專利名稱：一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種余熱發(fā)電裝置，特別涉及一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣余熱發(fā)電裝置，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)生的高溫煙氣和設(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)捕集后進入管道的溫度一般在1200°C左右，粉塵濃度達35g/Nm3，小于5um的灰占粉塵總量的80%以上，粉塵量大，并且粘而細。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用于電爐煙氣的余熱回收。目前，熱管換熱器已經(jīng)成功運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，更為嚴重的是由于余熱鍋爐堵灰，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，造成冶煉生產(chǎn)無法正常進行，被迫停產(chǎn)檢修。同時，由于冶金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，確保高溫煙氣也能有效冷卻。但實際蒸汽產(chǎn)量卻遠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冶金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，拖動除塵風機，同時可降低煙氣的排放溫度，得到很好的環(huán)保效果，粉塵排放濃度小于8mg/Nm3。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置，包括燃燒沉降室、高溫除塵器、蓄熱均溫器、集氣室、主風機、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除塵器、蓄熱均溫器、集氣室、主風機、排氣筒，所述高溫除塵器中設(shè)置有碳鐵濾芯，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳化硅復合材料蓄熱體、激波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳化硅復合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述激波清灰裝置分段布置于蓄熱體之間。所述集氣室內(nèi)安裝有一次表面換熱器，一次表面換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，一次表面換熱器的熱水出口接管殼式蒸發(fā)器的熱水進口，管殼式蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池，循環(huán)水池與換熱器給水泵連接，構(gòu)成一個回路。管殼式蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，管殼式蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與汽輪機的上部法蘭接口連接，低沸點工質(zhì)汽輪機的下部接口通過管道與銅肋板式冷凝器的進氣口連接，銅肋板式冷凝器的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵的低壓進口端連接，低沸點工質(zhì)汽輪機與三相發(fā)電機連接，銅肋板式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，銅肋板式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成另一個回路。其進一步特征在于采用氯乙烷為循環(huán)有機工質(zhì)。由于冶金爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當煙氣通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換熱器，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；同時，由于本實用新型換熱器放置在除塵器后，熱源煙氣含塵量低，設(shè)備設(shè)計制造時可不予考慮，因此可以將換熱核心單元翅片間距設(shè)計很??；而且無須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施；余熱利用設(shè)施體積減小， 同時維護量減小，也延長了換熱器的使用壽命，粉塵排放濃度更低。本實用新型的優(yōu)點在于[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.換熱器不積灰，不堵塞；[0013]4.延長設(shè)備的使用壽命；[0014]5.提高余熱發(fā)電裝置效率；[0015]6.減少余熱發(fā)電裝置投資；[0016]7.可以減少混入冷風量，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.冶金爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.高溫除塵器，5.蓄熱均溫器， 6.煙氣進口，7.碳化硅復合材料蓄熱體、8.灰斗，9.激波清灰裝置，10.煙氣出口，11.集氣室，12. —次表面換熱器，13.換熱器給水泵，14.循環(huán)水池，15.管殼式蒸發(fā)器，16.低沸點工質(zhì)汽輪機，17.三相發(fā)電機，18.工質(zhì)循環(huán)泵，19.循環(huán)水泵，20.銅肋板式冷凝器，21.冷卻塔，22.主風機，23.排氣筒。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型中一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置包括燃燒沉降室3、高溫除塵器4、蓄熱均溫器5、集氣室11、主風機22、排氣筒23，其特征在于所述燃燒沉降室3通過管道順序連接高溫除塵器4、蓄熱均溫器5、集氣室11、主風機22、排氣筒23，所述高溫除塵器4中設(shè)置有碳鐵濾芯，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進口 6、碳化硅復合材料蓄熱體7、激波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳化硅復合材料蓄熱體7設(shè)置于煙氣進口 6和煙氣出口 10之間，所述激波清灰裝置9分段布置于蓄熱體7之間。所述集氣室11內(nèi)安裝有一次表面換熱器12，一次表面換熱器12的冷水進口與換熱器給水泵9 連接，一次表面換熱器12的熱水出口接管殼式蒸發(fā)器15的熱水進口，管殼式蒸發(fā)器15的冷水出口接循環(huán)水池10，循環(huán)水池10與換熱器給水泵9連接，構(gòu)成一個回路。管殼式蒸發(fā)器15的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵18的高壓出口端連接，管殼式蒸發(fā)器11的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與汽輪機16的上部法蘭接口連接，低沸點工質(zhì)汽輪機16的下部接口通過管道與銅肋板式冷凝器20的進氣口連接，銅肋板式冷凝器20的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵18 的低壓進口端連接，低沸點工質(zhì)汽輪機16與三相發(fā)電機17連接，銅肋板式冷凝器20的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵19連接，銅肋板式冷凝器的另一個端部接冷卻塔21，冷卻塔21 與循環(huán)水泵19連接，構(gòu)成另一個回路。