专利名称：冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备的制作方法
技术领域：
冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备技术领域[0001]本实用新型涉及冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电及除尘技术领域。
背景技术：
[0002]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。[0003]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。[0004]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[0005]针对上述问题，本实用新型提供了冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备，其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]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是其包括燃烧沉降室、余热换热室、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余热换热室、除尘器、主风机、排气筒，所述余热换热室内安装有热管换热器，热管换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，热管换热器的热水出口接高压级蒸发器的热水进口，高压级蒸发器的冷水出口接中压级蒸发器的热水进口，中压级蒸发器的冷水出口接低压级蒸发器的热水进口，低压级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。低压级蒸发器的工质进口端与低压级工质加压泵的高压出口端连接，低压级蒸发器的工质出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的低压补汽口连接，另一路与中压级工质加压泵的进口端连接，中压级工质加压泵的出口端连接中压级蒸发器，中压级蒸发器的工质出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的中压补汽口连接，另一路与高压级工质加压泵的进口端连接， 高压级工质加压泵的出口端连接高压级蒸发器，高压级蒸发器的工质出口端经管道后与带补汽口有机透平的高压进汽缸连接，带补汽口有机透平的下部接口通过管道与冷凝器的进气口连接，冷凝器的液相出口通过管道与低压级工质加压泵的低压进口端连接，带补汽口有机透平与三相发电机连接，冷凝器的一个端部法兰接口与循环水泵连接，冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与循环水泵连接，构成一个回路。[0007]其进一步特征在于采用R290为循环有机工质。[0008]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。[0009]本实用新型的有益效果是该发电设备与单级单压有机朗肯循环最大的区别在于，该发电设备在有机工质高、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 90°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 120°C，出口 90°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 150°C，出口 120°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，可在单级蒸发有机朗肯循环热效率的基础上提高10 20%，降低了烟气的排放温度，由于烟气的排放温度可以维持在100°C，布袋除尘器中的滤料可选用价格最低的涤纶针刺毡布袋，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在10mg/Nm3。
[0010]图1是本实用新型的结构示意图。[0011]图1中1.冶金炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.余热换热室，5.除尘器，6.主风机，7.排气筒，8.热管换热器，9.换热器给水泵，10.循环水池，11.低压级蒸发器，12.中压级蒸发器，13.高压级蒸发器，14.低压级工质加压泵，15.中压级工质加压泵，16.高压级工质加压泵，17.带补汽口有机透平，18.三相发电机，19.循环水泵，20.冷凝器，21.冷却 + -tB。
具体实施方式
[0012]
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。[0013]本实用新型中冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备包括燃烧沉降室3、余热换热室4、除尘器5、主风机6、排气筒7，所述燃烧沉降室3顺序连接余热换热室4、除尘器5、主风机6、排气筒7，所述余热换热室4内安装有热管换热器8，热管换热器 8的冷水进口与换热器给水泵9连接，热管换热器8的热水出口接高压级蒸发器13的热水进口，高压级蒸发器13的冷水出口接中压级蒸发器12的热水进口，中压级蒸发器12的冷水出口接低压级蒸发器11的热水进口，低压级蒸发器11的冷水出口接循环水池10，循环水池10与换热器给水泵9连接，构成一个回路。低压级蒸发器11的工质进口端与低压级工质加压泵14的高压出口端连接，低压级蒸发器11的工质出口端一路经管道后与带补汽口有机透平17的低压补汽口连接，另一路与中压级工质加压泵15的进口端连接，中压级工质加压泵15的出口端连接中压级蒸发器12，中压级蒸发器12的工质出口端一路经管道后与带补汽口有机透平17的中压补汽口连接，另一路与高压级工质加压泵16的进口端连接，高压级工质加压泵16的出口端连接高压级蒸发器13，高压级蒸发器13的工质出口端经管道后与带补汽口有机透平17的高压进汽缸连接，带补汽口有机透平17的下部接口通过管道与冷凝器20的进气口连接，冷凝器20的液相出口通过管道与低压级工质加压泵14的低压进口端连接，带补汽口有机透平17与三相发电机18连接，冷凝器20的一个端部法兰接口与循环水泵19连接，冷凝器20的另一个端部接冷却塔21，冷却塔21与循环水泵19连接， 构成一个回路。