铁合金炉烟气余热利用除尘方法
【专利摘要】铁合金炉烟气余热利用除尘方法，其特征在于：铁合金炉烟气由炉内排出，经水冷烟道混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进沉降室，进入旋风除尘器，再进入塑烧板除尘器，经除尘后进入均流换热室中，再由主风机压入排气筒排入大气，同时，循环水从换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物进入蒸发器内，放出热量，有机工质液体，吸收汽水混合物的热量，变成工质蒸汽，在带补汽口有机透平内膨胀做功，并带动发电机发电，其特征在于：采用R152a为循环有机工质。本发明方法可实现铁合金炉高含尘烟气余热梯级利用，将烟气中的热能转化为高品位电能，其热效率可比单级蒸发有机朗肯循环提高29～32％，还能达到好的环保效果。
【专利说明】
铁合金炉烟气余热利用除尘方法
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种铁合金炉烟气余热利用除尘方法，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，属于烟气余热利用及除尘技术领域。
【背景技术】
[0002]铁合金炉烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在700°C左右，粉尘浓度达15g/Nm3，小于5um的灰占粉尘总量的90%以上，粉尘量大，并且粘而细。目前通常采用先换热降温(换热降温方式有:机力冷却器换热、喷雾冷却换热等)后除尘的方法。上述方法存在诸多缺点:
[0003]1、机力冷却器换热后除尘:降温效果差，进口烟气温度不宜大于450°C，降温范围有限，机冷器管壁容易堵灰，造成烧布袋，系统无法正常运行。
[0004]2、喷雾冷却换热后除尘:增加烟气中水的含量，不仅使布袋板结，还容易造成水与粉尘粘结，造成系统设备堵塞。
[0005]由于以上缺点，工程中采用许多吹灰方法:如激波吹灰、蒸汽吹灰、落丸清灰等，但由于粉尘细而粘，并且粉尘量大，每生产I吨钢就会产生35kg粉尘，这些清灰方式收效甚微，无法从根本上解决积灰、堵塞问题。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提供了铁合金炉烟气余热利用除尘方法，通过该方法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，达到好的环保效果，并且不影响铁合金炉生产的稳定和连续，还能得到很好的除尘效果，排放的粉尘浓度3mg/Nm3。
[0007]本发明所采用的技术方案如下:
[0008]铁合金炉烟气余热利用除尘方法，其特征在于:本发明铁合金炉烟气由炉内排出，经水冷烟道混入冷风，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，最终燃烬一氧化碳气体，由燃烧沉降室出来的烟气进入旋风除尘器，进行预除尘，再进入塑烧板除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/Nm3，然后进入均流换热室中，烟气放出热量，温度降至80°C，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栗驱动，进入安装于均流换热室内的等流速一次表面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185°C，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125°C，然后进入中压级蒸发器中放出热量，水温降至95°C，再进入低压级蒸发器中放出热量，水温降至60°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栗的驱动，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栗加压后，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栗加压后，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，并带动三相发电机发电，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，从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由管壳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栗连续加压，再由低压级工质加压栗将工质液体加压后送入低压级蒸发器中，开始新一轮循环，从管壳式冷凝器出来的循环水，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，经循环水栗送入管壳式冷凝器中，开始新一轮循环。
[0009]其进一步特征在于:采用R152a为循环有机工质。
[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 95°C，出口 60°C )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 125°C，出口95°C )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 185°C，出口 125°C )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，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，其热效率可比单级蒸发有机朗肯循环提高29?32%，降低了烟气的排放温度，减少了热污染，达到好的环保要求。
[0011]采用先除尘后余热发电装置，即先将高含尘烟气进入塑烧板除尘器净化，净化后的粉尘浓度降至3mg/Nm3成为洁净烟气，解决了等流速一次表面换热器由于灰尘的堵塞而带来的清灰问题。
[0012]由于本发明余热发电设备放置在塑烧板除尘器后，热源烟气含尘量低，因此可以将均流换热室内的换热核心单元翅片间距设计很小；而且无须卸灰、清灰、输灰设施；体积减小，同时维护量减小，也延长了等流速一次表面换热器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。
【附图说明】
[0013]图1是实现本发明的工艺流程图。
