冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備的製作方法

2023-06-10 12:48:31 2

專利名稱：冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種餘熱發電裝置，特別涉及冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，屬於煙氣除塵及餘熱發電技術領域。
背景技術：
鋼鐵工業每年消耗大量能源，冶煉過程中產生的高溫煙氣和設備散熱帶走了大量能量。由於冶金爐煉鋼煙氣溫度很高，經捕集後進入管道的溫度一般在1150°C左右，粉塵濃度達22g/Nm3，小於6um的灰佔粉塵總量的72%以上，粉塵量大，並且粘而細。並且煙氣溫度劇烈波動，含塵量大，普通水列管餘熱鍋爐很難運用於電爐煙氣的餘熱回收。目前，熱管換熱器已經成功運用到冶金爐的煙氣餘熱回收中，但由於熱管的固有缺陷(造價高、不抗凍、 不耐高溫、使用年限短)，使得熱管餘熱回收裝置在鋼鐵行業的普及還面臨很多問題。由於煙氣中含有大量的粉塵，粘而細的粉塵在換熱元件上出現積灰、堵塞現象，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。同時，由於冶金爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，餘熱回收裝置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回收裝置的最大蒸發量，出現大馬拉小車的局面。這就相對減少了餘熱回收裝置的經濟價值，增加了餘熱回收裝置的投資。
發明內容本實用新型針對現有技術中存在的問題，提供一種能夠有效降低冶金爐煙氣溫度波動幅度的帶有蓄熱均溫器的餘熱發電裝置，該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，得到很好的環保效果，粉塵排放濃度小於6mg/Nm3。本實用新型所採用的技術方案如下冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、餘熱集聚室、除塵器、主風機、排氣筒，其特徵在於所述燃燒沉降室通過管道順序連接蓄熱均溫器、餘熱集聚室、除塵器、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳碳複合材料蓄熱體、振打清灰裝置、煙氣出口和灰鬥，所述碳碳複合材料蓄熱體設置於煙氣進口和煙氣出口之間，所述振打清灰裝置分段布置於蓄熱體之間。所述餘熱集聚室內安裝有等流速熱管換熱器，等流速熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，等流速熱管換熱器的熱水出口接管殼式蒸發器的熱水進口，管殼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。管殼式蒸發器的工質進口端與工質循環泵的高壓出口端連接，管殼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錳肋板式冷凝器的進氣口連接，錳肋板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，錳肋板式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環水泵連接，錳肋板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為循環有機工質。由於冶金爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當煙氣經過本實用新型的蓄熱均溫器處理後，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。經過蓄熱均溫器的煙氣進等流速熱管換熱器，由於煙氣溫度峰值降低，可以使餘熱發電裝置投資減少；煙氣溫度波動幅度減少，則有利於提高餘熱發電裝置的穩定性，延長使用壽命。本實用新型的優點在於[0010]1.可以緩解煙氣溫度的驟升驟降；[0011]2.解決熱脹冷縮問題；[0012]3.等流速熱管換熱器不積灰，不堵塞；[0013]4.延長設備的使用壽命；[0014]5.提高餘熱發電裝置效率；[0015]6.減少餘熱發電裝置投資；[0016]7.可以減少混入冷風量，節約除塵能耗。

