冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備的製作方法

2023-06-10 15:33:26 1

專利名稱：冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備的製作方法
技術領域：
冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備技術領域[0001]本實用新型涉及冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電及除塵技術領域。
背景技術：
[0002]在現有技術中冶金爐煙氣的淨化裝置為冶金爐煙氣發生設備、餘熱利用設施、除塵器通過管路依次連接。[0003]目前通常採用的餘熱利用設施水列管餘熱鍋爐、蓄熱式餘熱鍋爐來回收冶金爐煙氣的餘熱，產生飽和蒸汽等。由於冶金爐煙氣溫度劇烈波動，含塵量大，普通水列管餘熱鍋爐很難運用於冶金爐煙氣的餘熱回收。目前，蓄熱式餘熱鍋爐已經成功運用到電爐煙氣餘熱回收中，但由於換熱管的固有缺陷(造價高、不抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得蓄熱式餘熱鍋爐在鋼鐵行業的普及還面臨很多問題。[0004]同時，由於冶金爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，餘熱系統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於餘熱系統的最大蒸發量，出現大馬拉小車的局面。這就相對減少了餘熱系統的經濟價值，增加了餘熱系統的投資。發明內容[0005]針對上述問題，本實用新型提供了冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備，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，並且不影響冶金爐生產的穩定和連續。[0006]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是其包括燃燒沉降室、餘熱換熱室、除塵器、主風機、排氣筒，其特徵在於所述燃燒沉降室順序連接餘熱換熱室、除塵器、主風機、排氣筒，所述餘熱換熱室內安裝有熱管換熱器，熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，熱管換熱器的熱水出口接高壓級蒸發器的熱水進口，高壓級蒸發器的冷水出口接中壓級蒸發器的熱水進口，中壓級蒸發器的冷水出口接低壓級蒸發器的熱水進口，低壓級蒸發器的冷水出口接循環水池，循環水池與換熱器給水泵連接，構成一個迴路。低壓級蒸發器的工質進口端與低壓級工質加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發器的工質出口端一路經管道後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器，中壓級蒸發器的工質出口端一路經管道後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器，高壓級蒸發器的工質出口端經管道後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冷凝器的進氣口連接，冷凝器的液相出口通過管道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電機連接，冷凝器的一個端部法蘭接口與循環水泵連接，冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環水泵連接，構成一個迴路。[0007]其進一步特徵在於採用R290為循環有機工質。[0008]本實用新型的上述結構中，餘熱發電裝置替代水列管餘熱鍋爐、蓄熱式餘熱鍋爐等設備組合，既簡化了系統配置，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，達到節能環保生產的目的。[0009]本實用新型的有益效果是該發電設備與單級單壓有機朗肯循環最大的區別在於，該發電設備在有機工質高、中、低蒸發器裡採用多級蒸發的措施，利用熱水的低溫段 (進口 90°C，出口 60°C)加熱工質產生低壓工質蒸汽，進入有機透平的低壓補汽口膨脹做功；利用熱水的中溫段(進口 120°C，出口 90°C )加熱工質產生中壓工質蒸汽，進入有機透平的中壓補汽口膨脹做功；利用飽和水蒸汽的高溫段(進口 150°C，出口 120°C )加熱工質產生高壓工質蒸汽，進入有機透平的高壓缸膨脹做功；實現餘熱流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餘熱流與工質間的傳熱溫差的不均衡性，降低了由於溫差傳熱不可逆損失帶來的熵增，可在單級蒸發有機朗肯循環熱效率的基礎上提高10 20%，降低了煙氣的排放溫度，由於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。


