專利名稱：一種余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于工業(yè)爐窯余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在冶金、建材、化工、機械、輕工和食品等行業(yè)存在著量大面廣的余熱資源，將這些余熱進行回收利用，可以大大節(jié)約我國的能源消耗，同時減小污染物的排放。建材行業(yè)是典型的高耗能行業(yè)，由于行業(yè)發(fā)展迅速，建材爐窯的余熱非常豐富，可利用的潛力巨大。以石灰窯為例，鋼鐵工業(yè)、電石工業(yè)、氧化鋁工業(yè)、耐火材料等工業(yè)都是石灰消耗大戶，由于近幾年這幾個行業(yè)以20%的速度增長，帶動了石灰窯的高速發(fā)展。目前，全國600t/d以上的石灰窯有100條，全國以每年10%的速度增長。國內(nèi)600-1200t/d大型活性石灰生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中，煙氣排放溫度高，約為240 260°C ；煙氣含塵粒度大，可達20mm。將這部分煙氣余熱有效利用，可以大大減少能源浪費，增加石灰窯的經(jīng)濟性和環(huán)保性。我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展思路，重點研究開發(fā)冶金、化工等流程工業(yè)和交通運輸業(yè)等主要高耗能領(lǐng)域的節(jié)能技術(shù)與裝備。目前，國內(nèi)關(guān)于石灰窯余熱利用主要涉及供熱和發(fā)電。利用導(dǎo)熱油作為循環(huán)介質(zhì)， 回收熱能；利用石灰窯的余熱加熱CO2工質(zhì)加熱到超臨界，推動汽輪機發(fā)電。但是這些余熱利用技術(shù)沒有被實際運用推廣。而其他建材爐窯余熱利用，如應(yīng)用于水泥窯余熱利用的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，經(jīng)多個階段的發(fā)展，已經(jīng)比較成熟?？山梃b水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)，發(fā)展石灰窯余熱發(fā)電系統(tǒng)。但是，由于石灰窯余熱的流量、溫度、含塵量在不斷的變化中，石灰窯出口煙氣顆粒粘結(jié)性強，含塵顆粒粒度大，并且具有較強的腐蝕性，石灰窯余熱進入換熱器中會造成換熱管束的腐蝕和磨蝕，嚴重時會使換熱器破壞失效；其次，由于石灰窯出口排煙溫度低，水蒸氣的沸點高，采用水蒸汽朗肯循環(huán)不經(jīng)濟，需要選擇沸點低的有機工質(zhì)，但是， 低沸點有機工質(zhì)和管內(nèi)壁的換熱系數(shù)遠低于水，必須提高管內(nèi)低沸點工質(zhì)和管內(nèi)壁的換熱系數(shù)，才能獲得和水換熱系數(shù)相當(dāng)?shù)乃剑駝t，會導(dǎo)致?lián)Q熱器體積龐大，重量遠遠超過以水為工質(zhì)循環(huán)的換熱器重量；第三，石灰窯出口煙氣溫度較低，為了減少金屬耗量，管外必須采用強化換熱的管型結(jié)構(gòu)，才能獲得技術(shù)經(jīng)濟性合理的余熱利用效果。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)布置，解決了石灰窯煙氣積灰導(dǎo)致的低溫腐蝕以及因采用低煙溫換和低沸點工質(zhì)引起的換熱器管束內(nèi)外壁換熱系數(shù)偏低的問題，并能夠有效回收利用石灰窯煙氣余熱，轉(zhuǎn)化為電能，提高能源利用率，減少環(huán)境污染和能源浪費，具有投資小，結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定的特點。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)，包括進塵口與石灰窯15的余熱煙氣管道1的出口相導(dǎo)通連接的高壓靜電除塵器2，高壓靜電除塵器2的出塵口與換熱器16中過熱器3的煙氣入口相導(dǎo)通連接，換熱器16中蒸發(fā)器高溫段4的煙氣出口與布袋除塵器5的煙氣入口相導(dǎo)通連接，布袋除塵器5的煙氣出口與增壓風(fēng)機6的進口相導(dǎo)通連接，增壓風(fēng)機6的出口與換熱器16中蒸發(fā)器低溫段7的煙氣入口相導(dǎo)通連接，換熱器16中省煤器8的煙氣出口和進汽口分別與煙囪9和循環(huán)泵10的出口相導(dǎo)通連接，循環(huán)泵10的進口也與凝汽器11的出汽口相導(dǎo)通連接，凝汽器11的入汽口也與透平13的排汽口相導(dǎo)通連接，透平13的進汽口與過熱器3的工質(zhì)蒸汽出口相導(dǎo)通連接，透平13與發(fā)電機12軸連接；發(fā)電機12、透平13、冷凝器11、循環(huán)泵10以及換熱器16構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)14為R113，另外高壓靜電除塵器2以及布袋除塵器5構(gòu)成除塵系統(tǒng)。