專利名稱：半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種余熱利用裝置，特別涉及半密閉電爐煙氣余熱發(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)：
鋼鐵工業(yè)每年消耗大量能源，冶煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂驮O(shè)備散熱帶走了大量能量。由于半密閉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1250°C左右，粉塵濃度達18g/Nm3，小于8um的灰占粉塵總量的75%以上，粉塵量大，并且粘而細。并且煙氣溫度劇烈波動，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，熱管式換熱器已經(jīng)成功運用到半密閉電爐的煙氣余熱回收中，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。由于煙氣中含有大量的粉塵，粘而細的粉塵在換熱元件上出現(xiàn)積灰、堵塞現(xiàn)象，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。同時，由于半密閉電爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱回收裝置就必須設(shè)計得足夠大，確保高溫?zé)煔庖材苡行Ю鋮s。但實際蒸汽產(chǎn)量卻遠低于余熱回收裝置的最大蒸發(fā)量，出現(xiàn)大馬拉小車的局面。這就相對減少了余熱回收裝置的經(jīng)濟價值，增加了余熱回收裝置的投資。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種能夠有效降低半密閉電爐煙氣溫度波動幅度的帶有蓄熱均溫器的余熱梯級利用裝置，該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，改善除塵能力，得到很好的除塵效果，粉塵排放濃度5mg/Nm3。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫均流余熱交換室、除塵器、主風(fēng)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、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫均流余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括碳錳復(fù)合材料蓄熱體、激波清灰裝置和灰斗，所述激波清灰裝置分段布置于碳錳復(fù)合材料蓄熱體之間，所述高溫?zé)峁苷舭l(fā)器通過管道連接蒸汽汽包，蒸汽汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器，所述中低溫均流余熱交換室內(nèi)安裝有蜂窩狀鋁肋板式換熱器，蜂窩狀鋁肋板式換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，蜂窩狀鋁肋板式換熱器的熱水出口接管殼式蒸發(fā)器的熱水進口，管殼式蒸發(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，管殼式蒸發(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，管殼式蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端接工質(zhì)汽包，工質(zhì)汽包與低沸點工質(zhì)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儲液罐連接，儲液罐與工質(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水泵連接，構(gòu)成另一個回路。其進一步特征在于采用R717為循環(huán)有機工質(zhì)。由于半密閉電爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣經(jīng)過本實用新型的蓄熱均溫器處理后，煙氣溫度波動幅度可以大為減少，同時也降低了煙氣溫度的峰值。經(jīng)過蓄熱均溫器的煙氣進高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，由于煙氣溫度峰值降低，可以使高溫?zé)峁苷舭l(fā)器投資減少；煙氣溫度波動幅度減少，則有利于提高高溫?zé)峁苷舭l(fā)器的穩(wěn)定性，延長使用壽命。本實用新型的優(yōu)點在于1.采用高溫?zé)峁苷舭l(fā)器來回收電爐高溫?zé)煔獾挠酂帷⒌头悬c工質(zhì)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐中低溫?zé)煔獾挠酂幔瑢崿F(xiàn)半密閉電爐煙氣余熱梯級利用；2.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(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求；3.可以緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；4.延長設(shè)備的使用壽命；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.可以減少混入冷風(fēng)量，節(jié)約除塵能耗。

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.半密閉電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.蓄熱均溫器，5.高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，6.中低溫均流余熱交換室，7.除塵器，8.主風(fēng)機，9.排氣筒，10.碳錳復(fù)合材料蓄熱體，11.激波清灰裝置，12.灰斗，13.蒸汽汽包，14.蒸汽蓄熱器，15.蜂窩狀鋁肋板式換熱器，16.換熱器給水泵，17.循環(huán)水池，18.管殼式蒸發(fā)器，19.工質(zhì)循環(huán)泵，20.工質(zhì)汽包，21.儲液罐，22.低沸點工質(zhì)汽輪機，23.三相發(fā)電機，24.水泵，25.管殼式冷凝器，26.溴化鋰吸收式制冷機。
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。本實用新型中半密閉電爐煙氣余熱發(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4、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5、中低溫均流余熱交換室6、除塵器7、主風(fēng)機8、排氣筒9，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4、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5、中低溫均流余熱交換室6、除塵器7、主風(fēng)機8、排氣筒9，所述蓄熱均溫器4包括碳錳復(fù)合材料蓄熱體10、激波清灰裝置11和灰斗12，所述激波清灰裝置11分段布置于碳錳復(fù)合材料蓄熱體10之間，所述高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5通過管道連接蒸汽汽包13，蒸汽汽包13通過管道連接蒸汽蓄熱器14，所述中低溫均流余熱交換室6內(nèi)安裝有蜂窩狀鋁肋板式換熱器15，蜂窩狀鋁肋板式換熱器15的冷水進口與換熱器給水泵16連接，蜂窩狀鋁肋板式換熱器15的熱水出口接管殼式蒸發(fā)器18的熱水進口，管殼式蒸發(fā)器18的冷水出口接循環(huán)水池17，循環(huán)水池17與換熱器給水泵16連接，構(gòu)成一個回路，管殼式蒸發(fā)器18的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵19的高壓出口端連接，管殼式蒸發(fā)器18的工質(zhì)出口端接工質(zhì)汽包20，工質(zhì)汽包20與低沸點工質(zhì)汽輪機22的上部法蘭接口連接，低沸點工質(zhì)汽輪機22的下部接口通過管道與管殼式冷凝器25的進氣口連接，管殼式冷凝器25的液相出口通過管道與儲液罐連接21，儲液罐21與工質(zhì)循環(huán)泵19的低壓進口端連接，低沸點工質(zhì)汽輪機22與三相發(fā)電機23連接，管殼式冷凝器25的一個端部法蘭接口與水泵24連接，管殼式冷凝器25的另一個端部接溴化鋰吸收式制冷機26，溴化鋰吸收式制冷機26與水泵24連接，構(gòu)成另一個回路。