專利名稱：冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種余熱發(fā)電裝置，特別涉及冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，屬于煙氣除塵及余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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。目前通常采用的余熱利用設(shè)施水列管余熱鍋爐、蓄熱式熱管換熱器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，蓄熱式熱管換熱器已經(jīng)成功運(yùn)用到冶金爐煙氣余熱回收中，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)，使得蓄熱式熱管換熱器在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。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)容針對上述問題，本實(shí)用新型提供了冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，其不僅能高效地冷卻高溫?zé)煔?溫度范圍1000°c 100°C )，還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，并且不影響冶金爐煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、換熱室、增壓風(fēng)機(jī)、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蓄熱均溫器、換熱室、增壓風(fēng)機(jī)、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、碳鎢復(fù)合材料蓄熱體、振打清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鎢復(fù)合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)口和煙氣出口之間，所述振打清灰裝置分段布置于蓄熱體之間，所述換熱室內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器，一次表面蒸發(fā)器的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)器的出口端經(jīng)管道后與低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的上部法蘭接口連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的下部接口通過管道與鋁錳合金翅片管式冷凝器的進(jìn)氣口連接，鋁錳合金翅片管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(jìn)口端連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)與三相發(fā)電機(jī)連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器的一個(gè)端部法蘭接口與水泵連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路。所述增壓風(fēng)機(jī)與連接在冶金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(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)與排氣筒連接。其進(jìn)一步特征在于采用R236ea為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。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、熱管換熱器等設(shè)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(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。本實(shí)用新型的有益效果 是由于余熱發(fā)電裝置替代水列管余熱鍋爐、熱管換熱器等設(shè)備組合，所以裝置占地省，投資及運(yùn)行費(fèi)用低；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)，降低了系統(tǒng)運(yùn)行能耗；顯熱被充分利用，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以下，布袋除塵器中的濾料可選用價(jià)格最低的常溫布袋，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8mg/Nm3。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖中1.冶金爐，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(jìn)口，7.碳鎢復(fù)合材料蓄熱體，8.灰斗，9.振打清灰裝置，10.煙氣出口，11.換熱室，12. —次表面蒸發(fā)器，13.增壓風(fēng)機(jī)，14.除塵器，15.風(fēng)機(jī)，16.排氣筒，17.低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)，18.三相發(fā)電機(jī)，19.工質(zhì)循環(huán)泵，20.水泵，21.鋁錳合金翅片管式冷凝器，22.冷卻塔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。本實(shí)用新型中冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備包括燃燒沉降室
3、蓄熱均溫器5、換熱室11、增壓風(fēng)機(jī)13、除塵器14、主風(fēng)機(jī)15、排氣筒16，其特征在于所述燃燒沉降室3順序連接蓄熱均溫器5、換熱室11、增壓風(fēng)機(jī)13、除塵器14、主風(fēng)機(jī)15、排氣筒16，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進(jìn)口 6、碳鎢復(fù)合材料蓄熱體7、振打清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳鎢復(fù)合材料蓄熱體7設(shè)置于煙氣進(jìn)口 6和煙氣出口 10之間，所述振打清灰裝置9分段布置于蓄熱體7之間，所述換熱室11內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器12，一次表面蒸發(fā)器12的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵19的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)器12的出口端經(jīng)管道后與低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)17的上部法蘭接口連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)17的下部接口通過管道與鋁錳合金翅片管式冷凝器21的進(jìn)氣口連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器21的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵19的低壓進(jìn)口端連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)17與三相發(fā)電機(jī)18連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器21的一個(gè)端部法蘭接口與水泵20連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器21的另一個(gè)端部接冷卻塔22，冷卻塔22與水泵20連接，構(gòu)成一個(gè)回路。所述增壓風(fēng)機(jī)13與連接在冶金爐I上方的外排管道4 一并連接除塵器14，除塵器14通過管道連接主風(fēng)機(jī)15，主風(fēng)機(jī)15與排氣筒16連接。