带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法
【专利摘要】带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法，其特征在于：电炉烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，进入沉降室，进入蓄热均温器，进入均流蓄热室中，经降温的烟气由增压风机出来与连接在电炉上方的外排管道出来的烟气混合一并进入塑烧板除尘器，经除尘后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，形成汽水混合物进入蒸发器内，放出热量，有机工质液体，吸收汽水混合物的热量，变成工质蒸汽，在带补汽口有机透平内膨胀做功，并带动发电机发电。其特征在于：采用R717为循环有机工质。本发明方法可最大限度地回收烟气中的热能直接转化为高品位电能，其热效率比单级蒸发有机朗肯循环提高25～30％，环保效果好。
【专利说明】带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法，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] 在现有技术中电炉烟气的净化装置为电炉烟气发生设备、余热利用设施、塑烧板 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电炉烟 气的余热，产生饱和蒸汽等。由于电炉烟气温度剧烈波动，含尘量大，普通水列管余热锅炉 很难运用于电炉烟气的余热回收。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，由于电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，本发明提供了带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法，通过该 方法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，并且不影响电炉生产的稳定和 连续。
[0006] 本发明所采用的技术方案如下：
[0007] 带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法，其特征在于：本发明电炉内排烟气由 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，经过燃烧沉降室的烟气进入蓄热均温器，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳铁复合 材料蓄热体、声波清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳铁复合材料蓄热体设置于烟气进口和 烟气出口之间，所述声波清灰装置分段布置于碳铁复合材料蓄热体之间，通过蓄热均温器 中碳铁复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入均流蓄热室中，高温烟气 放出热量，温度降至KKTC左右，经降温的烟气由增压风机出来与连接在电炉上方的外排 管道出来的烟气混合一并进入塑烧板除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/Nm 3,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，进入安装于均流蓄热室内的热管式换 热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物的温度180°C，汽水混合物在自然循 环力推动下进入高压级蒸发器中放出热量，温度降至ll〇°C，然后进入中压级蒸发器中放 出热量，水温降至80°C，再进入低压级蒸发器中放出热量，水温降至50°C，变成低温水，低 温水流入循环水池，开始新一轮循环，同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加 压泵的驱动，先在低压级蒸发器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的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵加压后，进入中压级蒸 发器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的 中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵加压后，进入高压级蒸发器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的高压进汽缸，工质蒸汽在带补汽 口有机透平内膨胀做功，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，从带补汽口有机透平排 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，储液罐可确保低压级工质加 压泵连续加压，再由低压级工质加压泵将工质液体加压后送入低压级蒸发器中，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，经循环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R717为循环有机工质。
[0009] 本发明的有益效果是：由于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，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。
[0010] 本发明与单级单压有机朗肯循环最大的区别在于，本发明在有机工质高、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 80°C，出口 50°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 ll〇°C，出口 80°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 180°C，出口 IKTC )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，其热效 率可比单级蒸发有机朗肯循环提高25?30%，降低了烟气的排放温度，由于烟气的排放温 度可以维持在l〇〇°C，塑烧板除尘器中的滤料可选用价格低的滤料，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3mg/Nm 3。
[0011] 本发明与已有技术相比具有以下优点：
[0012] 1.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；
[0013] 2.采用多级蒸发有机朗肯循环余热发电来回收电炉烟气的余热，其热效率可比单 级蒸发有机朗肯循环提高25?30% ;
[0014] 3.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；
[0015] 4.工质储液罐，可确保工质循环泵连续加压；
[0016] 5.热管换热器不积灰，不堵塞，延长设备的使用寿命；
[0017] 6.提高余热发电装置效率；
[0018] 7.减少余热发电装置投资；
[0019] 8.运行能耗低，净化效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是实现本发明的工艺流程图。
[0021] 图中：1.电炉，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.碳铁复合材料蓄热体，8.灰斗，9.声波清灰装置，10.烟气出口，11.均流蓄热室， 12.热管式换热器，13.增压风机，14.塑烧板除尘器，15.主风机，16.排气筒，17.换热器给 水泵，18.循环水池，19.低压级蒸发器，20.中压级蒸发器，21.高压级蒸发器，22.低压级工 质加压泵，23.中压级工质加压泵，24.高压级工质加压泵，25.储液罐，26.带补汽口有机透 平，27.三相发电机，28.循环水泵，29.管壳式冷凝器，30.溴化锂吸收式制冷机。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步的描述：
