專利名稱：冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種余熱利用裝置，特別涉及冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除 塵專用設(shè)備，屬于煙氣除塵及余熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)每年消耗大量能源，冶煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂驮O(shè)備散熱帶走了大量 能量。由于冶金爐煉鋼煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進(jìn)入管道的溫度一般在1050°C左右，粉塵濃 度達(dá)15g/Nm3，小于8um的灰占粉塵總量的65%以上，粉塵量大，并且粘而細(xì)。并且煙氣溫度 劇烈波動(dòng)，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運(yùn)用于冶金爐煙氣的余熱回收。目前，熱管 式換熱器已經(jīng)成功運(yùn)用到冶金爐的煙氣余熱回收中，但由于熱管的固有缺陷(造價(jià)高、不 抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得熱管余熱回收裝置在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。由于煙氣中含有大量的粉塵，粘而細(xì)的粉塵在換熱元件上出現(xiàn)積灰、堵塞現(xiàn)象，不 僅影響換熱效率，造成余熱鍋爐產(chǎn)汽量不足，更為嚴(yán)重的是由于余熱鍋爐堵灰，系統(tǒng)運(yùn)行不 穩(wěn)定，造成冶煉生產(chǎn)無法正常進(jìn)行，被迫停產(chǎn)檢修。同時(shí)，由于冶金爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，波幅大，余熱回收裝置就必須設(shè)計(jì)得足夠 大，確保高溫?zé)煔庖材苡行Ю鋮s。但實(shí)際蒸汽產(chǎn)量卻遠(yuǎn)低于余熱回收裝置的最大蒸發(fā)量，出 現(xiàn)大馬拉小車的局面。這就相對(duì)減少了余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，增加了余熱回收裝置的 投資。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種能夠有效降低冶金爐煙氣溫度 的余熱梯級(jí)利用裝置，該裝置不僅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(dòng)除塵風(fēng)機(jī)，同時(shí)可降低煙氣的排放溫度，改善除塵能力，得到很好的除塵效果，粉塵排放 濃度 5mg/Nm3。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè) 備，包括燃燒沉降室、高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣 筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱 交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器通過管道連接汽包，汽包通 過管道連接蒸汽蓄熱器。所述中低溫余熱交換室內(nèi)安裝有分離套管式換熱器，分離套管式 換熱器的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，分離套管式換熱器的出口端經(jīng)管道后與 汽輪機(jī)的上部法蘭接口連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的下部接口通過管道與管殼式冷凝器的進(jìn) 氣口連接，管殼式冷凝器的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵的低壓進(jìn)口端連接，低沸點(diǎn)工 質(zhì)汽輪機(jī)與三相發(fā)電機(jī)連接，管殼式冷凝器的一個(gè)端部法蘭接口與水泵連接，管殼式冷凝 器的另一個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個(gè)回路。其進(jìn)一步特征在于采用R236EA為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。由于冶金爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣經(jīng)過本實(shí)用新型的高溫等流遝息営攸蒸友器怏熱后，煙氣溫度汲動(dòng)幅度n」以大為減少，冋時(shí)也降低J煙氣溫度的 峰值，煙氣由高溫變?yōu)橹械蜏責(zé)煔?，再進(jìn)入分離套管式換熱器，可通過低沸點(diǎn)工質(zhì)有機(jī)朗肯 循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐中低溫?zé)煔獾挠酂幔瑢?shí)現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級(jí)利用。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1.采用高溫等流速直管板蒸發(fā)器來回收冶金爐高溫?zé)煔獾挠酂?、低沸點(diǎn)工質(zhì)有機(jī) 朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐中低溫?zé)煔獾挠酂?，?shí)現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級(jí)利用；2.可以緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；3. 一次表面蒸發(fā)器不積灰，不堵塞；4.延長設(shè)備的使用壽命；5 提高余熱發(fā)電裝置效率；6.減少余熱發(fā)電裝置投資；7.可以減少混入冷風(fēng)量，節(jié)約除塵能耗。

圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.冶金爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.高溫等流速直管板蒸發(fā)器，5.中 低溫余熱交換室，6.除塵器，7.主風(fēng)機(jī)，8.排氣筒，9.汽包，10.蒸汽蓄熱器，11.分離套管 式換熱器，12.低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)，13.三相發(fā)電機(jī)，14.工質(zhì)循環(huán)泵，15.水泵，16.管殼式冷 凝器，17.冷卻塔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型中冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備包括燃燒沉降室3、 高溫等流速直管板蒸發(fā)器4、中低溫余熱交換室5、除塵器6、主風(fēng)機(jī)7、排氣筒8，其特征在 于所述燃燒沉降室3通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器4、中低溫余熱交換室5、 除塵器6、主風(fēng)機(jī)7、排氣筒8，所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器4通過管道連接汽包9，汽包9 通過管道連接蒸汽蓄熱器10。