所述低沸點工質(zhì)為R717，進入低沸點工質(zhì)汽輪機的工質(zhì)壓力為1. 8MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為O. 25MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為1000KW，朗肯循環(huán)效率為17. 5%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為70°C。本實用新型的工作過程25500KVA半密閉電爐I煙氣流量28X IO4NmVh,溫度1250°C，含塵濃度18g/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出來的煙氣進入蓄熱均溫器4，所述蓄熱均溫器4包括碳錳復(fù)合材料蓄熱體10、激波清灰裝置11和灰斗12，所述激波清灰裝置11分段布置于碳錳復(fù)合材料蓄熱體10之間，通過蓄熱均溫器4中碳錳復(fù)合材料蓄熱體10對高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進入高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5，蒸汽汽包13中的水在高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5中吸收高溫?zé)煔庥酂岷螽a(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包13，蒸汽汽包13中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱器14，經(jīng)調(diào)節(jié)后外供穩(wěn)定、連續(xù)、參數(shù)符合用戶要求的蒸汽用于發(fā)電。高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5換熱后，變?yōu)橹械蜏責(zé)煔?，進入中低溫均流余熱交換室6中，中低溫?zé)煔夥懦鰺崃?，溫度降?0°C，進入除塵器7，經(jīng)除塵后粉塵濃度5mg/Nm3，由主風(fēng)機8壓入排氣筒9排入大氣。同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵16驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流余熱交換室6內(nèi)的蜂窩狀鋁肋板式換熱器15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)力推動下進入管殼式蒸發(fā)器18內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池17，開始新一輪循環(huán)。低沸點有機工質(zhì)通過工質(zhì)循環(huán)泵19驅(qū)動，在管殼式蒸發(fā)器18中吸收汽水混合物的熱量，變成飽和蒸汽，進入工質(zhì)汽包20，工質(zhì)汽包20可濾除氣源中過飽和水份和雜質(zhì)，確保汽輪機23平穩(wěn)運行。工質(zhì)蒸汽通過調(diào)壓閥后，在低沸點工質(zhì)汽輪機22內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機23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(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。從低沸點工質(zhì)汽輪機22排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器25冷凝為飽和液體，進入儲液罐21，儲液罐21可確保工質(zhì)循環(huán)泵19連續(xù)加壓，工質(zhì)循環(huán)泵19將工質(zhì)液體加壓后送入管殼式蒸發(fā)器18中，開始新一輪循環(huán)。從管殼式冷凝器25出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機26冷卻，冷卻水的溫度降至10 15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)水泵24送入管殼式冷凝器25中，開始新一輪循環(huán)。由于蓄熱均溫器4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，因而可減少余熱梯級利用裝置的投資，提高余熱梯級利用裝置的穩(wěn)定性，并可安全地配置各類余熱利用設(shè)備。該裝置的最大特點是采用高溫?zé)峁苷舭l(fā)器來回收電爐高溫?zé)煔獾挠酂?、低沸點工質(zhì)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐中低溫?zé)煔獾挠酂?，實現(xiàn)半密閉電爐煙氣余熱梯級利用。以25500KVA半密閉電爐余熱利用及除塵工藝為例，本實用新型裝置與常規(guī)裝置比較，
說明如下:
權(quán)利要求1.半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫均流余熱交換室、除塵器、主風(fēng)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、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫均流余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括碳錳復(fù)合材料蓄熱體、激波清灰裝置和灰斗，所述激波清灰裝置分段布置于碳錳復(fù)合材料蓄熱體之間，所述高溫?zé)峁苷舭l(fā)器通過管道連接蒸汽汽包，蒸汽汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器，所述中低溫均流余熱交換室內(nèi)安裝有蜂窩狀鋁肋板式換熱器，蜂窩狀鋁肋板式換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，蜂窩狀鋁肋板式換熱器的熱水出口接管殼式蒸發(fā)器的熱水進口，管殼式蒸發(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，管殼式蒸發(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，管殼式蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端接工質(zhì)汽包，工質(zhì)汽包與低沸點工質(zhì)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儲液罐連接，儲液罐與工質(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水泵連接，構(gòu)成另一個回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，其特征在于:采用R717為循環(huán)有機工質(zhì)。
專利摘要半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電節(jié)能除塵專用設(shè)備，包括沉降室、蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫均流余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機、排氣筒，其特征在于所述沉降室順序連接蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫均流余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機、排氣筒。所述蓄熱均溫器包括蓄熱體、清灰裝置和灰斗，所述高溫?zé)峁苷舭l(fā)器連接蒸汽汽包，所述中低溫均流余熱交換室裝有換熱器，換熱器熱水出口接蒸發(fā)器，蒸發(fā)器與工質(zhì)泵連接，出口端與汽包連接，汽包與汽輪機連接，汽輪機與冷凝器連接，冷凝器與儲液罐連接。其特征在于采用R717為循環(huán)有機工質(zhì)。本實用新型最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，達到好的環(huán)保效果，裝置投資低、運行能耗低。
文檔編號F01K27/02GK202915738SQ201220710490
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者王珍露 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)保科技有限公司