專利名稱：電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種余熱發(fā)電裝置，特別涉及電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，屬于煙氣除塵及余熱發(fā)電技術(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。由于電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1250°C左右，粉塵濃度達(dá)18g/Nm3，小于Sum的灰占粉塵總量的75%以上，粉塵量大，并且粘而細(xì)。并且煙氣溫度劇烈波動，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運(yùn)用于電爐煙氣的余熱回收。目前，熱管式換熱器已經(jīng)成功運(yùn)用到電爐的煙氣余熱回收中，但由于熱管的固有缺陷(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，由于電爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱回收裝置就必須設(shè)計得足夠大， 確保高溫?zé)煔庖材苡行Ю鋮s。但實際蒸汽產(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。這就相對減少了余熱回收裝置的經(jīng)濟(jì)價值，增加了余熱回收裝置的投資。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種能夠有效降低電爐煙氣溫度波動幅度的帶有蓄熱均溫器的余熱發(fā)電裝置，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，拖動除塵風(fēng)機(jī)，同時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，粉塵排放濃度小于5mg/Nm3。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、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蓄熱均溫器、余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒， 所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、碳鋁復(fù)合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鋁復(fù)合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳鋁復(fù)合材料蓄熱體之間。所述余熱交換室內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器，一次表面蒸發(fā)器的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)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端部法蘭接口與水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個回路。其進(jìn)一步特征在于采用異丁烷為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。[0008]由于電爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣經(jīng)過本實用新型的蓄熱均溫器處理后，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(jīng)過蓄熱均溫器的煙氣進(jìn)余熱交換室，由于煙氣溫度峰值降低，可以使余熱發(fā)電裝置投資減少；煙氣溫度波動幅度減少，則有利于提高余熱發(fā)電裝置的穩(wěn)定性，延長使用壽命。本實用新型的優(yōu)點在于1.可以緩解煙氣溫度的驟升驟降；2.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為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.蓄熱均溫器，5.煙氣進(jìn)口，6.碳鋁復(fù)合材料蓄熱體，7.灰斗，8.聲波清灰裝置，9.煙氣出口，10.余熱交換室，11. 一次表面蒸發(fā)器，12.低沸點工質(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，18.除塵器，19.主風(fēng)機(jī)，20.排氣筒。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。本實用新型中電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備包括燃燒沉降室3、蓄熱均溫器4、余熱交換室10、除塵器18、主風(fēng)機(jī)19、排氣筒20，其特征在于所述燃燒沉降室3通過管道順序連接蓄熱均溫器4、余熱交換室10、除塵器18、主風(fēng)機(jī)19、排氣筒 20，所述蓄熱均溫器4包括煙氣進(jìn)口 5、碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6、聲波清灰裝置8、煙氣出口 9 和灰斗7，所述碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6設(shè)置于煙氣進(jìn)口 5和煙氣出口 9之間，所述聲波清灰裝置8分段布置于碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6之間。所述余熱交換室10內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器11，一次表面蒸發(fā)器11的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵14的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)器 11的出口端經(jīng)管道后與低沸點工質(zhì)汽輪機(jī)12的上部法蘭接口連接，低沸點工質(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的一個端部法蘭接口與水泵15連接，管殼式冷凝器16的另一個端部接冷卻塔17，冷卻塔17與水泵15連接，構(gòu)成一個回路。所述低沸點工質(zhì)為異丁烷，進(jìn)入低沸點工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為2. 8MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0. 35MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為3000KW，朗肯循環(huán)效率為17. 5%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為70°C。本實用新型的工作過程100t/h電爐1煙氣流量觀\104_3/11，溫度1250°C，含塵濃度18g/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)入蓄熱均溫器4，通過蓄熱均溫器4中碳鋁復(fù)合材料蓄熱體6對高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進(jìn)入余熱交換室10中， 高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，溫度降?0°C，進(jìn)入除塵器18，經(jīng)除塵后粉塵濃度小于5mg/Nm3。由主風(fēng)機(jī)19壓入排氣筒20排入大氣。同時，低沸點工質(zhì)通過工質(zhì)泵14驅(qū)動，先在安裝于余熱交換室內(nèi)的一次表面蒸發(fā)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)蒸汽在低沸點工質(zhì)汽輪機(jī)12內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機(jī)13發(fā)電。從低沸點工質(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)液體加壓后送入一次表面蒸發(fā)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。由于蓄熱均溫器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(shè)備。該裝置的最大特點是采用低沸點工質(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱。以100t/h煉鋼電爐余熱發(fā)電及除塵工藝為例，本實用新型裝置與常規(guī)裝置比較，說明如下
權(quán)利要求1.電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、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蓄熱均溫器、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1所述的電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，其特征在于所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、碳鋁復(fù)合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鋁復(fù)合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于碳鋁復(fù)合材料蓄熱體之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，其特征在于所述余熱交換室內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器，一次表面蒸發(fā)器的進(jìn)口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)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端部法蘭接口與水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與水泵連接，構(gòu)成一個回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，其特征在于采用異丁烷為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。
專利摘要電爐高溫交變煙氣有機(jī)朗肯余熱發(fā)電及除塵專用設(shè)備，包括沉降室、蓄熱均溫器、余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述沉降室順序連接蓄熱均溫器、余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒。所述蓄熱均溫器包括煙氣進(jìn)口、蓄熱體、清灰裝置、煙氣出口、灰斗，所述蓄熱體設(shè)置于煙氣進(jìn)、出口之間，所述清灰裝置布置于蓄熱體之間。所述余熱交換室內(nèi)裝有蒸發(fā)器，蒸發(fā)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，冷凝器一端與工質(zhì)循環(huán)泵連接。其特征在于采用異丁烷為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本實用新型具有蓄熱均溫器，對煙氣溫度削峰填谷，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(zhuǎn)化為電能。
文檔編號F27D17/00GK202145098SQ20112025474
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者陸耀忠 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>