专利名称：电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备的制作方法
技术领域：
电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备技术领域[0001]本实用新型涉及电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘技术领域。
技术背景[0002]在现有技术中电炉烟气的净化装置为电炉烟气发生设备、余热利用设施、除尘器通过管路依次连接。[0003]目前通常采用的余热利用设施水列管余热锅炉、热管式余热回收装置来回收电炉烟气的余热，产生饱和蒸汽等。由于电炉烟气温度剧烈波动，含尘量大，普通水列管余热锅炉很难运用于电炉烟气的余热回收。目前，热管式余热回收装置已经成功运用到电炉烟气余热回收中，但由于热管的固有缺陷(造价高、不抗冻、不耐高温、使用年限短)，使得热管余热回收装置在钢铁行业的普及还面临很多问题。[0004]同时，由于电炉烟气温度波动剧烈，波幅大，余热系统就必须设计得足够大，确保高温烟气也能有效冷却。但实际蒸汽产量却远低于余热系统的最大蒸发量，出现大马拉小车的局面。这就相对减少了余热系统的经济价值，增加了余热系统的投资。发明内容[0005]针对上述问题，本实用新型提供了电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备，其不仅能高效地冷却高温烟气，还能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，拖动除尘风机，同时可降低烟气的排放温度，改善除尘能力，并且不影响电炉炼钢生产的稳定和连续。[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是其包括燃烧沉降室、余热换热器、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于所述燃烧沉降室通过管道顺序连接余热换热器、 除尘器、主风机、排气筒，所述余热换热器内安装有低压级蒸发器、中压级蒸发器、高压级蒸发器，低压级蒸发器的进口端与低压级工质加压泵的高压出口端连接，低压级蒸发器的出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的低压补汽口连接，另一路与中压级工质加压泵的进口端连接，中压级工质加压泵的出口端连接中压级蒸发器，中压级蒸发器的出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的中压补汽口连接，另一路与高压级工质加压泵的进口端连接，高压级工质加压泵的出口端连接高压级蒸发器，高压级蒸发器的出口端经管道后与带补汽口有机透平的高压进汽缸连接，带补汽口有机透平的下部接口通过管道与冷凝器的进气口连接，冷凝器的液相出口通过管道与低压级工质加压泵的低压进口端连接，带补汽口有机透平与三相发电机连接，冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与水泵连接，构成一个回路。[0007]其进一步特征在于采用R15M为循环有机工质。[0008]本实用新型的上述结构中，余热发电装置替代水列管余热锅炉、热管式余热回收装置等设备组合，既简化了系统配置，又可以最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，拖动除尘风机，同时可降低烟气的排放温度，改善除尘能力，达到节能环保生产的目的。[0009]本实用新型的有益效果是该发电设备与单级单压有机朗肯循环最大的区别在于，该发电设备在有机工质余热换热器里采用多级蒸发的措施，利用电炉烟气余热的低温段加热产生低压蒸汽，进入有机透平的低压补汽口膨胀做功；利用电炉烟气余热的中温段加热产生中压蒸汽，进入有机透平的中压补汽口膨胀做功；利用电炉烟气余热的高温段加热产生高压蒸汽，进入有机透平的高压缸膨胀做功；实现电炉烟气余热对有机工质的梯级分压加热，这样就在各级受热面中减少了余热流与工质间的传热温差的不均衡性，降低了由于温差传热不可逆损失带来的熵增，可在单级蒸发有机朗肯循环热效率的基础上提高 10 20%，降低了烟气的排放温度，由于烟气的排放温度可以维持在100°C，布袋除尘器中的滤料可选用价格最低的涤纶针刺毡布袋，降低了投资及运行费用；排放浓度低，可以确保排放粉尘浓度在10mg/Nm3。
[0010]图1是本实用新型的结构示意图。[0011]图1中1.电炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.余热换热器，5.除尘器，6.主风机，7.排气筒，8.低压级蒸发器，9.中压级蒸发器，10.高压级蒸发器，11.低压级工质加压泵，12.中压级工质加压泵，13.高压级工质加压泵，14.带补汽口有机透平，15.三相发电机，16.水泵，17.冷凝器，18.冷却塔。
具体实施方式
[0012]
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。[0013]本实用新型中电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备包括燃烧沉降室3、余热换热器4、除尘器5、主风机6、排气筒7，所述燃烧沉降室通过管道顺序连接余热换热器4、除尘器5、主风机6、排气筒7，所述余热换热器4内安装有低压级蒸发器8、中压级蒸发器9、高压级蒸发器10，低压级蒸发器8的进口端与低压级工质加压泵11的高压出口端连接，低压级蒸发器8的出口端一路经管道后与带补汽口有机透平14的低压补汽口连接，另一路与中压级工质加压泵12的进口端连接，中压级工质加压泵12的出口端连接中压级蒸发器9，中压级蒸发器9的出口端一路经管道后与带补汽口有机透平14的中压补汽口连接，另一路与高压级工质加压泵13的进口端连接，高压级工质加压泵13的出口端连接高压级蒸发器10，高压级蒸发器10的出口端经管道后与带补汽口有机透平14的高压进汽缸连接，带补汽口有机透平14的下部接口通过管道与冷凝器17的进气口连接，冷凝器17的液相出口通过管道与低压级工质加压泵11的低压进口端连接，带补汽口有机透平14与三相发电机15连接，冷凝器17的一个端部法兰接口与水泵16连接，冷凝器17的另一个端部接冷却塔18，冷却塔18与水泵16连接，构成一个回路。[0014]所述低沸点有机工质为R152a，三级蒸发，低压级蒸发压力为0. 