专利名称：电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种余热利用装置，特别涉及电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备，属于烟气除尘及余热发电技术领域。
背景技术：
钢铁工业每年消耗大量能源，冶炼过程中产生的高温烟气和设备散热带走了大量能量。由于电炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在1250°C左右，粉尘浓度达18g/Nm3，小于Sum的灰占粉尘总量的75%以上，粉尘量大，并且粘而细。并且烟气温度剧烈波动，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，热管式换热器已经成功运用到电炉的烟气余热回收中，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。由于烟气中含有大量的粉尘，粘而细的粉尘在换热元件上出现积灰、堵塞现象，不仅影响换热效率，造成余热锅炉产汽量不足，更为严重的是由于余热锅炉堵灰，系统运行不稳定，造成冶炼生产无法正常进行，被迫停产检修。同时，由于电炉烟气温度波动剧烈，波幅大，余热回收装置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回收装置的最大蒸发量，出现大马拉小车的局面。这就相对减少了余热回收装置的经济价值，增加了余热回收装置的投资。
发明内容本实用新型针对现有技术中存在的问题，提供一种能够有效降低电炉烟气温度波动幅度的带有蓄热均温器的余热利用装置，该装置不仅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，得到很好的除尘效果，粉尘排放浓度5mg/Nm3。本实用新型所采用的技术方案如下电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温均流蓄热室、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蓄热均温器、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温均流蓄热室、主风机、排气筒，所述蓄热均温器包括碳陶复合材料蓄热体、激波清灰装置和灰斗，所述激波清灰装置分段布置于碳陶复合材料蓄热体之间，所述高温热管蒸发器通过管道连接蒸汽汽包，蒸汽汽包通过管道连接蒸汽蓄热器，所述布袋除尘器中设置有碳硅复合材料滤芯，所述中低温均流蓄热室内安装有不锈钢板翅式换热器，不锈钢板翅式换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，不锈钢板翅式换热器的热水出口接管壳式蒸发器的热水进口，管壳式蒸发器的冷水出口接循环水池，循环水池与换热器给水泵连接，构成一个回路，管壳式蒸发器的工质进口端与工质循环泵的高压出口端连接，管壳式蒸发器的工质出口端接工质汽包，工质汽包与低沸点工质汽轮机的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机的下部接口通过管道与管壳式冷凝器的进气口连接，管壳式冷凝器的液相出口通过管道与储液罐连接，储液罐与工质循环泵的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机与三相发电机连接，管壳式冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，管壳式冷凝器的另一个端部接溴化锂吸收式制冷机，溴化锂吸收式制冷机与水泵连接，构成另一个回路。其进一步特征在于采用R245fa为循环有机工质。由于电炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气经过本实用新型的蓄热均温器处理后，烟气温度波动幅度可以大为减少，同时也降低了烟气温度的峰值。经过蓄热均温器的烟气进高温热管蒸发器，由于烟气温度峰值降低，可以使高温热管蒸发器投资减少；烟气温度波动幅度减少，则有利于提高高温热管蒸发器的稳定性，延长使用寿命。本实用新型的优点在于1.采用高温热管蒸发器来回收电炉高温烟气的余热、低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收电炉中低温烟气的余热，实现电炉烟气余热梯级利用；2.通过溴化锂吸收式制冷机冷却，冷却水的温度降至10 15°C，满足工质蒸汽冷凝为饱和液体对冷却水的要求；3.可以缓解烟气温度的骤升骤降，解决热胀冷缩问题；4.不锈钢板翅式换热器不积灰，不堵塞；5.延长设备的使用寿命；6.提高余热发电装置效率；7.减少余热发电装置投资；8.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。
图1为本实用新型的装置结构示意图。图中1.电炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.蓄热均温器，5.高温热管蒸发器，
6.布袋除尘器，7.中低温均流蓄热室，8.主风机，9.排气筒，10.碳陶复合材料蓄热体，
11.激波清灰装置，12.灰斗，13.蒸汽汽包，14.蒸汽蓄热器，15.不锈钢板翅式换热器，16.换热器给水泵，17.循环水池，18.管壳式蒸发器，19.工质循环泵，20.工质汽包，21.储液罐，22.低沸点工质汽轮机，23.三相发电机，24.水泵，25.管壳式冷凝器，26.溴化锂吸收式制冷机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型中电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备包括燃烧沉降室3、蓄热均温器4、高温热管蒸发器5、布袋除尘器6、中低温均流蓄热室7、主风机8、排气筒9，其特征在于所述燃烧沉降室3通过管道顺序连接蓄热均温器4、高温热管蒸发器5、布袋除尘器6、中低温均流蓄热室7、主风机8、排气筒9，所述蓄热均温器4包括碳陶复合材料蓄热体10、激波清灰装置11和灰斗12，所述激波清灰装置11分段布置于碳陶复合材料蓄热体10之间，所述高温热管蒸发器5通过管道连接蒸汽汽包13，蒸汽汽包13通过管道连接蒸汽蓄热器14，所述布袋除尘器6中设置有碳硅复合材料滤芯，所述中低温均流蓄热室7内安装有不锈钢板翅式换热器15，不锈钢板翅式换热器15的冷水进口与换热器给水泵16连接，不锈钢板翅式换热器15的热水出口接管壳式蒸发器18的热水进口，管壳式蒸发器18的冷水出口接循环水池17，循环水池17与换热器给水泵16连接，构成一个回路，管壳式蒸发器18的工质进口端与工质循环泵19的高压出口端连接，管壳式蒸发器18的工质出口端接工质汽包20，工质汽包20与低沸点工质汽轮机22的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机22的下部接口通过管道与管壳式冷凝器25的进气口连接，管壳式冷凝器25的液相出口通过管道与储液罐连接21，储液罐21与工质循环泵19的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机22与三相发电机23连接，管壳式冷凝器25的一个端部法兰接口与水泵24连接，管壳式冷凝器25的另一个端部接溴化锂吸收式制冷机26，溴化锂吸收式制冷机26与水泵24连接，构成另一个回路。