所述低沸點工質(zhì)為氯乙烷，進入低沸點工質(zhì)汽輪機的工質(zhì)壓力為2. 5MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0. 45MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為3500KW，朗肯循環(huán)效率為16. 5%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。采用先除塵后余熱回收裝置，即先將高溫含塵煙氣進入碳鐵濾芯除塵器凈化，除塵器中的碳鐵濾芯，一般能夠承受1200°C左右的長期工作溫度，最高能承受1300°C的高溫，且能承受高溫大顆粒的沖刷，因此可以直接凈化高溫煙氣，而不需要做任何預處理。凈化后的粉塵濃度降至小于8mg/Nm3成為潔凈煙氣，余熱發(fā)電裝置不需要處理灰塵的堵塞、 清灰等問題。本實用新型的工作過程150t/h冶金爐1煙氣流量35X 104Nm3/h，溫度1200°C，含塵濃度35g/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，由燃燒沉降室3出來的煙氣進入高溫除塵器4，經(jīng)除塵后粉塵濃度小于8mg/Nm3。通過蓄熱均溫器5中碳化硅復合材料蓄熱體7對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入集氣室11中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至80°C左右，由主風機22壓入排氣筒23排入大氣。同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵9驅(qū)動，進入安裝于集氣室11內(nèi)的一次表面換熱器12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(huán)力推動下進入管殼式蒸發(fā)器15內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池14，開始新一輪循環(huán)。低沸點工質(zhì)通過工質(zhì)泵18驅(qū)動，在管殼式蒸發(fā)器15中吸收汽水混合物的熱量，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16內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機17發(fā)電。從低沸點工質(zhì)汽輪機16排出的工質(zhì)蒸汽由銅肋板式冷凝器20冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵18將工質(zhì)液體加壓后送入管殼式蒸發(fā)器15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，可經(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5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)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收冶金爐煙氣的余熱。以150t/h冶金爐余熱發(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1.一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置，包括燃燒沉降室、高溫除塵器、蓄熱均溫器、集氣室、主風機、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除塵器、蓄熱均溫器、集氣室、主風機、排氣筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置， 其特征在于所述高溫除塵器中設(shè)置有碳鐵濾芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置， 其特征在于所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳化硅復合材料蓄熱體、激波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳化硅復合材料蓄熱體設(shè)置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述激波清灰裝置分段布置于蓄熱體之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置， 其特征在于所述集氣室內(nèi)安裝有一次表面換熱器，一次表面換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，一次表面換熱器的熱水出口接管殼式蒸發(fā)器的熱水進口，管殼式蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池，循環(huán)水池與換熱器給水泵連接，構(gòu)成一個回路，管殼式蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與工質(zhì)循環(huán)泵的高壓出口端連接，管殼式蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與汽輪機的上部法蘭接口連接，低沸點工質(zhì)汽輪機的下部接口通過管道與銅肋板式冷凝器的進氣口連接，銅肋板式冷凝器的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵的低壓進口端連接，低沸點工質(zhì)汽輪機與三相發(fā)電機連接，銅肋板式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，銅肋板式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成另一個回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置， 其特征在于采用氯乙烷為循環(huán)有機工質(zhì)。
專利摘要一種帶有蓄熱均溫器的冶金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電裝置，包括沉降室、高溫除塵器、蓄熱均溫器、集氣室、主風機、排氣筒，其特征在于所述沉降室順序連接高溫除塵器、蓄熱均溫器、集氣室、主風機、排氣筒。所述高溫除塵器中設(shè)置有碳鐵濾芯。所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、蓄熱體、清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述集氣室內(nèi)安裝有換熱器，換熱器冷水進口與給水泵連接，熱水出口接蒸發(fā)器。蒸發(fā)器工質(zhì)進口端與循環(huán)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(fā)電機連接，冷凝器一端與工質(zhì)循環(huán)泵連接。采用氯乙烷為循環(huán)有機工質(zhì)。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(zhuǎn)化為高品位電能。
文檔編號F27D17/00GK202145099SQ20112025474
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>