專利名稱：礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備所屬技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景[0002]礦熱爐煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進入管道的溫度一般在1000°C左右，粉塵濃度達 35g/Nm3，小于5um的灰占粉塵總量的80%以上，粉塵量大，并且粘而細。目前通常采用先換熱降溫(換熱降溫方式有機力冷卻器換熱、噴霧冷卻換熱、余熱鍋爐換熱等)后除塵的方法。先換熱降溫后除塵的方法存在諸多缺點[0003]1、機力冷卻器換熱后除塵降溫效果差，進口煙氣溫度不宜大于450°C，降溫范圍有限，機冷器管壁容易堵灰，造成燒布袋，系統(tǒng)無法正常運行。[0004]2、噴霧冷卻換熱后除塵增加煙氣中水的含量，不僅使布袋板結(jié)，還容易造成水與粉塵粘結(jié)，造成系統(tǒng)設(shè)備堵塞。[0005]3、余熱鍋爐換熱后除塵由于煙氣中含有大量的粉塵，粘而細的粉塵即使在光管的熱管元件上也會出現(xiàn)積灰、堵塞現(xiàn)象，對于環(huán)向翅片管的熱管元件積灰、堵塞更加嚴重， 同時為了防止結(jié)灰，余熱利用設(shè)施中換熱核心元件翅片間距大，不僅影響換熱效率，造成余熱鍋爐產(chǎn)汽量不足，更為嚴重的是由于余熱鍋爐堵灰，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，造成冶煉生產(chǎn)無法正常進行，被迫停產(chǎn)檢修。[0006]由于以上缺點，工程中采用許多吹灰方法如激波吹灰、蒸汽吹灰、落丸清灰等，但由于粉塵細而粘，并且粉塵量大，每生產(chǎn)1噸鋼就會產(chǎn)生35kg粉塵，這些清灰方式收效甚微，無法從根本上解決積灰、堵塞問題。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型的目的是提供一種礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備， 該專用設(shè)備不僅能最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，拖動除塵風(fēng)機，同時可降低煙氣的排放溫度，達到好的環(huán)保效果，并且不影響礦熱爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)，還能得到很好的除塵效果，排放的粉塵濃度10mg/Nm3。[0008]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括由管路依次連接的礦熱爐、水冷煙道、燃燒沉降室、主風(fēng)機、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室和主風(fēng)機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室，所述高溫除塵器中設(shè)置有不銹鋼材料濾芯，所述蓄熱室內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器，分離套管式熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，分離套管式熱管換熱器的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池，循環(huán)水池與換熱器給水泵連接，構(gòu)成一個回路。低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接中壓級蒸發(fā)器，中壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，高壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接高壓級蒸發(fā)器，高壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平的下部接口通過管道與管殼式冷凝器的進氣口連接，管殼式冷凝器的液相出口通過管道與低壓級工質(zhì)加壓泵的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平與三相發(fā)電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環(huán)水泵連接，構(gòu)成一個回路。[0009]其進一步特征在于采用R413a為循環(huán)有機工質(zhì)。[0010]本實用新型有益效果是由于本實用新型余熱發(fā)電裝置放在高溫除塵器后，熱源煙氣含塵量低，因此可以將蓄熱室內(nèi)的換熱核心單元翅片間距設(shè)計很??；而且無須卸灰、清灰、輸灰設(shè)施；體積減小，同時維護量減小，也延長了分離套管式熱管換熱器的使用壽命，粉塵排放濃度更低。該發(fā)電設(shè)備與單級單壓有機朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，該發(fā)電設(shè)備在有機工質(zhì)高、中、低蒸發(fā)器里采用多級蒸發(fā)的措施，利用熱水的低溫段(進口 90°C，出口 60°C ) 加熱工質(zhì)產(chǎn)生低壓工質(zhì)蒸汽，進入有機透平的低壓補汽口膨脹做功；利用熱水的中溫段 (進口 120°C，出口 90°C )加熱工質(zhì)產(chǎn)生中壓工質(zhì)蒸汽，進入有機透平的中壓補汽口膨脹做功；利用飽和水蒸汽的高溫段(進口 150°C，出口 120°C)加熱工質(zhì)產(chǎn)生高壓工質(zhì)蒸汽，進入有機透平的高壓缸膨脹做功；實現(xiàn)余熱流對有機工質(zhì)的梯級分壓加熱，這樣就在各級受熱面中減少了余熱流與工質(zhì)間的傳熱溫差的不均衡性，降低了由于溫差傳熱不可逆損失帶來的熵增，可在單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)熱效率的基礎(chǔ)上提高10 20%，降低了煙氣的排放溫度，排放濃度低，可以確保排放粉塵濃度在10mg/Nm3。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點、經(jīng)濟效果[0012]1、最大限度地回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，其熱效率比單級蒸發(fā)有機朗肯提高10 20%。[0013]2、滿足循環(huán)經(jīng)濟的要求，符合節(jié)能減排的國家政策。[0014]3、分離套管式熱管換熱器不積灰，不堵塞，換熱效率提高8 9倍。[0015]4、省掉了熱管換熱器的吹灰系統(tǒng)，從而降低了造價及運行費用。[0016]5、采用耐高溫不銹鋼材料濾芯除塵器，排放濃度10mg/Nm3。[0017]6、應(yīng)用范圍廣，礦熱爐除塵余熱發(fā)電都可采用。[0018]綜上所述，本方案采用先除塵后余熱發(fā)電的裝置，煙塵排放濃度低，發(fā)電量多，裝置運行穩(wěn)定能耗低。