所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為R236ea，進(jìn)入低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為I. 65MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為O. 12MPa時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為21.5%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為100°C。本實(shí)用新型的工作過程90t/h煉鋼冶金爐I內(nèi)排煙氣流量23X IO4NmVh,溫度IOOO0C，含塵濃度42g/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，由燃燒沉降室3出來的煙氣進(jìn)入蓄熱均溫器5，通過蓄熱均溫器5中碳鎢復(fù)合材料蓄熱體7對高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤螅瑹煔膺M(jìn)入換熱室11中，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，溫度降?00°c左右，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風(fēng)機(jī)13出來與連接在冶金爐I上方的外排管道4出來的煙氣混合一并進(jìn)入除塵器14，經(jīng)除塵后粉塵濃度8mg/Nm3,由主風(fēng)機(jī)15壓入排氣筒16排入大氣。同時(shí)，低沸點(diǎn)工質(zhì)通過工質(zhì)循環(huán)泵19驅(qū)動(dòng)，先在安裝于換熱室11內(nèi)的一次表面蒸發(fā)器12中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成飽和蒸汽，通過調(diào)壓閥后，工質(zhì)蒸汽在低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)17內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)18發(fā)電。從低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)17排出的工質(zhì)蒸汽由鋁錳合金翅片管式冷凝器21冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)循環(huán)泵19將工質(zhì)液體加壓后送入一次表面蒸發(fā)器12中，開始新一輪循環(huán)。從鋁錳合金翅片管式冷凝器21出來的循環(huán)水，通過冷卻塔22冷卻，經(jīng)水泵20送入鋁錳合金翅片管式冷凝器21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。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(dòng)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(shè)備。該設(shè)備的最大特點(diǎn)是采用低沸點(diǎn)工質(zhì)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90t/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
1比較項(xiàng)目常規(guī)裝置本裝置 處理風(fēng)量
__(XlO4NmVh)__^____
2原始煙氣溫度rc)100 1000
3系統(tǒng)全壓(Pa)6400 74003300-3900
4排放濃度(mg/Nm3)508—
產(chǎn)塞汽量.3t/h
c且Λ 、發(fā)電量2000 KW/h
5余熱利用里(蒸汽壓力0.8MPa) elPP； ! λλλ - /u
__折算人民幣300元/h折算人民幣1000?；?br> 6余熱利用率4.5%21.5%
~1 務(wù)熱設(shè)施鋼耗(t) 950360
~8~至電機(jī)能耗(KW) " 500380
H圣器折算鋼耗(t~ 350— ~350
10I度總排放(kg) 3500—560—
11I 年度總能耗(Κλ^Η)31600002260000注按年工作330目計(jì)算。由此可見，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。本實(shí)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，還能達(dá)到好的環(huán)保效果。
權(quán)利要求1.冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、換熱室、增壓風(fēng)機(jī)、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蓄熱均溫器、換熱室、增壓風(fēng)機(jī)、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、碳鎢復(fù)合材料蓄熱體、振打清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鎢復(fù)合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)口和煙氣出口之間，所述振打清灰裝置分段布置于蓄熱體之間，所述換熱室內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器，一次表面蒸發(fā)器的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)器的出口端經(jīng)管道后與低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的上部法蘭接口連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的下部接口通過管道與鋁錳合金翅片管式冷凝器的進(jìn)氣口連接，鋁錳合金翅片管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(jìn)口端連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)與三相發(fā)電機(jī)連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器的一個(gè)端部法蘭接口與水泵連接，鋁錳合金翅片管式冷凝器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路，所述增壓風(fēng)機(jī)與連接在冶金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(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)與排氣筒連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，其特征在于采用R236ea為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
專利摘要冶金爐高溫交變煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、換熱室、增壓風(fēng)機(jī)、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蓄熱均溫器、換熱室、增壓風(fēng)機(jī)、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述換熱室內(nèi)裝有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器一端與工質(zhì)循環(huán)泵連接，另一端與汽輪機(jī)連接，汽輪機(jī)一端接冷凝器，另一端接發(fā)電機(jī)，冷凝器的一端接水泵，另一端接冷卻塔，所述增壓風(fēng)機(jī)與連接在冶金爐上方的外排管道一并連接除塵器，其進(jìn)一步特征在于采用R236ea為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本余熱發(fā)電裝置替代水列管余熱鍋爐、熱管換熱器等設(shè)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(zhuǎn)化為高品位電能，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
文檔編號F01D15/10GK202747822SQ201220491740
公開日2013年2月20日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者王正新 申請人:王正新