[0010]圖1是本實用新型的結構示意圖。[0011]圖1中1.冶金爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.餘熱換熱室，5.除塵器，6.主風機，7.排氣筒，8.熱管換熱器，9.換熱器給水泵，10.循環水池，11.低壓級蒸發器，12.中壓級蒸發器，13.高壓級蒸發器，14.低壓級工質加壓泵，15.中壓級工質加壓泵，16.高壓級工質加壓泵，17.帶補汽口有機透平，18.三相發電機，19.循環水泵，20.冷凝器，21.冷卻 + -tB。
具體實施方式
[0012]
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。[0013]本實用新型中冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備包括燃燒沉降室3、餘熱換熱室4、除塵器5、主風機6、排氣筒7，所述燃燒沉降室3順序連接餘熱換熱室4、除塵器5、主風機6、排氣筒7，所述餘熱換熱室4內安裝有熱管換熱器8，熱管換熱器 8的冷水進口與換熱器給水泵9連接，熱管換熱器8的熱水出口接高壓級蒸發器13的熱水進口，高壓級蒸發器13的冷水出口接中壓級蒸發器12的熱水進口，中壓級蒸發器12的冷水出口接低壓級蒸發器11的熱水進口，低壓級蒸發器11的冷水出口接循環水池10，循環水池10與換熱器給水泵9連接，構成一個迴路。低壓級蒸發器11的工質進口端與低壓級工質加壓泵14的高壓出口端連接，低壓級蒸發器11的工質出口端一路經管道後與帶補汽口有機透平17的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質加壓泵15的進口端連接，中壓級工質加壓泵15的出口端連接中壓級蒸發器12，中壓級蒸發器12的工質出口端一路經管道後與帶補汽口有機透平17的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質加壓泵16的進口端連接，高壓級工質加壓泵16的出口端連接高壓級蒸發器13，高壓級蒸發器13的工質出口端經管道後與帶補汽口有機透平17的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平17的下部接口通過管道與冷凝器20的進氣口連接，冷凝器20的液相出口通過管道與低壓級工質加壓泵14的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平17與三相發電機18連接，冷凝器20的一個端部法蘭接口與循環水泵19連接，冷凝器20的另一個端部接冷卻塔21，冷卻塔21與循環水泵19連接， 構成一個迴路。[0014]所述低沸點有機工質為似90，三級蒸發，低壓級蒸發壓力為0. 58MPa,中壓級蒸發壓力為0. 75MPa，高壓級蒸發壓力為1. 65MPa，膨脹做功後的工質壓力為0. 24ΜΙ^時，系統輸出電功率為2500KW，朗肯循環效率為22%，系統排出的煙氣溫度為90°C。[0015]本實用新型的工作過程100t/h冶金爐1內排煙氣流量22X 104Nm3/h，溫度 1250°C，含塵濃度35g/Nm3由第四孔排出，經水冷滑套2混入冷風，燃燒一氧化碳氣體後進入燃燒沉降室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， 並適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，調節控制沉降室的煙氣溫度800°C，由燃燒沉降室3出來的煙氣進入餘熱換熱室4，高溫煙氣放出熱量，完成熱交換，溫度降至90°C，直接進入除塵器5，經除塵後粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機6壓入排氣筒7排入大氣。同時，循環水通過換熱器給水泵9驅動，進入安裝於餘熱換熱室4內的熱管換熱器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力推動下進入高壓級蒸發器13 中放出熱量，溫度降至120°C，然後進入中壓級蒸發器12中放出熱量，溫度降至90°C，再進入低壓級蒸發器11中放出熱量，溫度降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環水池10，開始新一輪循環。[0016]同時，經過冷凝的有機工質液體，經過低壓級工質加壓泵14的驅動，先在低壓級蒸發器11中吸收餘熱載體的熱量，變成低壓級工質蒸汽；一路經管道進入帶補汽口有機透平17的低壓補汽口，另一路經中壓級工質加壓泵15加壓後，進入中壓級蒸發器12中吸收餘熱載體的熱量，變成中壓級工質蒸汽；一路經管道進入帶補汽口有機透平17的中壓補汽口，另一路經高壓級工質加壓泵16加壓後，進入高壓級蒸發器13中吸收餘熱載體的熱量， 變成高壓級工質蒸汽；經管道進入帶補汽口有機透平17的高壓進汽缸，工質蒸汽在多級有機透平17內膨脹做功，並帶動三相發電機18發電。從帶補汽口有機透平17排出的工質蒸汽由冷凝器20冷凝為飽和液體，再由低壓級工質加壓泵14將工質液體加壓後送入低壓級蒸發器11中，開始新一輪循環。從冷卻塔21過來的循環水通過循環水泵19驅動，進入冷凝器20中吸收熱量，在自然循環力推動下進入冷卻塔21內，放出熱量，變成低溫水，開始新一輪循環。系統發出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經過調壓後併入廠內電網， 或直接送給用電設備使用。[0017]該設備的最大特點是採用多級蒸發有機朗肯循環餘熱發電來回收冶金爐煙氣的餘熱。以100t/h煉鋼冶金爐餘熱回收及除塵工藝為例，本實用新型流程與常規餘熱利用後除塵比較，說明如下[0018]
權利要求1.一種冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備，包括燃燒沉降室、 餘熱換熱室、除塵器、主風機、排氣筒，其特徵在於所述燃燒沉降室順序連接餘熱換熱室、 除塵器、主風機、排氣筒，所述餘熱換熱室內安裝有熱管換熱器，熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，熱管換熱器的熱水出口接高壓級蒸發器的熱水進口，高壓級蒸發器的冷水出口接中壓級蒸發器的熱水進口，中壓級蒸發器的冷水出口接低壓級蒸發器的熱水進口，低壓級蒸發器的冷水出口接循環水池，循環水池與換熱器給水泵連接，構成一個迴路； 低壓級蒸發器的工質進口端與低壓級工質加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發器的工質出口端一路經管道後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器，中壓級蒸發器的工質出口端一路經管道後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器，高壓級蒸發器的工質出口端經管道後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冷凝器的進氣口連接，冷凝器的液相出口通過管道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電機連接，冷凝器的一個端部法蘭接口與循環水泵連接，冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環水泵連接，構成一個迴路。
2.根據權利要求1所述的冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備， 其特徵在於採用R290為循環有機工質。
專利摘要一種冶金爐高溫交變煙氣多級有機朗肯循環餘熱發電專用設備，包括燃燒沉降室、餘熱換熱室、除塵器、主風機、排氣筒，其特徵在於所述燃燒沉降室順序連接餘熱換熱室、除塵器、主風機、排氣筒，所述餘熱換熱室內安裝有熱管換熱器，熱管換熱器的冷水進口與水泵連接，熱管換熱器的熱水出口依次接高壓級蒸發器、中壓級蒸發器、低壓級蒸發器。蒸發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，另一端與發電機連接。其進一步特徵在於採用R290為循環有機工質。本餘熱發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，其效率比單級蒸發有機朗肯提高10～20％，還能達到好的環保效果。
文檔編號F01K27/00GK202254898SQ20112039531
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月11日 優先權日2011年10月11日
發明者馮建新 申請人:無錫市廣運環保機械有限公司