352MPa,中压级蒸发压力为1. 151MPa，高压级蒸发压力为2. 25MPa，膨胀做功后的工质压力为0.时，系统输出电功率为2000KW，朗肯循环效率为19%，系统排出的烟气温度为100°C。[0015]本实用新型的工作过程90t/h炼钢电炉1内排烟气流量20 X 104NmVh，温度 1000°C，含尘浓度25g/Nm3由第四孔排出，经水冷滑套2混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进入燃烧沉降室3 ；燃烧沉降室3的作用是降低烟气流速，使烟气中携带的大颗粒粉尘沉降， 并适当混入冷风，最终燃烬一氧化碳气体，调节控制沉降室的烟气温度650°C，由燃烧沉降室3出来的烟气进入余热换热器4，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至100°C，直接进入除尘器5，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3。由主风机6压入排气筒7排入大气。同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵11的驱动，先在安装于余热换热器4内的低压级蒸发器8中吸收烟气余热载体的热量，变成低压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平14的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵12加压后，进入中压级蒸发器9中吸收烟气余热载体的热量，变成中压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平14的中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵13加压后，进入高压级蒸发器10中吸收烟气余热载体的热量，变成高压级工质蒸汽；经管道进入带补汽口有机透平14的高压进汽缸，工质蒸汽在多级有机透平14内膨胀做功，并带动三相发电机15发电。从带补汽口有机透平14排出的工质蒸汽由冷凝器17冷凝为饱和液体，再由低压级工质加压泵11将工质液体加压后送入低压级蒸发器8中，开始新一轮循环。从冷却塔18过来的循环水通过循环水泵16驱动，进入冷凝器17中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔18内，放出热量， 变成低温水，开始新一轮循环。系统发出的电能为三相交流电，额定电压为380V，可经过调压后并入厂内电网，或直接送给用电设备使用。[0016]该设备的最大特点是采用多级蒸发有机朗肯循环余热发电来回收电炉烟气的余热。以90t/h炼钢电炉余热回收及除尘工艺为例，本实用新型流程与常规余热利用后除尘比较，说明如下:[0017]序号比较项目常规装置本装置1处理风量 (XlO4NmVh)202原始烟气温度(°c)100 10003系统全压(Pa)6500 75003500 40004排放浓度(mg/Nm3)50105余热利用量产蒸汽量3t/h (蒸汽压力0.8MPa) 折算人民币300元/h发电量2000 KW/h 折算人民币1000元/h6余热利用率4%19%7余热设施钢耗(t)9003008主电机能耗(KW)4503009除尘器折算钢耗(t)33028010年度总排放(kg)300060011年度总能耗(KW.H)24000001540000[0018]注按年工作330日计算。[0019]由此可见，本实用新型烟尘排放浓度低，装置投资低、运行能耗低，净化效果好。5[0020] 本实用新型可最大限度地回收烟气中的热能直接转化为高品位电能，其效率比单级蒸发有机朗肯循环提高10 20%，还能达到好的环保效果。
权利要求1.一种电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、余热换热器、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于所述燃烧沉降室通过管道顺序连接余热换热器、除尘器、主风机、排气筒，所述余热换热器内安装有低压级蒸发器、中压级蒸发器、高压级蒸发器，低压级蒸发器的进口端与低压级工质加压泵的高压出口端连接，低压级蒸发器的出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的低压补汽口连接，另一路与中压级工质加压泵的进口端连接，中压级工质加压泵的出口端连接中压级蒸发器，中压级蒸发器的出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的中压补汽口连接，另一路与高压级工质加压泵的进口端连接，高压级工质加压泵的出口端连接高压级蒸发器，高压级蒸发器的出口端经管道后与带补汽口有机透平的高压进汽缸连接，带补汽口有机透平的下部接口通过管道与冷凝器的进气口连接，冷凝器的液相出口通过管道与低压级工质加压泵的低压进口端连接，带补汽口有机透平与三相发电机连接，冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与水泵连接，构成一个回路。
2.根据权利要求1所述的电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备，其特征在于采用R15M为循环有机工质。
专利摘要一种电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、余热换热器、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于所述燃烧沉降室通过管道顺序连接余热换热器、除尘器、主风机、排气筒，所述余热换热器内安装有低压级蒸发器、中压级蒸发器、高压级蒸发器，蒸发器一端与工质加压泵连接，另一端与带补汽口有机透平连接，带补汽口有机透平一端与冷凝器连接，另一端与发电机连接，冷凝器一端与工质加压泵连接，另一端与水泵连接，冷凝器出口接冷却塔。其进一步特征在于采用R152a为循环有机工质。本余热发电设备可最大限度地回收烟气中的热能直接转化为高品位电能，其效率比单级蒸发有机朗肯提高10～20％，还能达到好的环保效果。
文档编号F27D17/00GK202254894SQ20112039513
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者冯建新 申请人:无锡市广运环保机械有限公司