专利名称：电炉高温交变烟气余热梯级利用及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，特别涉及电炉高温交变烟气余热梯级利用及 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梯级利用装置，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，粉尘排放浓度小于5mg/Nm3。本实用新型所采用的技术方案如下电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用 设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、高温热管蒸发器、中低温余热交换室、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蓄热均温器、高温热管蒸发器、中 低温余热交换室、除尘器、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汽包，汽包通过管道连接蒸汽蓄热器。所述中低温余热交换室内安装 有一次表面蒸发器，一次表面蒸发器的进口端与工质循环泵的高压出口端连接，一次表面 蒸发器的出口端经管道后与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冷却塔，冷却塔与水泵连接，构成一个回路。其进一步特征在于采用R245fa为循环有机工质。[0008] 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。[0009]本实用新型的优点在于[0010]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；[0011]2.可以缓解烟气温度的骤升骤降，解决热胀冷缩问题；[0012]3.一次表面蒸发器不积灰，不堵塞；[0013]4.延长设备的使用寿命；[0014]5.提高余热发电装置效率；[0015]6.减少余热发电装置投资；[0016]7.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。
[0017]图1为本实用新型的装置结构示意图。[0018]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.中低温余热交换室，7.除尘器，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.汽包，14.蒸汽蓄热器，15. —次表面蒸发器，16.低沸点工质汽轮 机，17.三相发电机，18.工质循环泵，19.水泵，20.管壳式冷凝器，21.冷却塔。
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交变烟气余热梯级利用及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、中低温余热交换室6、除尘器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、中低温余 热交换室6、除尘器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通过管道连接汽包13，汽包13通过管道连接蒸汽蓄热器14。 所述中低温余热交换室6内安装有一次表面蒸发器15, —次表面蒸发器15的进口端与工 质循环泵18的高压出口端连接，一次表面蒸发器15的出口端经管道后与低沸点工质汽轮 机16的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机16的下部接口通过管道与管壳式冷凝器20 的进气口连接，管壳式冷凝器20的液相出口通过管道与工质循环泵18的低压进口端连接， 低沸点工质汽轮机16与三相发电机17连接，管壳式冷凝器20的一个端部法兰接口与水泵 19连接，管壳式冷凝器20的另一个端部接冷却塔21，冷却塔21与水泵19连接，构成一个 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0. 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。[0022]本实用新型的工作过程100t/h电炉1烟气流量28X 104Nm3/h，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，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， 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汽包13，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，变为中低温烟气，进入中低温余热交换室 6中，中低温烟气放出热量，温度降至70°C，进入除尘器7，经除尘后粉尘浓度5mg/Nm3，由主 风机8压入排气筒9排入大气。同时，低沸点工质通过工质泵18驱动，先在安装于中低温余 热交换室内的一次表面蒸发器15中吸收烟气余热载体的热量，变成饱和蒸汽，通过调压阀 后，工质蒸汽在低沸点工质汽轮机16内膨胀做功，并带动三相发电机17发电。从低沸点工 质汽轮机16排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器20冷凝为饱和液体，再由工质泵18将工质液 体加压后送入一次表面蒸发器15中，开始新一轮循环。从管壳式冷凝器20出来的循环水， 通过冷却塔21冷却，经水泵19送入管壳式冷凝器20中，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，经过调压后并入厂内电网，或直接送给用电设备使用。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。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.电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、高温热管蒸发器、中低温余热交换室、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蓄热均温器、高温热管蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、主风机、排气筒。
2.根据权利要求I所述的电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在干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。
3.根据权利要求I所述的电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于所述高温热管蒸发器通过管道连接汽包，汽包通过管道连接蒸汽蓄热器。
4.根据权利要求I所述的电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于所述中低温余热交换室内安装有一次表面蒸发器，一次表面蒸发器的进ロ端与エ质循环泵的高压出口端连接，一次表面蒸发器的出口端经管道后与汽轮机的上部法兰接ロ连接，低沸点エ质汽轮机的下部接ロ通过管道与管壳式冷凝器的进气ロ连接，管壳式冷凝器的液相出口通过管道与エ质循环泵的低压进ロ端连接，低沸点エ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ロ与水泵连接，管壳式冷凝器的另ー个端部接冷却塔，冷却塔与水泵连接，构成ー个回路。
5.根据权利要求4所述的电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于采用R245fa为循环有机エ质。
专利摘要电炉高温交变烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括沉降室、蓄热均温器、高温热管蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、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、中低温余热交换室、除尘器、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，所述清灰装置布置于蓄热体之间。所述高温热管蒸发器通过管道连接汽包，汽包连接蒸汽蓄热器。所述中低温余热交换室内装有蒸发器，蒸发器一端与工质循环泵连接，另一端与汽轮机连接，汽轮机一端与冷凝器连接，另一端与发电机连接。其特征在于；采用R245fa为循环有机工质。本实用新型可实现电炉烟气余热梯级利用，最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能。
文档编号F27D17/00GK202470794SQ201220093208
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者王正新 申请人:王正新