[0019]圖1是本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖1中1.礦熱爐，2.水冷煙道，3.燃燒沉降室，4.高溫除塵器，5.蓄熱室，6.主風(fēng)機，7.排氣筒，8.分離套管式熱管換熱器，9.換熱器給水泵，10.循環(huán)水池，11.低壓級蒸發(fā)器，12.中壓級蒸發(fā)器，13.高壓級蒸發(fā)器，14.低壓級工質(zhì)加壓泵，15.中壓級工質(zhì)加壓泵， 16.高壓級工質(zhì)加壓泵，17.帶補汽口有機透平，18.三相發(fā)電機，19.循環(huán)水泵，20.管殼式冷凝器，21.冷卻塔。
具體實施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。[0022]本實用新型中礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備包括水冷煙道2、 燃燒沉降室3、高溫除塵器4、蓄熱室5、主風(fēng)機6、排氣筒7，所述燃燒沉降室3通過管道順序連接高溫除塵器4、蓄熱室5、主風(fēng)機6、排氣筒7，所述高溫除塵器4中設(shè)置有不銹鋼材料濾芯，所述蓄熱室5內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器8，分離套管式熱管換熱器8的冷水進口與換熱器給水泵9連接，分離套管式熱管換熱器8的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器13的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器13的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器12的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器12的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器11的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器11的冷水出口接循環(huán)水池10，循環(huán)水池10與換熱器給水泵9連接，構(gòu)成一個回路。低壓級蒸發(fā)器11的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵14的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器11的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平17的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵15的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵15的出口端連接中壓級蒸發(fā)器12，中壓級蒸發(fā)器12的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平17的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵16的進口端連接， 高壓級工質(zhì)加壓泵16的出口端連接高壓級蒸發(fā)器13，高壓級蒸發(fā)器13的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平17的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平17的下部接口通過管道與管殼式冷凝器20的進氣口連接，管殼式冷凝器20的液相出口通過管道與低壓級工質(zhì)加壓泵14的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平17與三相發(fā)電機18連接。管殼式冷凝器 20的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵19連接，管殼式冷凝器20的另一個端部接冷卻塔21， 冷卻塔21與循環(huán)水泵19連接，構(gòu)成一個回路。[0023]所述低沸點有機工質(zhì)為R413a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0. 43MPa,中壓級蒸發(fā)壓力為0. 86MPa,高壓級蒸發(fā)壓力為1. 75MPa,膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0. 3IMPa時，系統(tǒng)輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為21%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為90°C。[0024]采用先除塵后余熱發(fā)電裝置，即先將高溫含塵煙氣進入不銹鋼材料濾芯除塵器凈化，除塵器中的不銹鋼材料濾芯，一般能夠承受600°C左右的長期工作溫度，最高能承受 650°C的高溫，且能承受高溫大顆粒的沖刷，因此可以直接凈化高溫?zé)煔猓恍枰鋈魏晤A(yù)處理。凈化后的粉塵濃度降至10mg/Nm3成為潔凈煙氣，不需要處理灰塵的堵塞、清灰等問題。[0025]本實用新型的工作過程25500KVA礦熱爐1煙氣流量15X 104Nm3/h，溫度1000°C， 含塵濃度35g/Nm3由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道2混入冷風(fēng)，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室3 ；燃燒沉降室3的作用是降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當(dāng)混入冷風(fēng)，最終燃燼一氧化碳氣體，調(diào)節(jié)控制沉降室的煙氣溫度600°C，由燃燒沉降室3出來的煙氣進入高溫除塵器4，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3。然后進入蓄熱室5，高溫?zé)煔夥懦鰺崃?，完成熱交換，溫度降至90°C，由主風(fēng)機6壓入排氣筒7排入大氣。