電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備的製作方法
2023-08-09 01:27:51 1
專利名稱：電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電爐除塵餘熱發電領域，涉及電爐煙氣的除塵及餘熱發電。
背景技術：
電爐煉鋼煙氣溫度很高，經捕集後進入管道的溫度一般在1000°C左右，粉塵濃度達35g/Nm3，小於5um的灰佔粉塵總量的80%以上，粉塵量大，並且粘而細。目前通常採用先換熱降溫(換熱降溫方式有機力冷卻器換熱、噴霧冷卻換熱、餘熱鍋爐換熱等)後除塵的方法。先換熱降溫後除塵的方法存在諸多缺點1、機力冷卻器換熱後除塵降溫效果差，進口煙氣溫度不宜大於450°C，降溫範圍有限，機冷器管壁容易堵灰，造成燒布袋，系統無法正常運行。2、噴霧冷卻換熱後除塵增加煙氣中水的含量，不僅使布袋板結，還容易造成水與粉塵粘結，造成系統設備堵塞。3、餘熱鍋爐換熱後除塵由於煙氣中含有大量的粉塵，粘而細的粉塵即使在光管的熱管元件上也會出現積灰、堵塞現象，對於環向翅片管的熱管元件積灰、堵塞更加嚴重， 同時為了防止結灰，餘熱利用設施中換熱核心元件翅片間距大，不僅影響換熱效率，造成餘熱鍋爐產汽量不足，更為嚴重的是由於餘熱鍋爐堵灰，系統運行不穩定，造成冶煉生產無法正常進行，被迫停產檢修。由於以上缺點，工程中採用許多吹灰方法如激波吹灰、蒸汽吹灰、落丸清灰等，但由於粉塵細而粘，並且粉塵量大，每生產1噸鋼就會產生35kg粉塵，這些清灰方式收效甚微，無法從根本上解決積灰、堵塞問題。
發明內容本實用新型的目的是提供一種電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備。該專用裝置不僅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，達到好的環保效果，並且不影響電爐煉鋼生產的穩定和連續，還能得到很好的除塵效果，排放的粉塵濃度小於10mg/Nm3。本實用新型所採用的技術方案如下電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備，包括由管路依次連接的電爐、引風機、排氣筒，其特徵在於所述電爐和引風機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室，所述高溫除塵器中設置有碳鎢濾芯，所述蓄熱室內安裝有分離套管式熱管換熱器，分離套管式熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，分離套管式熱管換熱器的熱水出口接翅片式蒸發器的熱水進口，翅片式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。翅片式蒸發器的工質進口端與工質循環泵的高壓出口端連接，翅片式蒸發器的工質出口端經管道後與汽輪機的上部法蘭接口連接，低沸點工質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工質循環泵的低壓進口端連接，低沸點工質汽輪機與三相發電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環水泵連接，構成另一個迴路。其進一步特徵在於採用R401C為循環有機工質。本實用新型有益效果是由於本實用新型餘熱發電裝置放在高溫除塵器後，熱源煙氣含塵量低，因此可以將蓄熱室內的換熱核心單元翅片間距設計很小；而且無須卸灰、清灰、輸灰設施；體積減小，同時維護量減小，也延長了分離套管式熱管換熱器的使用壽命，粉塵排放濃度更低。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點、經濟效果1.最大限度地回收煙氣中的熱能轉化為高品位電能，用於生產。2.滿足循環經濟的要求，符合節能減排的國家政策。3.換熱器不積灰，不堵塞，換熱效率提高8 9倍。4.省掉了換熱器的吹灰系統，從而降低了造價及運行費用。5.採用耐高溫碳鎢濾芯除塵器，排放濃度彡10mg/Nm3。6.應用範圍廣，電爐除塵餘熱發電都可採用。綜上所述，本方案採用先除塵後餘熱發電的裝置，煙塵排放濃度低，發電量多，裝置運行穩定能耗低。
圖1是本實用新型的裝置結構示意圖。圖中1.電爐，2.四孔水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.高溫除塵器，5.蓄熱室，6.風機，7.排氣筒，8.分離套管式熱管換熱器，9.換熱器給水泵，10.循環水池，11.翅片式蒸發器，12.低沸點工質汽輪機，13.三相發電機，14.工質循環泵，15.循環水泵，16.管殼式冷凝器，17.冷卻塔。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型中電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備包括燃燒沉降室3、高溫除塵器4、蓄熱室5、主風機6、排氣筒7，所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫除塵器4、蓄熱室5、主風機6、排氣筒7，所述高溫除塵器4中設置有碳鎢濾芯，所述蓄熱室5內安裝有分離套管式熱管換熱器8，分離套管式熱管換熱器8的冷水進口與換熱器給水泵9連接，分離套管式熱管換熱器8的熱水出口接翅片式蒸發器11的熱水進口，翅片式蒸發器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。 翅片式蒸發器11的工質進口端與工質循環泵14的高壓出口端連接，翅片式蒸發器11的工質出口端經管道後與汽輪機12的上部法蘭接口連接，低沸點工質汽輪機12的下部接口通過管道與管殼式冷凝器16的進氣口連接，管殼式冷凝器16的液相出口通過管道與工質循環泵14的低壓進口端連接，低沸點工質汽輪機12與三相發電機13連接，管殼式冷凝器16 的一個端部法蘭接口與循環水泵15連接，管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔17，冷卻塔 17與循環水泵15連接，構成另一個迴路。