所述的除塵系統(tǒng)的高壓靜電除塵器2和布袋除塵器5分別置于過熱器3之前和增壓風(fēng)機6之后。所述換熱器的過熱器3和蒸發(fā)器高溫段4為內(nèi)螺紋針形管或內(nèi)螺紋H型翅片管， 并配有動態(tài)吹灰裝置。所述換熱器的蒸發(fā)器低溫段7和省煤器8為內(nèi)螺紋螺旋翅片管，并配有專門的動態(tài)吹灰裝置。由于本實用新型的循環(huán)工質(zhì)采用R113，這種工質(zhì)無腐蝕、不可燃，對環(huán)境污染少； 沸點低，對低溫?zé)嵩吹幕厥招矢?；熱穩(wěn)定性好。但是，由于低沸點有機工質(zhì)和管內(nèi)壁的換熱系數(shù)遠低于水，本實用新型選擇內(nèi)螺紋管提高管內(nèi)低沸點工質(zhì)和管內(nèi)壁的換熱系數(shù)，內(nèi)螺紋管內(nèi)壁換熱系數(shù)是光管5 6倍，可以獲得和水換熱系數(shù)相當(dāng)?shù)乃剑灰蚴腋G出口煙氣顆粒粘結(jié)性強，含塵顆粒粒度大，容易積灰，因此，本實用新型將除塵系統(tǒng)一分為二，高煙溫區(qū)采用高壓靜電除塵器2，低煙溫區(qū)采用布袋除塵器5，高壓靜電除塵器2的最佳長期工作溫度為250°C，允許最高煙氣為350°C ；除塵系統(tǒng)對煙氣進行預(yù)除塵，減少高溫段換熱器3、4的表面積灰；石灰窯出口煙氣溫度偏低，屬于低煙溫余熱利用，因此，換熱器管束需要選擇強化傳熱的管型提高煙氣側(cè)換熱系數(shù)。過熱器3和蒸發(fā)器高溫段4選用抗積灰能力強的針形管或H型翅片管；蒸發(fā)器低溫段7和省煤器8采用螺旋翅片管；因高壓靜電除塵器 2高溫除塵不徹底，煙氣中還存在一定數(shù)量的煙塵，過熱器3和蒸發(fā)器高溫段4工作環(huán)境比較惡劣，一般石灰窯煙塵顆粒中CaO占50%左右，焦炭粉末30 40%，其余為CaCO3、MgO、 Si02、Al2O3等。游離的石灰粉塵比重輕，粘性大，親水性強，吸濕后粉塵易板結(jié)積灰，因此采用抗積灰能力強的針形管或H型翅片管；同時，加裝合理的動態(tài)吹灰裝置，保證其受熱面換熱在運行中處于良好的狀態(tài)；該實用新型系統(tǒng)簡單，可以有效回收石灰窯煙氣余熱，能源利用效率高；徹底解決了石灰窯煙氣積灰、低溫腐蝕以及因采用低煙溫換和低沸點工質(zhì)引起的換熱器管束內(nèi)、外壁換熱系數(shù)偏低的一系列問題；以一套回收1000t/d石灰回轉(zhuǎn)窯余熱的2. 5麗發(fā)電裝置為例，按照年利用7200小時計算，年供電量1656萬kwh(電站自用電率 8% ),按照電價0. 6元/kwh計算，創(chuàng)造價值993. 6萬元，年節(jié)約標(biāo)煤5700噸，減少二氧化碳排放1. 63萬噸。具有顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益；該余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)布置技術(shù)可以推廣應(yīng)用到建材行業(yè)的陶瓷燒制、太陽能利用、地?zé)崂玫阮I(lǐng)域，具有重要的推廣應(yīng)用前景，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模極其巨大。

[0011]附圖是本實用新型的工作原理結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭代表流動方向。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作更詳細的說明。如附圖所示，余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)，包括進塵口與石灰窯15的余熱煙氣管道1的出口相導(dǎo)通連接的高壓靜電除塵器2，高壓靜電除塵器2的出塵口與換熱器16中過熱器3 的煙氣入口相導(dǎo)通連接，換熱器16中蒸發(fā)器高溫段4的煙氣出口與布袋除塵器5的進塵口相導(dǎo)通連接，布袋除塵器5的出塵口與增壓風(fēng)機6的進口相導(dǎo)通連接，增壓風(fēng)機6的出口與換熱器16中蒸發(fā)器低溫段7的煙氣入口相導(dǎo)通連接，換熱器16中省煤器8的煙氣出口和進汽口分別與煙囪9和循環(huán)泵10的出口相導(dǎo)通連接，循環(huán)泵10的進口也與凝汽器11的出汽口相導(dǎo)通連接，凝汽器11的入汽口也與透平13的排汽口相導(dǎo)通連接，透平13的進汽口與過熱器3的工質(zhì)蒸汽出口相導(dǎo)通連接，透平13與發(fā)電機12軸連接；發(fā)電機12、透平13、冷凝器11、循環(huán)泵10以及換熱器16構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)14為R113， 另外高壓靜電除塵器2以及布袋除塵器5構(gòu)成除塵系統(tǒng)。