半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法
【專利摘要】半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)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，進入余熱交換室中，高溫煙氣放出熱量，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風機出來與連接在電爐上方的外排管道出來的煙氣混合一并進入塑燒板除塵器，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R290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31～36％，環(huán)保效果好。
【專利說明】半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)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【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 在現(xiàn)有技術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多級有機朗肯循環(huán)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)明所采用的技術方案如下：
[0007] 半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)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余熱交換室中，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 混合一并進入塑燒板除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度3mg/Nm 3,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，先在安裝于余熱交換室內(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)蒸汽由鋁肋板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)，從鋁肋板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)水泵送入鋁肋板式冷凝 器中，開始新一輪循環(huán)。
[0008] 其進一步特征在于：采用R290為循環(huán)有機工質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：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31?36%，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，塑燒板除塵器中的濾料可選用價格低的濾料，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3mg/Nm 3。
[0010] 本發(fā)明與已有技術相比具有以下優(yōu)點：
[0011] 1.采用多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收半密閉電爐煙氣的余熱，其熱效率 可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高31?36% ;
[0012] 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；
[0013] 3.工質(zhì)儲液罐，可確保工質(zhì)循環(huán)泵連續(xù)加壓；
[0014] 4.提高余熱發(fā)電裝置效率；
[0015] 5.減少余熱發(fā)電裝置投資；
[0016] 6.運行能耗低，凈化效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的工藝流程圖。
[0018] 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.余熱交換 室，6.高壓級蒸發(fā)器，7.中壓級蒸發(fā)器，8.低壓級蒸發(fā)器，9.增壓風機，10.塑燒板除塵器， 11.主風機,12.排氣筒，13.低壓級工質(zhì)加壓泵，14.中壓級工質(zhì)加壓泵，15.高壓級工質(zhì)加 壓泵，16.儲液罐，17.帶補汽口有機透平，18.三相發(fā)電機，19.循環(huán)水泵，20.鋁肋板式冷凝 器，21.溴化鋰吸收式制冷機。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述：
[0020] 如圖1所示：本發(fā)明半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法步驟如下：
[0021] 5(^/11煉鋼半密閉電爐1內(nèi)排煙氣流量18\104_3/11，溫度10001：，含塵濃度25 8/ 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的煙氣進入余熱交換室5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9出來與連接在半密閉電爐1上方的外排管道4出 來的煙氣混合一并進入塑燒板除塵器10,經(jīng)除塵后粉塵濃度3mg/Nm 3,由主風機11壓入排 氣筒12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13的驅(qū)動，先在 安裝于余熱交換室5內(nèi)的低壓級蒸發(fā)器8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17的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵14加 壓后，進入中壓級蒸發(fā)器7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17的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵15加壓后，進入高壓 級蒸發(fā)器6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17的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機透平17內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機18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17排出的工質(zhì)蒸汽由鋁肋板式冷凝器20冷凝為 飽和液體，進入儲液罐16,儲液罐16可確保低壓級工質(zhì)加壓泵13連續(xù)加壓，再由低壓級工 質(zhì)加壓泵13將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器8中，開始新一輪循環(huán)，從鋁肋板式冷凝 器20出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機21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19送入鋁肋板式冷凝器20中，開始 新一輪循環(huán)。
[0022] 所述低沸點有機工質(zhì)為R290,三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0· 182MPa，中壓級蒸 發(fā)壓力為I. 〇9MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為2. 58MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0· 46MPa時，系統(tǒng) 輸出電功率為25001(1，朗肯循環(huán)效率為27.6(%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為801：。
[0023] 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。
[0024] 以50t/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：
[0025]
【權利要求】
1. 半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)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余熱交換室中，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 混合一并進入塑燒板除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度3mg/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，先在安裝于余熱交換室內(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)蒸汽由鋁肋板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)，從鋁肋板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)水泵送入鋁肋板式冷凝 器中，開始新一輪循環(huán)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的半密閉電爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電方法，其特征在 于：采用R290為循環(huán)有機工質(zhì)。
【文檔編號】F01K27/00GK104344732SQ201310356256
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權日:2013年8月9日
【發(fā)明者】王正新 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>