所述低沸點工質為R401C，進入低沸點工質汽輪機的工質壓力為2. 2MPa，膨脹做功後的工質壓力為0. 45MPa時，系統輸出電功率為3250KW，朗肯循環效率為16. 2%，系統排出的煙氣溫度為80°C。[0023]採用先除塵後餘熱發電裝置，即先將高溫含塵煙氣進入碳鎢濾芯除塵器淨化，除塵器中的碳鎢濾芯，一般能夠承受1000°c左右的長期工作溫度，最高能承受1200°C的高溫，且能承受高溫大顆粒的衝刷，因此可以直接淨化高溫煙氣，而不需要做任何預處理。淨化後的粉塵濃度降至小於10mg/Nm3成為潔淨煙氣，不需要處理灰塵的堵塞、清灰等問題。本實用新型的工作過程150t/h電爐1內排煙氣流量35X 104Nm3/h，溫度1000°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，由燃燒沉降室3出來的煙氣進入高溫除塵器4，經除塵後粉塵濃度小於10mg/Nm3。然後進入蓄熱室5，高溫煙氣放出熱量，溫度降至80°C左右，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，進入安裝於蓄熱室 5內的分離套管式熱管換熱器8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力推動下進入翅片式蒸發器11內，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環水池10，開始新一輪循環。低沸點工質通過工質泵14驅動，在翅片式蒸發器11中吸收汽水混合物的熱量，變成飽和蒸汽，通過調壓閥後，工質蒸汽在低沸點工質汽輪機12內膨脹做功，並帶動三相發電機13發電。從低沸點工質汽輪機12排出的工質蒸汽由管殼式冷凝器16冷凝為飽和液體，再由工質泵14將工質液體加壓後送入翅片式蒸發器11中，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。該設備的最大特點是採用先除塵後餘熱發電來回收電爐煙氣的餘熱。以150t/h
電爐除塵為例，本實用新型流程與常規餘熱利用後除塵比較說明如下
序號比較項目常規裝置本裝置1處理風量 (XlO4 Nm3 / h)352原始煙氣溫度(°C)150-10003系統全壓(Pa)6500 75003200 35004排放濃度Ong / Nm3 )-50-105發電量(KW/ h)無32506餘熱降溫設施鋼耗(t) 12005007主電機能耗(KW)-630 4008除塵器折算鋼耗(t)4503809年度總排放(kg)450080010年度總能耗(KW.H)3200000204000011佔地面積(mXm)42X4825X3012清、卸、輸灰設備多、堵、耗能無注按年工作330日計算。由此可見，本實用新型可最大限度地回收煙氣中的熱能轉化為高品位電能，分離套管式熱管換熱器無須卸灰、清灰、輸灰設施，延長了設備的使用壽命，同時可降低煙氣的排放溫度，並且不影響電爐煉鋼生產的穩定和連續，還能得到好的環保效果，排放的粉塵濃度小於10mg/Nm3。裝置投資低、運行能耗低。
權利要求1.一種電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備，包括由管路依次連接的電爐、引風機、排氣筒，其特徵在於所述電爐和引風機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室。
2.根據權利要求1所述的電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備，其特徵在於所述高溫除塵器中設置有碳鎢濾芯。
3.根據權利要求1所述的電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備，其特徵在於所述蓄熱室內安裝有分離套管式熱管換熱器，分離套管式熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，分離套管式熱管換熱器的熱水出口接翅片式蒸發器的熱水進口， 翅片式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，翅片式蒸發器的工質進口端與工質循環泵的高壓出口端連接，翅片式蒸發器的工質出口端經管道後與汽輪機的上部法蘭接口連接，低沸點工質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工質循環泵的低壓進口端連接，低沸點工質汽輪機與三相發電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環水泵連接， 管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環水泵連接，構成另一個迴路。
4.根據權利要求3所述的電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備，其特徵在於採用R401C為循環有機工質。
專利摘要一種電爐高含塵煙氣有機朗肯循環餘熱發電及除塵專用設備，包括由管路依次連接的電爐、引風機、排氣筒，其特徵在於所述電爐和引風機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室，所述高溫除塵器中設置有碳鎢濾芯，所述蓄熱室內安裝有分離套管式熱管換熱器，換熱器冷水進口與給水泵連接，熱水出口接翅片式蒸發器。蒸發器工質進口端與工質循環泵連接，出口端與汽輪機連接，汽輪機一端與冷凝器連接，另一端與發電機連接，冷凝器一端與工質循環泵連接，另一端與循環水泵連接，冷凝器出口接冷卻塔。其進一步特徵在於採用R401C為循環有機工質。本實用新型可最大限度地回收煙氣中的熱能轉化為電能，換熱器無須卸灰、清灰、輸灰設施，延長了設備的使用壽命，環保效果好。
文檔編號F01K25/10GK202145100SQ201120254768
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者顧榮秀 申請人:無錫市東優環保科技有限公司