[0023] 如图1所示：本发明带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法步骤如下：
[0024] 100t/h电炉1内排烟气流量30X 104Nm3/h，温度820°C，含尘浓度15g/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,所述蓄热均温器5包括烟气进口 6、碳 铁复合材料蓄热体7、声波清灰装置9、烟气出口 10和灰斗8,所述碳铁复合材料蓄热体7设 置于烟气进口 6和烟气出口 10之间，所述声波清灰装置9分段布置于碳铁复合材料蓄热体 7之间，通过蓄热均温器5中碳铁复合材料蓄热体7对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进 入均流蓄热室11中，高温烟气放出热量，温度降至l〇〇°C左右，经降温的烟气由增压风机13 出来与连接在电炉1上方的外排管道4出来的烟气混合一并进入塑烧板除尘器14,经除尘 后粉尘浓度3mg/Nm 3,由主风机15压入排气筒16排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵 17驱动，进入安装于均流蓄热室11内的热管式换热器12中吸收烟气的热量，形成汽水混 合物，汽水混合物的温度180°C，汽水混合物在自然循环力推动下进入高压级蒸发器21中 放出热量，温度降至IKTC，然后进入中压级蒸发器20中放出热量，水温降至80°C，再进入 低压级蒸发器19中放出热量，水温降至50°C，变成低温水，低温水流入循环水池18,开始新 一轮循环，同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵22的驱动，先在低压级 蒸发器19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26的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵23加压后，进入中压级蒸发器20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26的中压补汽 口，另一路经高压级工质加压泵24加压后，进入高压级蒸发器21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26的高压进汽缸，工质蒸汽在带补汽 口有机透平26内膨胀做功，并带动三相发电机27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。从带补汽口有机 透平26排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器29冷凝为饱和液体，进入储液罐25,储液罐25可 确保低压级工质加压泵22连续加压，再由低压级工质加压泵22将工质液体加压后送入低 压级蒸发器19中，开始新一轮循环。从管壳式冷凝器29出来的循环水，通过溴化锂吸收式 制冷机30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，经循环水泵28送入管壳式冷凝器29中，开始新一轮循环。
[0025] 所述低沸点有机工质为R717,三级蒸发，低压级蒸发压力为0. 65MPa，中压级蒸发 压力为0· 85MPa，高压级蒸发压力为I. 95MPa，膨胀做功后的工质压力为0· 20MPa时，系统输 出电功率为3000KW，朗肯循环效率为25%，系统排出的烟气温度为KKTC。
[0026] 本发明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电炉烟气的余 热，通过溴化锂吸收式制冷机冷却从管壳式冷凝器出来的循环冷却水，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。
[0027] 以100t/h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：
[0028]
【权利要求】
1. 带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法，其特征在于：本发明电炉内排烟气由第 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，经过燃烧沉降室的烟气进入蓄热均温器，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳铁复合材 料蓄热体、声波清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳铁复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟 气出口之间，所述声波清灰装置分段布置于碳铁复合材料蓄热体之间，通过蓄热均温器中 碳铁复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入均流蓄热室中，高温烟气放 出热量，温度降至100°c左右，经降温的烟气由增压风机出来与连接在电炉上方的外排管 道出来的烟气混合一并进入塑烧板除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/Nm3,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，进入安装于均流蓄热室内的热管式换 热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物的温度180°C，汽水混合物在自然循 环力推动下进入高压级蒸发器中放出热量，温度降至ll〇°C，然后进入中压级蒸发器中放 出热量，水温降至80°C，再进入低压级蒸发器中放出热量，水温降至50°C，变成低温水，低 温水流入循环水池，开始新一轮循环，同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加 压泵的驱动，先在低压级蒸发器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的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵加压后，进入中压级蒸 发器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的 中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵加压后，进入高压级蒸发器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的高压进汽缸，工质蒸汽在带补汽 口有机透平内膨胀做功，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，从带补汽口有机透平排 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，储液罐可确保低压级工质加 压泵连续加压，再由低压级工质加压泵将工质液体加压后送入低压级蒸发器中，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，经循环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所述的带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电方法，其特征在于：采 用R717为循环有机工质。
【文档编号】F01D15/10GK104344731SQ201310356245
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】王正新 申请人:无锡市东优环保科技有限公司