冶金炉高温高含尘烟气有机朗肯余热发电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冶金炉高温高含尘烟气有机朗肯余热发电方法，具体地说是能最 大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，又能改善除尘能力，属于冶金炉除尘技术 领域。
【背景技术】
[0002] 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。由于冶金炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在120(TC左右，粉尘浓 度达25g/Nm3,小于加m的灰占粉尘总量的70%W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冶金炉烟气的余热回收。目前，热管 换热器已经成功运用到冶金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。
[0003] 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。
[0004] 同时，由于冶金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。该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】
[0005] 针对上述问题，本发明提供了冶金炉高温高含尘烟气有机朗肯余热发电方法，通 过该方法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，并且不影响冶金炉生产 的稳定和连续。
[0006] 本发明所采用的技术方案如下：
[0007] 冶金炉高温高含尘烟气有机朗肯余热发电方法，其特征在于：本发明冶金炉内排 烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进入燃烧沉降室，燃烧沉降 室的作用是：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，最终燃睽 一氧化碳气体，调节控制沉降室的烟气温度75(TC，由燃烧沉降室出来的烟气进入塑烧板 除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/Nm3,进入蓄热均温器，通过蓄热均温器中碳猛复合材料蓄 热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入均流换热室中，高温烟气放出热量，完成热交 换，温度降至9(TC，由主风机压入排气筒排入大气，同时，循环水通过换热器给水粟驱动， 进入安装于均流换热室内的翅片管换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合 物的温度175C，汽水混合物在自然循环力推动下进入高压级蒸发器中放出热量，温度降 至115C，然后进入中压级蒸发器中放出热量，水温降至85C，再进入低压级蒸发器中放出 热量，水温降至55°C，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环，同时，经过冷凝 的有机工质液体，经过低压级工质加压粟的驱动，先在低压级蒸发器中吸收余热载体的热 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的低压补汽口，另一路经中压 级工质加压粟加压后，进入中压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成中压级工质蒸汽，一 路经管道进入带补汽口有机透平的中压补汽口，另一路经高压级工质加压粟加压后，进入 高压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成高压级工质蒸汽，经管道进入带补汽口有机透 平的高压进汽缸，工质蒸汽在带补汽口有机透平内膨胀做功，并带动H相发电机发电，系统 发出的电能为H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，从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由蜂窝状铜肋板式冷凝器冷凝为饱和液 体，进入储液罐，储液罐可确保低压级工质加压粟连续加压，再由低压级工质加压粟将工质 液体加压后送入低压级蒸发器中，开始新一轮循环，从蜂窝状铜肋板式冷凝器出来的循环 水，通过漠化裡吸收式制冷机冷却，冷却水的温度降至10~15C，满足工质蒸汽冷凝为饱 和液体对冷却水的要求，经循环水粟送入蜂窝状铜肋板式冷凝器中，开始新一轮循环。
[0008] 其进一步特征在于；采用R227ea为循环有机工质。
[0009] 本发明的有益效果是：由于冶金炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气通 过本发明的蓄热均温器处理后，烟气温度波动幅度可W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换热器，由于烟气温度峰值降低，可W使余热发电装置投 资减少，烟气温度波动幅度减少，则有利于提高余热发电装置的稳定性，延长使用寿命；同 时，由于本发明换热器放置在除尘器后，热源烟气含尘量低，设备设计制造时可不予考虑， 因此可W将换热核也单元翅片间距设计很小，而且无须卸灰、清灰、输灰设施；余热利用设 施体积减小，同时维护量减小，也延长了换热器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。
[0010] 本发明与单级单压有机朗肯循环最大的区别在于，本发明在有机工质高、中、低蒸 发器里采用多级蒸发的措施，利用热水的低温段（进口 85C，出口 55C)加热工质产生低 压工质蒸汽，进入有机透平的低压补汽口膨胀做功；利用热水的中温段（进口 115C，出口 85C)加热工质产生中压工质蒸汽，进入有机透平的中压补汽口膨胀做功；利用饱和水蒸 汽的高温段（进口 175°C，出口 115C)加热工质产生高压工质蒸汽，进入有机透平的高压 缸膨胀做功；实现余热流对有机工质的梯级分压加热，该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赌增，其热效 率可比单级蒸发有机朗肯循环提高23~28%，降低了烟气的排放温度，降低了投资及运行 费用，排放浓度低，可W确保排放粉尘浓度在3mg/Nm3。
[0011] 本发明的优点在于：
[001引1.蓄热均温器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，解决热胀冷缩问题；
[0013] 2.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，其热效率可比单 级蒸发有机朗肯循环提高23~28% ;
[0014] 3.通过漠化裡吸收式制冷机冷却，冷却水的温度降至10~15C，满足工质蒸汽冷 凝为饱和液体对冷却水的要求；
[0015] 4.工质储液罐，可确保工质循环粟连续加压；
[0016] 5.翅片管换热器不积灰，不堵塞，延长设备的使用寿命；
[0017] 6.提高余热发电装置效率；
[001引 7.减少余热发电装置投资；
[0019] 8.运行能耗低，净化效果好。
【附图说明】
[0020] 图1是实现本发明的工艺流程图。
[0021] 图1中；1.冶金炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.塑烧板除尘器，5.蓄热均温器， 6.烟气进口，7.碳猛复合材料蓄热体，8.灰斗，9.激波清灰装置，10.烟气出口，11.均流换 热室，12.翅片管换热器，13.主风机，14.排气筒，15.换热器给水粟，16.循环水池，17.低 压级蒸发器，18.中压级蒸发器，19.高