半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法
【专利摘要】半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法，其特征在于：半密闭电炉内排烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，进入沉降室，进入余热交换室中，高温烟气放出热量，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，有机工质液体，在低压级蒸发器、中压级蒸发器、高压级蒸发器中吸收烟气余热载体的热量，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R290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31～36％，环保效果好。
【专利说明】半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法，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，属于半密闭电炉除 尘【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中半密闭电炉烟气的净化装置为半密闭电炉烟气发生设备、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半密闭 电炉烟气的余热，产生饱和蒸汽等。由于半密闭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半密闭电炉烟气的余热回收。目前，蓄热式余热锅炉已经成功运 用到半密闭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，由于半密闭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，本发明提供了半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 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，并且不影响半密闭电炉 生产的稳定和连续。
[0006] 本发明所采用的技术方案如下：
[0007] 半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法，其特征在于：本发明半密闭电 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余热交换室中，高温烟气放出热量，温度 降至80°C，经降温的烟气由增压风机出来与连接在半密闭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，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵的驱动，先在安装于余热交换室内 的低压级蒸发器中吸收烟气余热载体的热量，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 收烟气余热载体的热量，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烟气余热载体的热 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，工质蒸汽在多级有 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 工质蒸汽由铝肋板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，从铝肋板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，经循环水泵送入铝肋板式冷凝 器中，开始新一轮循环。
[0008] 其进一步特征在于：采用R290为循环有机工质。
[0009] 本发明的有益效果是：本发明在有机工质高、中、低蒸发器里采用多级蒸发的措 施，利用半密闭电炉烟气余热的低温段加热产生低压蒸汽，进入有机透平的低压补汽口膨 胀做功，利用半密闭电炉烟气余热的中温段加热产生中压蒸汽，进入有机透平的中压补汽 口膨胀做功，利用半密闭电炉烟气余热的高温段加热产生高压蒸汽，进入有机透平的高压 缸膨胀做功，实现半密闭电炉烟气余热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31?36%，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，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。
[0010] 本发明与已有技术相比具有以下优点：
[0011] 1.采用多级蒸发有机朗肯循环余热发电来回收半密闭电炉烟气的余热，其热效率 可比单级蒸发有机朗肯循环提高31?36% ;
[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.工质储液罐，可确保工质循环泵连续加压；
[0014] 4.提高余热发电装置效率；
[0015] 5.减少余热发电装置投资；
[0016] 6.运行能耗低，净化效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是实现本发明的工艺流程图。
[0018] 图1中：1.半密闭电炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.外排管道，5.余热交换 室，6.高压级蒸发器，7.中压级蒸发器，8.低压级蒸发器，9.增压风机，10.塑烧板除尘器， 11.主风机,12.排气筒，13.低压级工质加压泵，14.中压级工质加压泵，15.高压级工质加 压泵，16.储液罐，17.带补汽口有机透平，18.三相发电机，19.循环水泵，20.铝肋板式冷凝 器，21.溴化锂吸收式制冷机。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步的描述：
[0020] 如图1所示：本发明半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法步骤如下：
[0021] 5(^/11炼钢半密闭电炉1内排烟气流量18\104_3/11，温度10001：，含尘浓度25 8/ 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的烟气进入余热交换室5中，高温烟气放出热量，温 度降至80°C，经降温的烟气由增压风机9出来与连接在半密闭电炉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10,经除尘后粉尘浓度3mg/Nm 3,由主风机11压入排 气筒12排入大气，同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵13的驱动，先在 安装于余热交换室5内的低压级蒸发器8中吸收烟气余热载体的热量，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14加 压后，进入中压级蒸发器7中吸收烟气余热载体的热量，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15加压后，进入高压 级蒸发器6中吸收烟气余热载体的热量，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，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17排出的工质蒸汽由铝肋板式冷凝器20冷凝为 饱和液体，进入储液罐16,储液罐16可确保低压级工质加压泵13连续加压，再由低压级工 质加压泵13将工质液体加压后送入低压级蒸发器8中，开始新一轮循环，从铝肋板式冷凝 器20出来的循环水，通过溴化锂吸收式制冷机21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19送入铝肋板式冷凝器20中，开始 新一轮循环。
[0022] 所述低沸点有机工质为R290,三级蒸发，低压级蒸发压力为0· 182MPa，中压级蒸 发压力为I. 〇9MPa，高压级蒸发压力为2. 58MPa，膨胀做功后的工质压力为0· 46MPa时，系统 输出电功率为25001(1，朗肯循环效率为27.6(%，系统排出的烟气温度为801：。
[0023] 本发明的最大特点是采用有机工质在高、中、低蒸发器里多级蒸发的措施，来回收 半密闭电炉烟气的余热，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。
[0024] 以50t/h炼钢半密闭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. 半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法，其特征在于：本发明半密闭电炉 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余热交换室中，高温烟气放出热量，温度降 至80°C，经降温的烟气由增压风机出来与连接在半密闭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，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵的驱动，先在安装于余热交换室内 的低压级蒸发器中吸收烟气余热载体的热量，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 收烟气余热载体的热量，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烟气余热载体的热 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，工质蒸汽在多级有 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 工质蒸汽由铝肋板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，从铝肋板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，经循环水泵送入铝肋板式冷凝 器中，开始新一轮循环。
2. 根据权利要求1所述的半密闭电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法，其特征在 于：采用R290为循环有机工质。
【文档编号】F01K27/00GK104344732SQ201310356256
【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