用新型的工作過程:70t/h煉鋼半密閉電爐I內排煙氣流量20 X IO4NmVh,溫度1000°C，含塵濃度25g/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、碳銅復合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳銅復合材料蓄熱體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分段布置于碳銅復合材料蓄熱體7之間，通過蓄熱均溫器5中碳銅復合材料蓄熱體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80°C，經降溫的煙氣由增壓風機15出來與連接在半密閉電爐I上方的外排管道4出來的煙氣混合一并進入除塵器16，經除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機17壓入排氣筒18排入大氣，同時，經過冷凝的有機工質液體，經過低壓級工質加壓泵19的驅動，先在安裝于均流蓄熱室11內的低壓級蒸發(fā)器14中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平2 3的低壓補汽口，另一路經中壓級工質加壓泵20加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器13中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質蒸汽，一路經管道進入帶補汽口有機透平23的中壓補汽口，另一路經高壓級工質加壓泵21加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器12中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質蒸汽，經管道進入帶補汽口有機透平23的高壓進汽缸，工質蒸汽在多級有機透平23內膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機24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23排出的工質蒸汽由管殼式冷凝器26冷凝為飽和液體，進入儲液罐22，儲液罐22可確保低壓級工質加壓泵19連續(xù)加壓，再由低壓級工質加壓泵19將工質液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器14中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器26出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機27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25送入管殼式冷凝器26中，開始新一輪循環(huán)。由于蓄熱均溫器5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。該設備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。以70t/h煉鋼半密閉電爐余熱回收及除塵工藝為例，本實用新型裝置與常規(guī)裝置比較，說明如下:
權利要求1.半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于:所述燃燒沉降室通過管道順序連接蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳銅復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳銅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銅復合材料蓄熱體之間，所述均流蓄熱室內安裝有低壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、高壓級蒸發(fā)器，低壓級蒸發(fā)器的進口端與低壓級工質加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器的出口端一路經管道后與帶補汽口有機透平的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質加壓泵的進口端連接，中壓級工質加壓泵的出口端連接中壓級蒸發(fā)器，中壓級蒸發(fā)器的出口端一路經管道后與帶補汽口有機透平的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質加壓泵的進口端連接，高壓級工質加壓泵的出口端連接高壓級蒸發(fā)器，高壓級蒸發(fā)器的出口端經管道后與帶補汽口有機透平的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平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儲液罐連接，儲液罐與低壓級工質加壓泵的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平與三相發(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溴化鋰吸收式制冷機，溴化鋰吸收式制冷機與循環(huán)水泵連接，構成另一個回路，所述增壓風機與連接在半密閉電爐上方的外排管道一并連接除塵器，除塵器通過管道連接主風機，主風機與排氣筒連接。
2.根據權利要求1所述的半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，其特征在于:采用R600a為循環(huán)有機 工質。
專利摘要半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過管道順序連接蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，所述均流蓄熱室內安裝有低壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、高壓級蒸發(fā)器，蒸發(fā)器一端與工質加壓泵連接，另一端與帶補汽口有機透平連接，帶補汽口有機透平一端與冷凝器連接，另一端與發(fā)電機連接，冷凝器出口接溴化鋰吸收式制冷機。其進一步特征在于采用R600a為循環(huán)有機工質。本余熱發(fā)電設備可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉化為高品位電能，其效率比單級蒸發(fā)有機朗肯提高30～35％，還能達到好的環(huán)保效果。
文檔編號F27D17/00GK203116543SQ201320173479
公開日2013年8月7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)保科技有限公司