一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法与流程

1.本发明涉及冶金行业高炉燃气冶炼技术领域，具体为一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法。


背景技术：

2.目前我国冶金行业高温炼钢均使用焦炭作为燃料，由于环保要求的条件限制，燃料将逐渐改为清洁燃烧的燃气，由于燃气系碳氢化合物，其燃烧后必然产生大量的水蒸气随烟气排放出来。
3.由于燃气系碳氢化合物，其燃烧后必然产生大量的水蒸气随烟气排放出来，致使烟气排放余热在烟气水蒸气潜热中大量存在，同时形成严重的胶白现象，造成了能源的浪费和环境的污染，同时胶白中会携带颗粒物进入大气，最终沉降到地面产生白色污染，为此，我们提出一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法，利用有机介质的蒸发原理，在烟气排管中加设蒸发器a和蒸发器b，有机介质吸收烟气200℃左右的余热量，采暖季将吸收热量的有机介质分别采用直接换热方式和蒸汽压缩方式，与来自供热热网的回水进行换热，热网回水在提升温度的同时，将有机介质冷凝成为液态，并经过节流阀进入到烟道蒸发器中蒸发吸热，降温降湿的10℃左右的烟气排放到大气中，非采暖季有机介质利用吸热升压的作用，进入膨胀机实施发电输出，之后再与冷凝器内部凝结为液态，由工质泵送回到烟道换热器中再循环，利用排放烟气中的余热量通过能质提升或转化技术提取出来，用于冬季供热，非冬季发电，同时消除白烟排放，能质提升方式使用大温差提升的工业热泵技术，对烟气余热量提取后进行升温处理，使得到正常的供热温度，且提取过程中水蒸气冷凝，使水分极大地析出，达到无白烟排放效果，能质转化方式使用低温发电技术，对烟气余热量提取后进行膨胀发电，且提取过程中水蒸气冷凝，使水分极大地析出，减少水蒸气的排放量，减轻胶白的烟气效果。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法，包括出烟管，所述出烟管排烟端固定连接有烟气排管，所述烟气排管内部安装有蒸发器a和蒸发器b，所述烟气排管底部安装有工质泵，所述工质泵输出端安装有阀门a并通过阀门a与蒸发器a相连接，所述烟气排管外部靠近蒸发器a一侧安装有膨胀机，所述膨胀机输出端配合连接有电闸，所述烟气排管底部安装有冷凝器，所述膨胀机输出端安装有阀门c并通过阀门c与冷凝器相连接，所述工质泵输出端安装有节流阀并通过节流阀与蒸发器b相连接，所述蒸发器b输出端安装有压缩机，所述压缩机输出端安装有阀门e并通过阀门e与冷凝器相连接，所述通孔之间配合连接有pvc透明管。
7.优选的，所述蒸发器a输出端安装有阀门b并通过阀门b与膨胀机相连接，所述蒸发
器b输出端安装有阀门d并通过阀门d与压缩机相连接。
8.优选的，所述冷凝器底部一侧固定连接有回水管，所述冷凝器顶部一侧固定连接有供水管。
9.优选的，所述的一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法操作包含如下步骤：
10.s1、200℃以上的高炉烟气从出烟管排出，通过烟气排管进入蒸发器a中，在其中放出热量降温至80℃，之后经过蒸发器b进一步释放热量，与此同时烟气中的水蒸汽产生大量冷凝，达到当时当地的大气湿度条件后，经烟气排管出口排放到大气中。
11.s2、一路液态有机介质通过工质泵经过阀门a进入到蒸发器a内，其吸收烟气热量产生气化，气化后的有机介质进入到膨胀机中进行进行膨胀做功，产生电力输出到电闸，降温降压的气态工质经过阀门c进入冷凝器中冷凝成为液态，完成整个发电过程的循环。
12.s3、另一路液态有机介质通过工质泵经过节流阀实施降温降压，之后进入到蒸发器b内，其吸收烟气热量产生气化，气化后的有机介质进入到压缩机中完成压缩，之后升温升压的气态工质经阀门e进入冷凝器中冷凝成为液态，完成整个制冷过程的循环。
13.本发明的有益效果如下：
14.利用有机介质的蒸发原理，在烟气排管中加设蒸发器a和蒸发器b，有机介质吸收烟气200℃左右的余热量，采暖季将吸收热量的有机介质分别采用直接换热方式和蒸汽压缩方式，与来自供热热网的回水进行换热，热网回水经过回水管进入冷凝器，换热提升温度后，经供水管输送热水，热网回水在提升温度的同时，将有机介质冷凝成为液态，并经过节流阀进入到烟道蒸发器中蒸发吸热，降温降湿的10℃左右的烟气排放到大气中，非采暖季有机介质利用吸热升压的作用，进入膨胀机实施发电输出，之后再与冷凝器内部凝结为液态，由工质泵送回到烟道换热器中再循环，利用排放烟气中的余热量通过能质提升或转化技术提取出来，用于冬季供热，非冬季发电，同时消除白烟排放，能质提升方式使用大温差提升的工业热泵技术，对烟气余热量提取后进行升温处理，使得到正常的供热温度，且提取过程中水蒸气冷凝，使水分极大地析出，达到无白烟排放效果，能质转化方式使用低温发电技术，对烟气余热量提取后进行膨胀发电，且提取过程中水蒸气冷凝，使水分极大地析出，减少水蒸气的排放量，减轻胶白的烟气效果。
附图说明