[0014]所述低沸点有机工质为似90，三级蒸发，低压级蒸发压力为0. 58MPa,中压级蒸发压力为0. 75MPa，高压级蒸发压力为1. 65MPa，膨胀做功后的工质压力为0. 24ΜΙ^时，系统输出电功率为2500KW，朗肯循环效率为22%，系统排出的烟气温度为90°C。[0015]本实用新型的工作过程100t/h冶金炉1内排烟气流量22X 104Nm3/h，温度 1250°C，含尘浓度35g/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，调节控制沉降室的烟气温度800°C，由燃烧沉降室3出来的烟气进入余热换热室4，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至90°C，直接进入除尘器5，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3，由主风机6压入排气筒7排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵9驱动，进入安装于余热换热室4内的热管换热器8中吸收烟气的热量，形成汽水混合物(温度150°C )，汽水混合物在自然循环力推动下进入高压级蒸发器13 中放出热量，温度降至120°C，然后进入中压级蒸发器12中放出热量，温度降至90°C，再进入低压级蒸发器11中放出热量，温度降至60°C，变成低温水，低温水流入循环水池10，开始新一轮循环。[0016]同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵14的驱动，先在低压级蒸发器11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17的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵15加压后，进入中压级蒸发器12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17的中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵16加压后，进入高压级蒸发器13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17的高压进汽缸，工质蒸汽在多级有机透平17内膨胀做功，并带动三相发电机18发电。从带补汽口有机透平17排出的工质蒸汽由冷凝器20冷凝为饱和液体，再由低压级工质加压泵14将工质液体加压后送入低压级蒸发器11中，开始新一轮循环。从冷却塔21过来的循环水通过循环水泵19驱动，进入冷凝器20中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔21内，放出热量，变成低温水，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。[0017]该设备的最大特点是采用多级蒸发有机朗肯循环余热发电来回收冶金炉烟气的余热。以100t/h炼钢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[0018]
权利要求1.一种冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备，包括燃烧沉降室、 余热换热室、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余热换热室、 除尘器、主风机、排气筒，所述余热换热室内安装有热管换热器，热管换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，热管换热器的热水出口接高压级蒸发器的热水进口，高压级蒸发器的冷水出口接中压级蒸发器的热水进口，中压级蒸发器的冷水出口接低压级蒸发器的热水进口，低压级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； 低压级蒸发器的工质进口端与低压级工质加压泵的高压出口端连接，低压级蒸发器的工质出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的低压补汽口连接，另一路与中压级工质加压泵的进口端连接，中压级工质加压泵的出口端连接中压级蒸发器，中压级蒸发器的工质出口端一路经管道后与带补汽口有机透平的中压补汽口连接，另一路与高压级工质加压泵的进口端连接，高压级工质加压泵的出口端连接高压级蒸发器，高压级蒸发器的工质出口端经管道后与带补汽口有机透平的高压进汽缸连接，带补汽口有机透平的下部接口通过管道与冷凝器的进气口连接，冷凝器的液相出口通过管道与低压级工质加压泵的低压进口端连接，带补汽口有机透平与三相发电机连接，冷凝器的一个端部法兰接口与循环水泵连接，冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与循环水泵连接，构成一个回路。
2.根据权利要求1所述的冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备， 其特征在于采用R290为循环有机工质。
专利摘要一种冶金炉高温交变烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备，包括燃烧沉降室、余热换热室、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余热换热室、除尘器、主风机、排气筒，所述余热换热室内安装有热管换热器，热管换热器的冷水进口与水泵连接，热管换热器的热水出口依次接高压级蒸发器、中压级蒸发器、低压级蒸发器。蒸发器一端与工质加压泵连接，另一端与带补汽口有机透平连接，带补汽口有机透平一端与冷凝器连接，另一端与发电机连接。其进一步特征在于采用R290为循环有机工质。本余热发电设备可最大限度地回收烟气中的热能直接转化为高品位电能，其效率比单级蒸发有机朗肯提高10～20％，还能达到好的环保效果。
文档编号F01K27/00GK202254898SQ20112039531
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者冯建新 申请人:无锡市广运环保机械有限公司