[0014]图中:1.铁合金炉，2.水冷烟道，3.燃烧沉降室，4.旋风除尘器，5.塑烧板除尘器，6.均流换热室，7.等流速一次表面换热器，8.主风机，9.排气筒，10.换热器给水栗，
11.循环水池，12.低压级蒸发器，13.中压级蒸发器，14.高压级蒸发器，15.低压级工质加压栗，16.中压级工质加压栗，17.高压级工质加压栗，18.储液罐，19.带补汽口有机透平，20.三相发电机，21.循环水栗，22.管壳式冷凝器，23.溴化锂吸收式制冷机。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的描述:
[0016]如图1所示:本发明铁合金炉烟气余热利用除尘方法步骤如下:
[0017]30000KVA铁合金炉排烟量28 X 104/Nm3/h，温度700 °C，含尘浓度35g/Nm3由炉内排出，经水冷烟道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出来的烟气进入旋风除尘器4，进行预除尘，再进入塑烧板除尘器5，经除尘后粉尘浓度3mg/Nm3，然后进入均流换热室6中，烟气放出热量，温度降至80°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栗10驱动，进入安装于均流换热室6内的等流速一次表面换热器7中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物的温度185°C，汽水混合物在自然循环力推动下进入高压级蒸发器14中放出热量，温度降至125°C，然后进入中压级蒸发器13中放出热量，水温降至95°C，再进入低压级蒸发器12中放出热量，水温降至60°C，变成低温水，低温水流入循环水池11，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栗15的驱动，先在低压级蒸发器12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19的低压补汽口，另一路经中压级工质加压栗16加压后，进入中压级蒸发器13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19的中压补汽口，另一路经高压级工质加压栗17加压后，进入高压级蒸发器14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19的高压进汽缸，工质蒸汽在带补汽口有机透平19内膨胀做功，并带动三相发电机20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，从带补汽口有机透平19排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器22冷凝为饱和液体，进入储液罐18，储液罐18可确保低压级工质加压栗15连续加压，再由低压级工质加压栗15将工质液体加压后送入低压级蒸发器12中，开始新一轮循环，从管壳式冷凝器22出来的循环水，通过溴化锂吸收式制冷机23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，经循环水栗21送入管壳式冷凝器22中，开始新一轮循环。
[0018]所述低沸点工质为R152a，三级蒸发，低压级蒸发压力为0.351MPa，中压级蒸发压力为0.524MPa，高压级蒸发压力为1.356MPa，膨胀做功后的工质压力为0.348MPa时，系统输出电功率为2000KW，朗肯循环效率为26.58%，系统排出的烟气温度为80°C。
[0019]由此可见，本发明方法可实现铁合金炉高含尘烟气余热利用，最大限度地回收铁合金炉高含尘烟气中的热能转化为高品位电能，其热效率可比单级蒸发有机朗肯循环提高29?32%，等流速一次表面换热器无须卸灰、清灰、输灰设施，延长了设备的使用寿命，同时可降低烟气的排放温度，并且不影响铁合金炉生产的稳定和连续，还能得到好的环保效果，排放的粉尘浓度3mg/Nm3，装置投资低、运行能耗低。
【主权项】
1.铁合金炉烟气余热利用除尘方法，其特征在于:本发明铁合金炉烟气由炉内排出，经水冷烟道混入冷风，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，最终燃烬一氧化碳气体，由燃烧沉降室出来的烟气进入旋风除尘器，进行预除尘，再进入塑烧板除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/Nm3，然后进入均流换热室中，烟气放出热量，温度降至80°C，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栗驱动，进入安装于均流换热室内的等流速一次表面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185°C，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125°C，然后进入中压级蒸发器中放出热量，水温降至95°C，再进入低压级蒸发器中放出热量，水温降至60°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栗的驱动，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栗加压后，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栗加压后，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，并带动三相发电机发电，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，从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由管壳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栗连续加压，再由低压级工质加压栗将工质液体加压后送入低压级蒸发器中，开始新一轮循环，从管壳式冷凝器出来的循环水，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，经循环水栗送入管壳式冷凝器中，开始新一轮循环。2.根据权利要求1所述的铁合金炉烟气余热利用除尘方法，其特征在于:采用R152a为循环有机工质。
【文档编号】F27D17/00GK105890378SQ201410856054
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月25日
【发明人】王正新
【申请人】王正新