电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法
【专利摘要】电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法，其特征在于：电炉烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进沉降室，再进蓄热均温器均温后，进热管蒸发器，产生蒸汽，再进入布袋除尘器，经除尘后进入中低温均流蓄热室中，烟气放出热量，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，形成汽水混合物进蒸发器内，放出热量，低沸点有机工质通过工质泵，在蒸发器中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，工质蒸汽在低沸点工质汽轮机内膨胀做功，并带动三相发电机发电，其特征在于：采用R245fa为循环有机工质。本发明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，达到好的环保效果。
【专利说明】电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法，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，属于电炉除尘【技术领域】。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]针对上述问题，本发明提供了电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法，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，改善除尘能力，得到很好的除尘效果，粉尘排放浓度5mg/Nm3。
[0006]本发明所采用的技术方案如下:
[0007]电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法，其特征在于:本发明电炉烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，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蓄热均温器，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，通过蓄热均温器中碳陶复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入高温热管蒸发器，蒸汽汽包中的水在高温热管蒸发器中吸收高温烟气余热后产生蒸汽进入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通过管道进入蒸汽蓄热器，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换热后，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，变为中低温烟气，再进入布袋除尘器，经除尘后粉尘浓度5mg/Nm3，然后进入中低温均流蓄热室中，烟气放出热量，温度降至70°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泵驱动，进入安装于中低温均流蓄热室内的不锈钢板翅式换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入管壳式蒸发器内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环，低沸点有机工质通过工质循环泵驱动，在管壳式蒸发器中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入工质汽包，工质汽包可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机平稳运行，工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机内膨胀做功，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，从低沸点工质汽轮机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，储液罐可确保工质循环泵连续加压，工质循环泵将工质液体加压后送入管壳式蒸发器中，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，经水泵送入管壳式冷凝器中，开始新一轮循环。
[0008]其进一步特征在于:采用R245fa为循环有机工质。
[0009]本发明的有益效果是:由于电炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气经过本发明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。当烟气经过本发明的高温热管蒸发器换热后，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，烟气由高温变为中低温烟气，进入中低温均流蓄热室，经过不锈钢板翅式换热器换热，再通过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。
[0010]本发明与已有技术相比具有以下优点:
[0011]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；
[0012]2.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；
[0013]3.蓄热均温器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，解决热胀冷缩问题；
[0014]4.延长设备的使用寿命；
[0015]5.提高余热发电装置效率；
[0016]6.减少余热发电装置投资；
[0017]7.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是实现本发明的工艺流程图。
[0019]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.布袋除尘器，7.中低温均流蓄热室，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.蒸汽汽包，14.蒸汽蓄热器，15.不锈钢板翅式换热器，16.换热器给水泵，17.循环水池，18.管壳式蒸发器，19.工质循环泵，20.工质汽包，21.储液罐，22.低沸点工质汽轮机，23.三相发电机，24.水泵，25.管壳式冷凝器，26.溴化锂吸收 式制冷机。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步的描述:
[0021]如图1所示:本发明电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法步骤如下:
[0022]100t/h电炉I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，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，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，蒸汽汽包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蒸汽汽包13，蒸汽汽包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，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，变为中低温烟气，再进入布袋除尘器6，经除尘后粉尘浓度5mg/Nm3，然后进入中低温均流蓄热室7中，烟气放出热量，温度降至70°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泵16驱动，进入安装于中低温均流蓄热室7内的不锈钢板翅式换热器15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管壳式蒸发器18内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池17，开始新一轮循环，低沸点有机工质通过工质循环泵19驱动，在管壳式蒸发器18中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入工质汽包20，工质汽包20可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机23平稳运行，工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机22内膨胀做功，并带动三相发电机23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，从低沸点工质汽轮机22排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器25冷凝为饱和液体，进入储液罐21，储液罐21可确保工质循环泵19连续加压，工质循环泵19将工质液体加压后送入管壳式蒸发器18中，开始新一轮循环，从管壳式冷凝器25出来的循环水，通过溴化锂吸收式制冷机26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，经水泵24送入管壳式冷凝器25中，开始新一轮循环。
[0023]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。
[0024]本发明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炼钢电炉余热回收及除尘工艺为例，本发明方法与常规方法比较，说明如下:
[0025]
【权利要求】
1.电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法，其特征在于:本发明电炉烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，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蓄热均温器，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，通过蓄热均温器中碳陶复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入高温热管蒸发器，蒸汽汽包中的水在高温热管蒸发器中吸收高温烟气余热后产生蒸汽进入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通过管道进入蒸汽蓄热器，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换热后，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，变为中低温烟气，再进入布袋除尘器，经除尘后粉尘浓度5mg/Nm3，然后进入中低温均流蓄热室中，烟气放出热量，温度降至70°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泵驱动，进入安装于中低温均流蓄热室内的不锈钢板翅式换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入管壳式蒸发器内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环，低沸点有机工质通过工质循环泵驱动，在管壳式蒸发器中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入工质汽包，工质汽包可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机平稳运行，工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机内膨胀做功，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，从低沸点工质汽轮机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，储液罐可确保工质循环泵连续加压，工质循环泵将工质液体加压后送入管壳式蒸发器中，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，经水泵送入管壳式冷凝器中，开始新一轮循环。
2.根据权利要求1所述的电炉高温交变烟气余热发电节能除尘方法，其特征在于:采用R245fa为循环有机工质。
【文档编号】F01D15/10GK103836992SQ201210516073
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2012年11月26日
【发明者】王正新 申请人:无锡市东优环保科技有限公司