所述低沸点工质为R245fa，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为1. 8MPa，膨胀做功后的工质压力为O. 25MPa时，系统输出电功率为1000KW，朗肯循环效率为17. 5%，系统排出的烟气温度为70°C。本实用新型的工作过程100t/h电炉I烟气流量28 X IO4Nm3A，温度1250°C，含尘浓度18g/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，由燃烧沉降室3出来的烟气进入蓄热均温器4，所述蓄热均温器4包括碳陶复合材料蓄热体10、激波清灰装置11和灰斗12，所述激波清灰装置11分段布置于碳陶复合材料蓄热体10之间，通过蓄热均温器4中碳陶复合材料蓄热体10对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入高温热管蒸发器5，蒸汽汽包13中的水在高温热管蒸发器5中吸收高温烟气余热后产生蒸汽进入蒸汽汽包13，蒸汽汽包13中的蒸汽通过管道进入蒸汽蓄热器14，经调节后外供稳定、连续、参数符合用户要求的蒸汽用于发电。高温烟气经高温热管蒸发器5换热后，烟气温度波动幅度可以大为减少，同时也降低了烟气温度的峰值，变为中低温烟气，再进入布袋除尘器6，经除尘后粉尘浓度5mg/Nm3，然后进入中低温均流蓄热室7中，烟气放出热量，温度降至70°C，由主风机8压入排气筒9排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵16驱动，进入安装于中低温均流蓄热室7内的不锈钢板翅式换热器15中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入管壳式蒸发器18内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池17，开始新一轮循环。低沸点有机工质通过工质循环泵19驱动，在管壳式蒸发器18中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入工质汽包20，工质汽包20可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机23平稳运行。工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机22内膨胀做功，并带动三相发电机23发电。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。从低沸点工质汽轮机22排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器25冷凝为饱和液体，进入储液罐21，储液罐21可确保工质循环泵19连续加压，工质循环泵19将工质液体加压后送入管壳式蒸发器18中，开始新一轮循环。从管壳式冷凝器25出来的循环水，通过溴化锂吸收式制冷机26冷却，冷却水的温度降至10 15°C，满足工质蒸汽冷凝为饱和液体对冷却水的要求，经水泵24送入管壳式冷凝器25中，开始新一轮循环。由于蓄热均温器4可对烟气温度削峰填谷，降低烟气的最高温度、减小烟气温度的波动幅度，缓解烟气温度的骤升骤降，因而可减少余热梯级利用装置的投资，提高余热梯级利用装置的稳定性，并可安全地配置各类余热利用设备。[0025]该装置的最大特点是采用高温热管蒸发器来回收电炉高温烟气的余热、低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收电炉中低温烟气的余热，实现电炉烟气余热梯级利用。以100t/h炼钢电炉余热利用及除尘工艺为例，本实用新型装置与常规装置比较，说明如下:
权利要求1.电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温均流蓄热室、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蓄热均温器、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温均流蓄热室、主风机、排气筒，所述蓄热均温器包括碳陶复合材料蓄热体、激波清灰装置和灰斗，所述激波清灰装置分段布置于碳陶复合材料蓄热体之间，所述高温热管蒸发器通过管道连接蒸汽汽包，蒸汽汽包通过管道连接蒸汽蓄热器，所述布袋除尘器中设置有碳硅复合材料滤芯，所述中低温均流蓄热室内安装有不锈钢板翅式换热器，不锈钢板翅式换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，不锈钢板翅式换热器的热水出口接管壳式蒸发器的热水进口，管壳式蒸发器的冷水出口接循环水池，循环水池与换热器给水泵连接，构成一个回路，管壳式蒸发器的工质进口端与工质循环泵的高压出口端连接，管壳式蒸发器的工质出口端接工质汽包，工质汽包与低沸点工质汽轮机的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机的下部接口通过管道与管壳式冷凝器的进气口连接，管壳式冷凝器的液相出口通过管道与储液罐连接，储液罐与工质循环泵的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机与三相发电机连接，管壳式冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，管壳式冷凝器的另一个端部接溴化锂吸收式制冷机，溴化锂吸收式制冷机与水泵连接，构成另一个回路。
2.根据权利要求1所述的电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备，其特征在于:采用R245fa为循环 有机工质。
专利摘要电炉高温烟气余热发电节能除尘专用设备，包括沉降室、蓄热均温器、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温均流蓄热室、主风机、排气筒，其特征在于所述沉降室顺序连接蓄热均温器、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温均流蓄热室、主风机、排气筒，所述蓄热均温器包括蓄热体、清灰装置和灰斗，所述高温热管蒸发器连接蒸汽汽包，所述中低温均流蓄热室装有换热器，换热器热水出口接蒸发器，蒸发器与工质泵连接，出口端与汽包连接，汽包与汽轮机连接，汽轮机与冷凝器连接，冷凝器与储液罐连接。其特征在于采用R245fa为循环有机工质。本实用新型最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，还能达到好的环保效果，装置投资低、运行能耗低。
文档编号F27D17/00GK202915737SQ201220710480
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者王珍露 申请人:无锡市东优环保科技有限公司