圖1為本實用新型的裝置結構示意圖。圖中，1.冶金爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.蓄熱均溫器，5.煙氣進口，6.碳碳複合材料蓄熱體、7.灰鬥，8.振打清灰裝置，9.煙氣出口，10.餘熱集聚室，11.等流速熱管換熱器，12.換熱器給水泵，13.循環水池，14.管殼式蒸發器，15.低沸點工質汽輪機， 16.三相發電機，17.工質循環泵，18.循環水泵，19.錳肋板式冷凝器，20.冷卻塔，21.除塵器，22.主風機，23.排氣筒。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型中冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備包括燃燒沉降室3、蓄熱均溫器4、餘熱集聚室10、除塵器21、主風機22、排氣筒23，其特徵在於所述燃燒沉降室3通過管道順序連接蓄熱均溫器4、餘熱集聚室10、除塵器21、主風機22、排氣筒23，所述蓄熱均溫器4包括煙氣進口 5、碳碳複合材料蓄熱體6、振打清灰裝置8、煙氣出口 9和灰鬥7，所述碳碳複合材料蓄熱體6設置於煙氣進口 5和煙氣出口 9之間，所述振打清灰裝置8分段布置於碳碳複合材料蓄熱體6之間。所述餘熱集聚室10內安裝有等流速熱管換熱器11，等流速熱管換熱器11的冷水進口與換熱器給水泵12連接，等流速熱管換熱器11的熱水出口接管殼式蒸發器14的熱水進口，管殼式蒸發器14的冷水出口接循環水池13，循環水池13與換熱器給水泵12連接，構成一個迴路。管殼式蒸發器14的工質進口端與工質循環泵17的高壓出口端連接，管殼式蒸發器14的工質出口端經管道後與汽輪機15的上部法蘭接口連接， 低沸點工質汽輪機15的下部接口通過管道與錳肋板式冷凝器19的進氣口連接，錳肋板式冷凝器19的液相出口通過管道與工質循環泵17的低壓進口端連接，低沸點工質汽輪機15 與三相發電機16連接，錳肋板式冷凝器19的一個端部法蘭接口與循環水泵18連接，錳肋板式冷凝器的另一個端部接冷卻塔20，冷卻塔20與循環水泵18連接，構成另一個迴路。[0021]所述低沸點工質為R134a，進入低沸點工質汽輪機的工質壓力為2. 15MPa，膨脹做功後的工質壓力為0. 25MPa時，系統輸出電功率為2500KW，朗肯循環效率為20. 5%，系統排出的煙氣溫度為75°C。本實用新型的工作過程150t/h冶金爐1煙氣流量30X 104Nm3/h，溫度1150°C， 含塵濃度22g/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出來的煙氣進入蓄熱均溫器4，通過蓄熱均溫器4中碳碳複合材料蓄熱體6對高溫煙氣的蓄熱均溫作用後，煙氣進入餘熱集聚室 10中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至75°C左右，進入除塵器21，經除塵後粉塵濃度小於6mg/ Nm3。由主風機22壓入排氣筒23排入大氣。同時，循環水通過換熱器給水泵12驅動，進入安裝於餘熱集聚室10內的等流速熱管換熱器11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管殼式蒸發器14內，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環水池13，開始新一輪循環。低沸點工質通過工質泵17驅動，在管殼式蒸發器14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15內膨脹做功，並帶動三相發電機16發電。從低沸點工質汽輪機15排出的工質蒸汽由錳肋板式冷凝器19冷凝為飽和液體，再由工質泵17將工質液體加壓後送入管殼式蒸發器14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。由於蓄熱均溫器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，因而可減少餘熱發電裝置的投資，提高餘熱發電裝置的穩定性，並可安全地配置各類餘熱發電設備。該裝置的最大特點是採用低沸點工質有機朗肯循環餘熱發電來回收冶金爐煙氣的餘熱。以150t/h冶金爐餘熱發電及除塵工藝為例，本實用新型裝置與常規裝置比較，說明如下
權利要求1.冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、餘熱集聚室、 除塵器、主風機、排氣筒，其特徵在於所述燃燒沉降室通過管道順序連接蓄熱均溫器、餘熱集聚室、除塵器、主風機、排氣筒。
2.根據權利要求1所述的冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，其特徵在於所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳碳複合材料蓄熱體、振打清灰裝置、煙氣出口和灰鬥，所述碳碳複合材料蓄熱體設置於煙氣進口和煙氣出口之間，所述振打清灰裝置分段布置於碳碳複合材料蓄熱體之間。
3.根據權利要求1所述的冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，其特徵在於所述餘熱集聚室內安裝有等流速熱管換熱器，等流速熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，等流速熱管換熱器的熱水出口接管殼式蒸發器的熱水進口，管殼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，管殼式蒸發器的工質進口端與工質循環泵的高壓出口端連接，管殼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錳肋板式冷凝器的進氣口連接，錳肋板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，錳肋板式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環水泵連接，錳肋板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所述的冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，其特徵在於採用為循環有機工質。
專利摘要冶金爐煙氣蓄熱式餘熱發電專用設備，包括沉降室、蓄熱均溫器、餘熱集聚室、除塵器、主風機、排氣筒，其特徵在於所述沉降室順序連接蓄熱均溫器、餘熱集聚室、除塵器、主風機、排氣筒。所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、蓄熱體、清灰裝置、煙氣出口、灰鬥，所述蓄熱體設置於煙氣進、出口之間，所述清灰裝置裝於蓄熱體之間。所述餘熱集聚室裝有等流速熱管換熱器，換熱器冷水進口與給水泵連接，熱水出口接蒸發器。蒸發器工質進口端與循環泵連接，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。採用R134a為循環有機工質。本實用新型具有削峰填谷，減小溫度的波動幅度，又能最大限度地回收煙氣中的熱能轉化為高品位電能。
文檔編號F01K25/10GK202145097SQ20112025471
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
發明者陸耀忠 申請人:無錫市東優環保科技有限公司