所述中低溫余熱交換室5內(nèi)安裝有分離套管式換熱器11， 分離套管式換熱器11的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵14的高壓出口端連接，分離套管式換熱器11 的出口端經(jīng)管道后與低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)12的上部法蘭接口連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)12的 下部接口通過管道與管殼式冷凝器16的進(jìn)氣口連接，管殼式冷凝器16的液相出口通過管 道與工質(zhì)循環(huán)泵14的低壓進(jìn)口端連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)12與三相發(fā)電機(jī)13連接，管殼 式冷凝器16的一個(gè)端部法蘭接口與水泵15連接，管殼式冷凝器16的另一個(gè)端部接冷卻塔 17，冷卻塔17與水泵15連接，構(gòu)成一個(gè)回路。所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為R236EA，進(jìn)入低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為1. 9MPa，膨脹做 功后的工質(zhì)壓力為0. 29MPa時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為1500KW，朗肯循環(huán)效率為20. 5%，系統(tǒng)排 出的煙氣溫度為80°C。本實(shí)用新型的工作過程150t/h冶金爐1煙氣流量36X 104Nm3/h，溫度1050°C，含 塵濃度15g/Nm3由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套2混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳?xì)怏w后進(jìn)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(dāng)混入冷風(fēng)，最終燃燼一氧化碳?xì)怏w，由燃燒沉降室3出來的煙氣進(jìn)入高溫等流速直管板蒸發(fā)器 4，汽包9中的水在高溫等流速直管板蒸發(fā)器4中吸收高溫?zé)煔庥酂岷螽a(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽包9， 汽包9中的蒸汽通過管道進(jìn)入蒸汽蓄熱器10，經(jīng)調(diào)節(jié)后外供穩(wěn)定、連續(xù)、參數(shù)符合用戶要求 的蒸汽用于發(fā)電。通過高溫等流速直管板蒸發(fā)器4換熱后，煙氣溫度波動(dòng)幅度可以大為減 少，同時(shí)也降低了煙氣溫度的峰值，煙氣由高溫變?yōu)橹械蜏責(zé)煔?，再進(jìn)入中低溫余熱交換室 5中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，進(jìn)入除塵器6，經(jīng)除塵后粉塵濃度5mg/Nm3，由主風(fēng)機(jī)7 壓入排氣筒8排入大氣。同時(shí)，低沸點(diǎn)工質(zhì)通過工質(zhì)泵14驅(qū)動(dòng)，先在安裝于中低溫余熱交換 室5內(nèi)的分離套管式換熱器11中吸收煙氣余熱載體的熱量，變成飽和蒸汽，通過調(diào)壓閥后， 工質(zhì)蒸汽在低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)12內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)13發(fā)電。從低沸點(diǎn)工質(zhì) 汽輪機(jī)12排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器16冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵14將工質(zhì)液體 加壓后送入分離套管式換熱器11中，開始新一輪循環(huán)。從管殼式冷凝器16出來的循環(huán)水， 通過冷卻塔17冷卻，經(jīng)水泵15送入管殼式冷凝器16中，開始新一輪循環(huán)。系統(tǒng)發(fā)出的電 能為三相交流電，額定電壓為380V，經(jīng)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng)，或直接送給用電設(shè)備使用。該設(shè)備的最大特點(diǎn)是采用高溫等流速直管板蒸發(fā)器來回收冶金爐高溫?zé)煔獾挠?熱產(chǎn)生蒸汽發(fā)電、再采用低沸點(diǎn)工質(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐中低溫?zé)煔獾挠?熱，實(shí)現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級(jí)利用。以150t/h冶金爐余熱利用及除塵工藝為例，本實(shí)用新 型裝置與常規(guī)裝置比較，說明如下
權(quán)利要求1.冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在干所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在于所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器通過管道連接汽包，汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在干所述中低溫余熱交換室內(nèi)安裝有分離套管式換熱器，分離套管式換熱器的進(jìn)ロ端與エ質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，分離套管式換熱器的出口端經(jīng)管道后與汽輪機(jī)的上部法蘭接ロ連接，低沸點(diǎn)エ質(zhì)汽輪機(jī)的下部接ロ通過管道與管殼式冷凝器的進(jìn)氣ロ連接，管殼式冷凝器的液相出口通過管道與エ質(zhì)循環(huán)泵的低壓進(jìn)ロ端連接，低沸點(diǎn)エ質(zhì)汽輪機(jī)與三相發(fā)電機(jī)連接，管殼式冷凝器的一個(gè)端部法蘭接ロ與水泵連接，管殼式冷凝器的另ー個(gè)端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成ー個(gè)回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在于采用R236EA為循環(huán)有機(jī)エ質(zhì)。
專利摘要冶金爐高溫?zé)煔庥酂崽菁?jí)利用及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室通過管道順序連接高溫等流速直管板蒸發(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒。所述高溫等流速直管板蒸發(fā)器通過管道連接汽包，汽包連接蒸汽蓄熱器。所述中低溫余熱交換室內(nèi)裝有換熱器，換熱器一端與工質(zhì)循環(huán)泵連接，另一端與汽輪機(jī)連接，汽輪機(jī)一端與冷凝器連接，另一端與發(fā)電機(jī)連接。其特征在于采用R236EA為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)冶金爐煙氣余熱梯級(jí)利用，最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，還能達(dá)到好的環(huán)保效果，裝置投資低、運(yùn)行能耗低。
文檔編號(hào)F22B1/18GK202470792SQ201220093168
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者王正新 申請(qǐng)人:王正新