15.图1为本发明的一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法的整体结构示意图。
16.图中：1、出烟管；2、烟气排管；3、蒸发器a；4、蒸发器b；5、工质泵；6、阀门a；7、阀门b；8、膨胀机；9、电闸；10、冷凝器；11、阀门c；12、节流阀；13、阀门d；14、压缩机；15、阀门e；16、回水管；17、供水管。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的
所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.实施例1
19.一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法，包括出烟管，所述出烟管排烟端固定连接有烟气排管，所述烟气排管内部安装有蒸发器a和蒸发器b，所述烟气排管底部安装有工质泵，所述工质泵输出端安装有阀门a并通过阀门a与蒸发器a相连接，所述烟气排管外部靠近蒸发器a一侧安装有膨胀机，所述膨胀机输出端配合连接有电闸，所述烟气排管底部安装有冷凝器，所述膨胀机输出端安装有阀门c并通过阀门c与冷凝器相连接，所述工质泵输出端安装有节流阀并通过节流阀与蒸发器b相连接，所述蒸发器b输出端安装有压缩机，所述压缩机输出端安装有阀门e并通过阀门e与冷凝器相连接，所述通孔之间配合连接有pvc透明管。
20.优选的，所述蒸发器a输出端安装有阀门b并通过阀门b与膨胀机相连接，所述蒸发器b输出端安装有阀门d并通过阀门d与压缩机相连接。
21.优选的，所述冷凝器底部一侧固定连接有回水管，所述冷凝器顶部一侧固定连接有供水管。
22.优选的，所述的一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法操作包含如下步骤：
23.s1、200℃以上的高炉烟气从出烟管排出，通过烟气排管进入蒸发器a中，在其中放出热量降温至80℃，之后经过蒸发器b进一步释放热量，与此同时烟气中的水蒸汽产生大量冷凝，达到当时当地的大气湿度条件后，经烟气排管出口排放到大气中。
24.s2、一路液态有机介质通过工质泵经过阀门a进入到蒸发器a内，其吸收烟气热量产生气化，气化后的有机介质进入到膨胀机中进行进行膨胀做功，产生电力输出到电闸，降温降压的气态工质经过阀门c进入冷凝器中冷凝成为液态，完成整个发电过程的循环。
25.s3、另一路液态有机介质通过工质泵经过节流阀实施降温降压，之后进入到蒸发器b内，其吸收烟气热量产生气化，气化后的有机介质进入到压缩机中完成压缩，之后升温升压的气态工质经阀门e进入冷凝器中冷凝成为液态，完成整个制冷过程的循环。
26.在对烟气进行余热利用和消白的处理中，其处理过程中反应推算为：
27.通常高炉烟气温度为200℃，蒸发器a排放温度降低至80℃，假设烟气的流量为g1，比热为c1，烟气中的水蒸汽流量为g2,潜热为r，液化率为30％，烟气的热量为q1＝g1*c1*(200-80)+g2*r*30％；
28.如果热效率η＝10％，则发电量w应为：w＝q1*η＝0.1*q1；
29.烟气的流量为g1，比热为c1，烟气中的水蒸汽流量为g2,潜热为r，液化率为30％，剩余烟气的热量q2为：q2＝g1*c1*(80-10)+g2*r*70％；
30.由此可见烟气余热量得到的合理转移，而10℃的低温烟气已经达到国家规定的45℃的排放标准，足以达到烟气消白的要求；
31.假设热网供水温度为60℃，回水温度为35℃，流量为g3，比热为c3,则热网水需要的加热量为：q3＝g3*c3*(60-35)＝q2*cop，式中cop>1为工业热泵的性能系数，对比可见：q3>q2；
32.如果高炉烟气余热量为10万千瓦，蒸发器a和蒸发器b的取热量个为50％，则发电量w应为：w＝100000*0.5*0.1＝5000kw；
33.如果工业热泵的cop＝2，则供热量q3应为：q3＝100000*0.5*2＝10万kw。
34.综上所述：本发明提供的一种燃气高炉热烟气余热利用与消白装置及其方法，利用有机介质的蒸发原理，在烟气排管中加设蒸发器a和蒸发器b，有机介质吸收烟气200℃左右的余热量，采暖季将吸收热量的有机介质分别采用直接换热方式和蒸汽压缩方式，与来自供热热网的回水进行换热，热网回水在提升温度的同时，将有机介质冷凝成为液态，并经过节流阀进入到烟道蒸发器中蒸发吸热，降温降湿的10℃左右的烟气排放到大气中，非采暖季有机介质利用吸热升压的作用，进入膨胀机实施发电输出，之后再与冷凝器内部凝结为液态，由工质泵送回到烟道换热器中再循环，利用排放烟气中的余热量通过能质提升或转化技术提取出来，用于冬季供热，非冬季发电，同时消除白烟排放，能质提升方式使用大温差提升的工业热泵技术，对烟气余热量提取后进行升温处理，使得到正常的供热温度，且提取过程中水蒸气冷凝，使水分极大地析出，达到无白烟排放效果，能质转化方式使用低温发电技术，对烟气余热量提取后进行膨胀发电，且提取过程中水蒸气冷凝，使水分极大地析出，减少水蒸气的排放量，减轻胶白的烟气效果。
35.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。