专利名称：冶金炉烟气有机朗肯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发电装置，特别涉及冶金炉烟气有机朗肯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：
在现有技术中冶金炉烟气的净化装置为冶金炉烟气发生设备、余热利用设施、除尘器通过管路依次连接。目前通常采用的余热利用设施水列管余热锅炉、蓄热式余热锅炉来回收冶金炉烟气的余热，产生饱和蒸汽等。由于冶金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冶金炉烟气的余热回收。目前，蓄热式余热锅炉已经成功运用到电炉烟气余热回收中，但由于换热管的固有缺陷(造价高、不抗冻、不耐高温、使用年限短)，使得蓄热式余热锅炉在钢铁行业的普及还面临很多问题。同时，由于冶金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。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供了冶金炉烟气有机朗肯余热发电节能除尘专用设备，其不仅能高效地冷却高温烟气(温度范围850°C 80°C )，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。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是冶金炉烟气有机朗肯余热发电节能除尘专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、余热交换室、增压风机、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于所述燃烧沉降室顺序连接蓄热均温器、余热交换室、增压风机、除尘器、主风机、排气筒，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳化硅复合材料蓄热体、激波清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳化硅复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述激波清灰装置分段布置于蓄热体之间，所述余热交换室内安装有分离套管式热管换热器，分离套管式热管换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，分离套管式热管换热器的热水出口接蓄热式蒸发器的热水进口，蓄热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。蓄热式蒸发器的工质进口端与工质循环泵的高压出口端连接，蓄热式蒸发器的工质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卧式管壳式冷凝器的进气口连接，卧式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，卧式管壳式冷凝器的一个端部法兰接口与循环水泵连接，卧式管壳式冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与循环水泵连接，构成另一个回路。所述增压风机与连接在冶金炉上方的外排管道一并连接除尘器，除尘器通过管道连接主风机，主风机与排气筒连接。[0007]其进一步特征在于采用异丁烷为循环有机工质。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、蓄热式余热锅炉等设备组合，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。本实用新型的有益效果是由于余热发电装置替代水列管余热锅炉、蓄热式余热锅炉等设备组合，所以装置占地省，投资及运行费用低；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，降低了系统运行能耗；显热被充分利用，降低了烟气的排放温度，由于烟气的排放温度可以维持在80°C以下，布袋除尘器中的滤料可选用价格最低的常温布袋，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10mg/Nm3。本实用新型的优点在于；I.可以缓解烟气温度的骤升骤降；2.解决热胀冷缩问题；3.换热器不积灰，不堵塞；4.延长设备的使用寿命；5.提高余热发电装置效率；6.减少余热发电装置投资；7.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。
图I是本实用新型的结构示意图图中1.冶金炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.外排管道，5.蓄热均温器，6.烟气进口，7.碳化硅复合材料蓄热体，8.灰斗，9.激波清灰装置，10.烟气出口，11.余热交换室，12.分离套管式热管换热器，13.增压风机，14.除尘器，15.风机，16.排气筒，17.换热器给水泵，18.循环水池，19.蓄热式蒸发器，20.低沸点工质汽轮机，21.三相发电机，22.工质循环泵，23.循环水泵，24.卧式管壳式冷凝器，25.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的说明。本实用新型中冶金炉烟气有机朗肯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5、余热交换室11、增压风机13、除尘器14、主风机15、排气筒16，其特征在于所述燃烧沉降室3顺序连接蓄热均温器5、余热交换室11、增压风机13、除尘器14、主风机15、排气筒16,所述蓄热均温器5包括烟气进口 6、碳化娃复合材料蓄热体7、激波清灰装置9、烟气出口 10和灰斗8，所述碳化硅复合材料蓄热体7设置于烟气进口 6和烟气出口 10之间，所述激波清灰装置9分段布置于蓄热体7之间，所述余热交换室11内安装有分离套管式热管换热器12，分离套管式热管换热器12的冷水进口与换热器给水泵17连接，分离套管式热管换热器12的热水出口接蓄热式蒸发器19的热水进口，蓄热式蒸发器19的冷水出口接循环水池18，循环水池18与换热器给水泵17连接，构成一个回路。