所述的除塵系統(tǒng)的高壓靜電除塵器2和布袋除塵器5分別置于過熱器3之前和增壓風(fēng)機6之后。所述換熱器的過熱器3和蒸發(fā)器高溫段4為內(nèi)螺紋針形管或內(nèi)螺紋H型翅片管，并配有動態(tài)吹灰裝置。所述換熱器的蒸發(fā)器低溫段7和省煤器8為內(nèi)螺紋螺旋翅片管，并配有專門的動態(tài)吹灰裝置。本實用新型的工作原理為石灰窯15的余熱煙氣管道1將余熱煙氣傳遞到高壓靜電除塵器2進行除塵，隨后將除塵后的余熱煙氣發(fā)送到過熱器3進行過熱，然后將過熱后的余熱煙氣發(fā)送到蒸發(fā)器高溫段4，由蒸發(fā)器高溫段4將該余熱煙氣發(fā)送到布袋除塵器5繼續(xù)除塵，繼續(xù)除塵后的余熱煙氣發(fā)送到增壓風(fēng)機6中增壓，增壓后的余熱煙氣發(fā)送到蒸發(fā)器低溫段7，蒸發(fā)器低溫段7將此余熱煙氣發(fā)送到省煤器8并經(jīng)煙囪9排出；同時循環(huán)泵10將循環(huán)工質(zhì)14送到換熱器中，在換熱器中將蒸發(fā)器低溫段7的熱量傳給循環(huán)工質(zhì)14，產(chǎn)生高壓高溫蒸汽，該蒸汽進入透平12做功，帶動發(fā)電機發(fā)電，透平12的排氣進入凝汽器11內(nèi)， 從凝汽器11內(nèi)出來的飽和液體經(jīng)過循環(huán)泵10升壓，完成整個循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)，包括進塵口與石灰窯(15)的余熱煙氣管道(1)的出口相導(dǎo)通連接的高壓靜電除塵器O)，其特征在于高壓靜電除塵器( 的出塵口與換熱器(16) 中過熱器(3)的煙氣入口相導(dǎo)通連接，換熱器(16)中蒸發(fā)器高溫段的煙氣出口與布袋除塵器(5)的進塵口相導(dǎo)通連接，布袋除塵器(5)的出塵口與增壓風(fēng)機(6)的進口相導(dǎo)通連接，增壓風(fēng)機(6)的出口與換熱器(16)中蒸發(fā)器低溫段(7)的煙氣入口相導(dǎo)通連接， 換熱器(16)中省煤器⑶的煙氣出口和進汽口分別與煙囪(9)和循環(huán)泵(10)的出口相導(dǎo)通連接，循環(huán)泵(10)的進口也與凝汽器(11)的出汽口相導(dǎo)通連接，凝汽器(11)的入汽口也與透平(13)的排汽口相導(dǎo)通連接，透平(13)的進汽口與過熱器(3)的工質(zhì)蒸汽出口相導(dǎo)通連接，透平(13)與發(fā)電機(12)軸連接；發(fā)電機(12)、透平(13)、冷凝器(11)、循環(huán)泵 (10)以及換熱器(16)構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)(14)為R113，另外高壓靜電除塵器O)以及布袋除塵器(5)構(gòu)成除塵系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)布置，其特征在于所述的除塵系統(tǒng)的高壓靜電除塵器( 和布袋除塵器( 分別置于過熱器( 之前和增壓風(fēng)機(6)之后。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)布置，其特征在于所述換熱器的過熱器C3)和蒸發(fā)器高溫段(4)為內(nèi)螺紋針形管或內(nèi)螺紋H型翅片管，并配有動態(tài)吹灰裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)布置，其特征在于所述換熱器的蒸發(fā)器低溫段(7)和省煤器(8)為內(nèi)螺紋螺旋翅片管，并配有專門的動態(tài)吹灰裝置。
專利摘要一種余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)，包括相互導(dǎo)通的石灰窯余熱煙氣出口、除塵系統(tǒng)、增壓風(fēng)機、循環(huán)系統(tǒng)和煙囪，解決了石灰窯煙氣積灰導(dǎo)致的低溫腐蝕以及因采用低煙溫換和低沸點工質(zhì)引起的換熱器管束內(nèi)外壁換熱系數(shù)偏低的問題，并能夠有效回收利用石灰窯煙氣余熱，轉(zhuǎn)化為電能，提高能源利用率，減少環(huán)境污染和能源浪費，具有投資小，結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定的特點。
文檔編號F01K11/02GK202166333SQ20112022559
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者彭巖, 李鈺鑫, 王云剛, 茍遠波, 趙欽新, 鮑穎群 申請人:西安交通大學(xué)