專利名稱：電爐高溫交變煙氣余熱梯級(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，特別涉及電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及 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(dòng)，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(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)，由于電爐煙氣溫度波動(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電爐煙氣溫度波 動(dòng)幅度的帶有蓄熱均溫器的余熱梯級(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，粉塵排放濃度小于5mg/Nm3。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用 設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(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蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中 低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括碳陶復(fù)合材料蓄熱體、激波 清灰裝置和灰斗，所述激波清灰裝置分段布置于碳陶復(fù)合材料蓄熱體之間，所述高溫?zé)峁?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(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R245fa為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。[0008] 由于電爐煙氣溫度波動(dòng)劇烈，煙氣溫度峰值高，當(dāng)煙氣經(jīng)過本實(shí)用新型的蓄熱均 溫器處理后，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。經(jīng)過蓄熱均 溫器的煙氣進(jìn)高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，由于煙氣溫度峰值降低，可以使高溫?zé)峁苷舭l(fā)器投資減少； 煙氣溫度波動(dòng)幅度減少，則有利于提高高溫?zé)峁苷舭l(fā)器的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于[0010]1.采用高溫?zé)峁苷舭l(fā)器來回收電爐高溫?zé)煔獾挠酂帷⒌头悬c(diǎn)工質(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐中低溫?zé)煔獾挠酂?，?shí)現(xiàn)電爐煙氣余熱梯級(jí)利用；[0011]2.可以緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；[0012]3.一次表面蒸發(fā)器不積灰，不堵塞；[0013]4.延長(zhǎng)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(fēng)量，節(jié)約除塵能耗。


[0017]圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖中，1.電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.蓄熱均溫器，5.高溫?zé)峁苷舭l(fā)器，
6.中低溫余熱交換室，7.除塵器，8.主風(fēng)機(jī)，9.排氣筒，10.碳陶復(fù)合材料蓄熱體，11.激波 清灰裝置，12.灰斗，13.汽包，14.蒸汽蓄熱器，15. —次表面蒸發(fā)器，16.低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪 機(jī)，17.三相發(fā)電機(jī)，18.工質(zhì)循環(huán)泵，19.水泵，20.管殼式冷凝器，21.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)用新型中電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備包括燃燒沉降室 3、蓄熱均溫器4、高溫?zé)峁苷舭l(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，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、高溫?zé)峁苷舭l(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，所述蓄熱均溫器4包括碳陶復(fù)合材料蓄熱體10、 激波清灰裝置11和灰斗12，所述激波清灰裝置11分段布置于碳陶復(fù)合材料蓄熱體10之 間。所述高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5通過管道連接汽包13，汽包13通過管道連接蒸汽蓄熱器14。 所述中低溫余熱交換室6內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器15, —次表面蒸發(fā)器15的進(jìn)口端與工 質(zhì)循環(huán)泵18的高壓出口端連接，一次表面蒸發(fā)器15的出口端經(jīng)管道后與低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪 機(jī)16的上部法蘭接口連接，低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)16的下部接口通過管道與管殼式冷凝器20 的進(jìn)氣口連接，管殼式冷凝器20的液相出口通過管道與工質(zhì)循環(huán)泵18的低壓進(jìn)口端連接， 低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)16與三相發(fā)電機(jī)17連接，管殼式冷凝器20的一個(gè)端部法蘭接口與水泵 19連接，管殼式冷凝器20的另一個(gè)端部接冷卻塔21，冷卻塔21與水泵19連接，構(gòu)成一個(gè) 回路。所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為R245fa，進(jìn)入低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的工質(zhì)壓力為1. 8MPa，膨脹做 功后的工質(zhì)壓力為0. 25MPa時(shí)，系統(tǒng)輸出電功率為1000KW，朗肯循環(huán)效率為17. 5%，系統(tǒng)排 出的煙氣溫度為70°C。[0022]本實(shí)用新型的工作過程100t/h電爐1煙氣流量28X 104Nm3/h，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中碳陶復(fù)合材料蓄熱體10對(duì)高溫?zé)煔獾男顭峋鶞刈饔煤?，煙氣進(jìn)入高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5， 汽包13中的水在高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5中吸收高溫?zé)煔庥酂岷螽a(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽包13，汽包13 中的蒸汽通過管道進(jìn)入蒸汽蓄熱器14，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。高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)峁苷舭l(fā)器5換熱后，變?yōu)橹械蜏責(zé)煔?，進(jìn)入中低溫余熱交換室 6中，中低溫?zé)煔夥懦鰺崃?，溫度降?0°C，進(jìn)入除塵器7，經(jīng)除塵后粉塵濃度5mg/Nm3，由主 風(fēng)機(jī)8壓入排氣筒9排入大氣。同時(shí)，低沸點(diǎn)工質(zhì)通過工質(zhì)泵18驅(qū)動(dòng)，先在安裝于中低溫余 熱交換室內(nèi)的一次表面蒸發(fā)器15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)16內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)三相發(fā)電機(jī)17發(fā)電。從低沸點(diǎn)工 質(zhì)汽輪機(jī)16排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器20冷凝為飽和液體，再由工質(zhì)泵18將工質(zhì)液 體加壓后送入一次表面蒸發(fā)器15中，開始新一輪循環(huán)。從管殼式冷凝器20出來的循環(huán)水， 通過冷卻塔21冷卻，經(jīng)水泵19送入管殼式冷凝器20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(duì)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(dòng)幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，因而可減少余熱梯級(jí)利用裝置的投資，提高余熱梯 級(jí)利用裝置的穩(wěn)定性，并可安全地配置各類余熱利用設(shè)備。該裝置的最大特點(diǎn)是采用高溫?zé)峁苷舭l(fā)器來回收電爐高溫?zé)煔獾挠酂?、低沸點(diǎn)工 質(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐中低溫?zé)煔獾挠酂?，?shí)現(xiàn)電爐煙氣余熱梯級(jí)利用。以 100t/h煉鋼電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.電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(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蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(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所述的電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在干所述蓄熱均溫器包括碳陶復(fù)合材料蓄熱體、激波清灰裝置和灰斗，所述激波清灰裝置分段布置于碳陶復(fù)合材料蓄熱體之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在于所述高溫?zé)峁苷舭l(fā)器通過管道連接汽包，汽包通過管道連接蒸汽蓄熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在于所述中低溫余熱交換室內(nèi)安裝有一次表面蒸發(fā)器，一次表面蒸發(fā)器的進(jìn)ロ端與エ質(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備，其特征在于采用R245fa為循環(huán)有機(jī)エ質(zhì)。
專利摘要電爐高溫交變煙氣余熱梯級(jí)利用及除塵專用設(shè)備，包括沉降室、蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征在于所述沉降室順序連接蓄熱均溫器、高溫?zé)峁苷舭l(fā)器、中低溫余熱交換室、除塵器、主風(fēng)機(jī)、排氣筒。所述蓄熱均溫器包括蓄熱體、清灰裝置和灰斗，所述清灰裝置布置于蓄熱體之間。所述高溫?zé)峁苷舭l(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。其特征在于；采用R245fa為循環(huán)有機(jī)工質(zhì)。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)電爐煙氣余熱梯級(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。
文檔編號(hào)F27D17/00GK202470794SQ201220093208
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