半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法
【專利摘要】半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于：半密閉電爐內(nèi)排煙氣由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風，進入沉降室，進入蓄熱均溫器，進入均流蓄熱室中，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在半密閉電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入除塵器，經(jīng)除塵后由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，有機工質(zhì)液體，在低壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、高壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成工質(zhì)蒸汽，在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動發(fā)電機發(fā)電。其特征在于：采用R600a為循環(huán)有機工質(zhì)。本發(fā)明方法可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉(zhuǎn)化為高品位電能，其熱效率比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高30～35％，環(huán)保效果好。
【專利說明】半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，具體地說是能最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，又能改善除塵能力，屬于半密閉電爐除塵【技術(shù)領域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中半密閉電爐煙氣的凈化裝置為半密閉電爐煙氣發(fā)生設備、余熱利用設施、除塵器通過管路依次連接。
[0003]目前通常采用的余熱利用設施:水列管余熱鍋爐、蓄熱式余熱鍋爐來回收半密閉電爐煙氣的余熱，產(chǎn)生飽和蒸汽等。由于半密閉電爐煙氣溫度劇烈波動，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，蓄熱式余熱鍋爐已經(jīng)成功運用到半密閉電爐煙氣余熱回收中，但由于換熱管的固有缺陷(造價高、不抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得蓄熱式余熱鍋爐在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。
[0004]同時，由于半密閉電爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱系統(tǒng)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(chǎn)量卻遠低于余熱系統(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)濟價值，增加了余熱系統(tǒng)的投資。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，通過該方法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(zhuǎn)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，并且不影響半密閉電爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明半密閉電爐內(nèi)排煙氣由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是:降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進入蓄熱均溫器，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳銅復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳銅復合材料蓄熱體設置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳銅復合材料蓄熱體之間，通過蓄熱均溫器中碳銅復合材料蓄熱體對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至80°C，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在半密閉電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在安裝于均流蓄熱室內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機發(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)，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質(zhì)加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的循環(huán)水，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，經(jīng)循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
[0008]其進一步特征在于:采用R600a為循環(huán)有機工質(zhì)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:由于蓄熱均溫器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)電設備。
[0010]本發(fā)明在有機工質(zhì)高、中、低蒸發(fā)器里采用多級蒸發(fā)的措施，利用半密閉電爐煙氣余熱的低溫段加熱產(chǎn)生低壓蒸汽，進入有機透平的低壓補汽口膨脹做功，利用半密閉電爐煙氣余熱的中溫段加熱產(chǎn)生中壓蒸汽，進入有機透平的中壓補汽口膨脹做功，利用半密閉電爐煙氣余熱的高溫段加熱產(chǎn)生高壓蒸汽，進入有機透平的高壓缸膨脹做功，實現(xiàn)半密閉電爐煙氣余熱對有機工質(zhì)的梯級分壓加熱，這樣就在各級受熱面中減少了余熱流與工質(zhì)間的傳熱溫差的不均衡性，降低了由于溫差傳熱不可逆損失帶來的熵增，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高30?35%，降低了煙氣的排放溫度，由于煙氣的排放溫度可以維持在80°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。
[0011]本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0012]1.蓄熱均溫器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，解決熱脹冷縮問題；
[0013]2.采用多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高30?35% ;
[0014]3.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；
[0015]4.工質(zhì)儲液罐,可確保工質(zhì)循環(huán)泵連續(xù)加壓；
[0016]5.提高余熱發(fā)電裝置效率；
[0017]6.減少余熱發(fā)電裝置投資；
[0018]7.運行能耗低，凈化效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的工藝流程圖。
[0020]圖1中:1.半密閉電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.外排管道，5.蓄熱均溫器，6.煙氣進口，7.碳銅復合材料蓄熱體，8.灰斗，9.聲波清灰裝置，10.煙氣出口，11.均流蓄熱室，12.高壓級蒸發(fā)器，13.中壓級蒸發(fā)器，14.低壓級蒸發(fā)器，15.增壓風機，16.除塵器，17.主風機，18.排氣筒，19.低壓級工質(zhì)加壓泵，20.中壓級工質(zhì)加壓泵，21.高壓級工質(zhì)加壓泵，22.儲液罐，23.帶補汽口有機透平，24.三相發(fā)電機，25.循環(huán)水泵，26.管殼式冷凝器，27.溴化鋰吸收式制冷機。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述:
[0022]如圖1所示:本發(fā)明半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法步驟如下:
[0023]70t/h煉鋼半密閉電爐I內(nèi)排煙氣流量20 X 104Nm3/h，溫度1000°C，含塵濃度25g/Nm3由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套2混入冷風，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，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，經(jīng)過燃燒沉降室3的煙氣進入蓄熱均溫器5，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進口 6、碳銅復合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳銅復合材料蓄熱體7設置于煙氣進口 6和煙氣出口 10之間，所述聲波清灰裝置9分段布置于碳銅復合材料蓄熱體7之間，通過蓄熱均溫器5中碳銅復合材料蓄熱體7對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室11中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至80°C，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風機15出來與連接在半密閉電爐I上方的外排管道4出來的煙氣混合一并進入除塵器16，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機17壓入排氣筒18排入大氣，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵19的驅(qū)動，先在安裝于均流蓄熱室11內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器14中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平23的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵20加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器13中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平23的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵21加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器12中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平23的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機透平23內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機24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)，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平23排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器26冷凝為飽和液體，進入儲液罐22，儲液罐22可確保低壓級工質(zhì)加壓泵19連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵19將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器14中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器26出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機27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)循環(huán)水泵25送入管殼式冷凝器26中，開始新一輪循環(huán)。
[0024]所述低沸點有機工質(zhì)為R600a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.282MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為1.19MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為2.18MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0.36MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為25.6%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。
[0025]本發(fā)明的最大特點是采用有機工質(zhì)在高、中、低蒸發(fā)器里多級蒸發(fā)的措施，來回收半密閉電爐煙氣的余熱，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻從管殼式冷凝器出來的循環(huán)冷卻水，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。
[0026]以70t/h煉鋼半密閉電爐余熱回收及除塵工藝為例，本發(fā)明方法與常規(guī)方法比較，說明如下:
[0027]

【權(quán)利要求】
1.半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于:本發(fā)明半密閉電爐內(nèi)排煙氣由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是:降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體，經(jīng)過燃燒沉降室的煙氣進入蓄熱均溫器，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳銅復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳銅復合材料蓄熱體設置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳銅復合材料蓄熱體之間，通過蓄熱均溫器中碳銅復合材料蓄熱體對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至80°c，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在半密閉電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在安裝于均流蓄熱室內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽，一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成高壓級工質(zhì)蒸汽，經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機發(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)，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質(zhì)加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的循環(huán)水，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，經(jīng)循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半密閉電爐煙氣余熱發(fā)電方法，其特征在于:采用R600a為循環(huán)有機工質(zhì)。
【文檔編號】F27D17/00GK104075580SQ201310130469
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】王逸萍 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>