蓄热式蒸发器19的工质进口端与工质循环泵22的高压出口端连接，蓄热式蒸发器19的工质出口端经管道后与汽轮机20的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机20的下部接口通过管道与卧式管壳式冷凝器24的进气口连接，卧式管壳式冷凝器24的液相出口通过管道与工质循环泵22的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机20与三相发电机21连接，卧式管壳式冷凝器24的一个端部法兰接口与循环水泵23连接，卧式管壳式冷凝器24的另一个端部接冷却塔25，冷却塔25与循环水泵23连接，构成另一个回路。所述增压风机13与连接在冶金炉I上方的外排管道4 一并连接除尘器14，除尘器14通过管道连接主风机15，主风机15与排气筒16连接。所述低沸点工质为异丁烷，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为2. 55MPa，膨胀做功后的工质压力为O. 15MPa时，系统输出电功率为2800KW，朗肯循环效率为20. 5%，系统排出的烟气温度为80°C。本实用新型的工作过程100t/h冶金炉I内排烟气流量29 X IO4NmVh,温度850°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，经过燃烧沉降室3的烟气进入蓄热均温器5，通过蓄热均温器5中碳化硅复合材料蓄热体7对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入余热交换室11中，高温烟气放出热量，温度降至80°C左右，经降温的烟气由增压风机13出来与连接在冶金炉I上方的外排管道4出来的烟气混合一并进入除尘器14，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3,由主风机15压入排气简16排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵17驱动，进入安装于余热交换室11内的分离套管式热管换热器12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蓄热式蒸发器19内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池18，开始新一轮循环。低沸点工质通过工质泵22驱动，在蓄热式蒸发器19中吸收汽水混合物的热量，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
20内膨胀做功，并带动三相发电机21发电。从低沸点工质汽轮机20排出的工质蒸汽由卧式管壳式冷凝器24冷凝为饱和液体，再由工质泵22将工质液体加压后送入蓄热式蒸发器19中，开始新一轮循环。从卧式管壳式冷凝器24出来的循环水，通过冷却塔25冷却，经水泵23送入卧式管壳式冷凝器24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，可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5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，因而可减少余热发电装置的投资，提高余热发电装置的稳定性，并可安全地配置各类余热发电设备。该设备的最大特点是采用低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收冶金炉烟气的余热。以loot/h冶金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
权利要求1.冶金炉烟气有机朗肯余热发电节能除尘专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、余热交换室、增压风机、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于所述燃烧沉降室顺序连接蓄热均温器、余热交换室、增压风机、除尘器、主风机、排气筒，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳化硅复合材料蓄热体、激波清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳化硅复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述激波清灰装置分段布置于蓄热体之间，所述余热交换室内安装有分离套管式热管换热器，分离套管式热管换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，分离套管式热管换热器的热水出口接蓄热式蒸发器的热水进口，蓄热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，蓄热式蒸发器的工质进口端与工质循环泵的高压出口端连接，蓄热式蒸发器的工质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卧式管壳式冷凝器的进气口连接，臣卜式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，卧式管壳式冷凝器的一个端部法兰接口与循环水泵连接，卧式管壳式冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与循环水泵连接，构成另一个回路，所述增压风机与连接在冶金炉上方的外排管道一并连接除尘器，除尘器通过管道连接主风机，主风机与排气筒连接。
2.根据权利要求I所述的冶金炉烟气有机朗肯余热发电节能除尘专用设备，其特征在于采用异丁烷为循环有机工质。
专利摘要冶金炉烟气有机朗肯余热发电节能除尘专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、余热交换室、增压风机、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于所述燃烧沉降室顺序连接蓄热均温器、余热交换室、增压风机、除尘器、主风机、排气筒，所述余热交换室内装有热管换热器，热管换热器冷水进口与给水泵连接，热水出口接蒸发器，蒸发器工质进口端与工质循环泵连接，出口端与汽轮机连接，汽轮机一端连接冷凝器，另一端连接发电机。所述增压风机与连接在冶金炉上方的外排管道一并连接除尘器。其进一步特征在于采用异丁烷为循环有机工质。本余热发电装置替代水列管余热锅炉等设备组合，既简化了系统配置，又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F27D17/00GK202747821SQ20122049173
公开日2013年2月20日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者王正新 申请人:王正新