同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵9驅(qū)動，進入安裝于蓄熱室4內(nèi)的分離套管式熱管換熱器8中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物(溫度150°C )，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā)器13中放出熱量，溫度降至120°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器12中放出熱量，溫度降至90°C，再進入低壓級蒸發(fā)器11中放出熱量，溫度降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池10，開始新一輪循環(huán)。[0026]同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵14的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器11中吸收余熱載體的熱量，變成低壓級工質(zhì)蒸汽；一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平17的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵15加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器12中吸收余熱載體的熱量，變成中壓級工質(zhì)蒸汽；一路經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平17的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵16加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器13中吸收余熱載體的熱量， 變成高壓級工質(zhì)蒸汽；經(jīng)管道進入帶補汽口有機透平17的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在多級有機透平17內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機18發(fā)電。從帶補汽口有機透平17排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器20冷凝為飽和液體，再由低壓級工質(zhì)加壓泵14將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器11中，開始新一輪循環(huán)。從冷卻塔21過來的循環(huán)水通過循環(huán)水泵19驅(qū)動， 進入管殼式冷凝器20中吸收熱量，在自然循環(huán)力推動下進入冷卻塔21內(nèi)，放出熱量，變成低溫水，開始新一輪循環(huán)。系統(tǒng)發(fā)出的電能為三相交流電，額定電壓為380V，可經(jīng)過調(diào)壓后并入廠內(nèi)電網(wǎng)，或直接送給用電設(shè)備使用。[0027]該設(shè)備的最大特點是采用先除塵后多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收礦熱爐煙氣的余熱。以25500KVA礦熱爐余熱回收及除塵工藝為例，本實用新型流程與常規(guī)余熱利用后除塵比較，說明如下[0028]
權(quán)利要求1.一種礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括由管路依次連接的礦熱爐、水冷煙道、燃燒沉降室、主風(fēng)機、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室和主風(fēng)機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，其特征在于所述高溫除塵器中設(shè)置有不銹鋼材料濾芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，其特征在于所述蓄熱室內(nèi)安裝有分離套管式熱管換熱器，分離套管式熱管換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，分離套管式熱管換熱器的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器的冷水出口接循環(huán)水池，循環(huán)水池與換熱器給水泵連接，構(gòu)成一個回路；低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接中壓級蒸發(fā)器，中壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵的進口端連接，高壓級工質(zhì)加壓泵的出口端連接高壓級蒸發(fā)器，高壓級蒸發(fā)器的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平的下部接口通過管道與管殼式冷凝器的進氣口連接，管殼式冷凝器的液相出口通過管道與低壓級工質(zhì)加壓泵的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平與三相發(fā)電機連接，管殼式冷凝器的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵連接，管殼式冷凝器的另一個端部接冷卻塔，冷卻塔與循環(huán)水泵連接， 構(gòu)成一個回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，其特征在于采用R413a為循環(huán)有機工質(zhì)。
專利摘要一種礦熱爐煙氣多級有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電專用設(shè)備，包括依次連接的礦熱爐、水冷煙道、燃燒沉降室、主風(fēng)機、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室和主風(fēng)機之間通過管路依次連接有高溫除塵器、蓄熱室，所述高溫除塵器中設(shè)置有不銹鋼濾芯，所述蓄熱室安裝有分離套管式熱管換熱器，換熱器的熱水出口依次接高壓級蒸發(fā)器、中壓級蒸發(fā)器、低壓級蒸發(fā)器。蒸發(fā)器一端與工質(zhì)加壓泵連接，另一端與帶補汽口有機透平連接，帶補汽口有機透平一端與冷凝器連接，另一端與發(fā)電機連接。其進一步特征在于采用R413a為循環(huán)有機工質(zhì)。本裝置可最大限度地回收煙氣中的熱能直接轉(zhuǎn)化為高品位電能，其效率比單級蒸發(fā)有機朗肯提高10～20％，還能達到好的環(huán)保效果。
文檔編號F01K25/08GK202254897SQ20112039529
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者馮建新 申請人:無錫市廣運環(huán)保機械有限公司