鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法
【專利摘要】鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于：鐵合金爐煙氣由爐內(nèi)排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進沉降室，再進入熱管蒸發(fā)器，經(jīng)換熱后再進入塑燒板除塵器，經(jīng)除塵后進入均流換熱室中，再由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水從換熱器中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物進入蒸發(fā)器內(nèi)，放出熱量，有機工質(zhì)液體，吸收汽水混合物的熱量，變成工質(zhì)蒸汽，在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶動發(fā)電機發(fā)電，其特征在于：采用R152a為循環(huán)有機工質(zhì)。本發(fā)明方法可實現(xiàn)鐵合金爐高含塵煙氣余熱梯級利用，將煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高29～32％，還能達到好的環(huán)保效果。
【專利說明】鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，具體地說是能最大限度地 回收煙氣中的熱能轉(zhuǎn)化為高品位電能，又能改善除塵能力，屬于煙氣余熱利用及除塵技術(shù) 領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 鐵合金爐煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進入管道的溫度一般在700°C左右，粉塵濃度達 15g/Nm 3,小于5um的灰占粉塵總量的90 %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、噴霧冷卻換熱等）后除塵的方法。上述方法存 在諸多缺點：
[0003] 1、機力冷卻器換熱后除塵：降溫效果差，進口煙氣溫度否宜大于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)設備堵塞。
[0005] 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】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提供了鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，通過該方法 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，并且不影響鐵合金爐生產(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3mg/Nm 3。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于：本發(fā)明鐵合金爐煙氣由爐內(nèi) 排出，經(jīng)水冷煙道混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是： 降低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣 體，由燃燒沉降室出來的煙氣進入高溫熱管蒸發(fā)器，蒸汽汽包中的水在高溫熱管蒸發(fā)器中 吸收高溫煙氣余熱后產(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱 器，經(jīng)調(diào)節(jié)后外供穩(wěn)定、連續(xù)、參數(shù)符合用戶要求的蒸汽用于發(fā)電，通過高溫熱管蒸發(fā)器換 熱后，煙氣溫度波動幅度可以大為減少，同時也降低了煙氣溫度的峰值，煙氣由高溫變?yōu)?中低溫煙氣，再進入塑燒板除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度3mg/Nm 3,然后進入中低溫均流換熱 室中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水通過換 熱器給水泵驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流換熱室內(nèi)的等流速一次表面換熱器中吸收煙氣 的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度185°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入 高壓級蒸發(fā)器中放出熱量，溫度降至125°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至 95°C，再進入低壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池， 開始新一輪循環(huán)，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在低 壓級蒸發(fā)器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 透平的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器中吸收余熱載 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的中壓補汽口，另一路 經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器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的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹 做功，并帶動三相發(fā)電機發(fā)電，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)，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質(zhì)蒸汽由管 殼式冷凝器冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質(zhì)加壓泵連續(xù)加壓，再由 低壓級工質(zhì)加壓泵將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷 凝器出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工 質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循 環(huán)。
[0009] 其進一步特征在于：采用R152a為循環(huán)有機工質(zhì)。
[0010] 由于鐵合金爐煙氣溫度波動劇烈，煙氣溫度峰值高，當煙氣經(jīng)過本發(fā)明的高溫熱 管蒸發(fā)器換熱后，煙氣溫度波動幅度可以大為減少，同時也降低了煙氣溫度的峰值，煙氣由 高溫變?yōu)橹械蜏責煔猓M入中低溫均流換熱室，經(jīng)過等流速一次表面換熱器換熱，再通過多 級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收鐵合金爐中低溫煙氣的余熱，實現(xiàn)鐵合金爐煙氣余熱 梯級利用。
[0011] 本發(fā)明與單級單壓有機朗肯循環(huán)最大的區(qū)別在于，本發(fā)明在有機工質(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 95°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 125°C，出口 95°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 185°C，出口 125°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，其熱效 率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高29?32%，降低了煙氣的排放溫度，減少了熱污染，達 到好的環(huán)保要求。
[0012] 采用先除塵后余熱發(fā)電裝置，即先將高含塵煙氣進入塑燒板除塵器凈化，凈化后 的粉塵濃度降至3mg/Nm 3成為潔凈煙氣，解決了等流速一次表面換熱器由于灰塵的堵塞而 帶來的清灰問題。
[0013] 由于本發(fā)明余熱發(fā)電設備放置在塑燒板除塵器后，熱源煙氣含塵量低，因此可以 將中低溫均流換熱室內(nèi)的換熱核心單元翅片間距設計很小；而且無須卸灰、清灰、輸灰設 施；體積減小，同時維護量減小，也延長了等流速一次表面換熱器的使用壽命，粉塵排放濃 度更低。
[0014] 本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0015] 1.采用高溫熱管蒸發(fā)器來回收鐵合金爐高溫煙氣的余熱、多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán) 余熱發(fā)電來回收鐵合金爐中低溫煙氣的余熱，實現(xiàn)鐵合金爐煙氣余熱梯級利用；
[0016] 2.通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷 凝為飽和液體對冷卻水的要求；
[0017] 3.等流速一次表面換熱器不積灰，不堵塞，換熱效率提高8?9倍；
[0018] 4.省掉了等流速一次表面換熱器的吹灰系統(tǒng)，從而降低了造價及運行費用；
[0019] 5.采用塑燒板除塵器，排放濃度3mg/Nm3 ;
[0020] 6.應用范圍廣，鐵合金爐除塵余熱發(fā)電都可采用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的工藝流程圖。
[0022] 圖中：1.鐵合金爐，2.水冷煙道，3.燃燒沉降室，4.高溫熱管蒸發(fā)器，5.蒸汽汽 包，6.蒸汽蓄熱器，7.塑燒板除塵器，8.中低溫均流換熱室，9.等流速一次表面換熱器， 10.主風機，11.排氣筒，12.換熱器給水泵，13.循環(huán)水池，14.低壓級蒸發(fā)器，15.中壓級蒸 發(fā)器，16.高壓級蒸發(fā)器，17.低壓級工質(zhì)加壓泵，18.中壓級工質(zhì)加壓泵，19.高壓級工質(zhì)加 壓泵，20.儲液罐，21.帶補汽口有機透平，22.三相發(fā)電機，23.循環(huán)水泵，24.管殼式冷凝 器，25.溴化鋰吸收式制冷機。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述：
[0024] 如圖1所示：本發(fā)明鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法步驟如下：
[0025] 30000KVA鐵合金爐排煙量28 X 104/Nm3/h，溫度700°C，含塵濃度35g/Nm3由爐內(nèi)排 出，經(jīng)水冷煙道2混入冷風，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，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳 氣體，由燃燒沉降室3出來的煙氣進入高溫熱管蒸發(fā)器4,蒸汽汽包5中的水在高溫熱管蒸 發(fā)器4中吸收高溫煙氣余熱后產(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包5,蒸汽汽包5中的蒸汽通過管道進入 蒸汽蓄熱器6,經(jīng)調(diào)節(jié)后外供穩(wěn)定、連續(xù)、參數(shù)符合用戶要求的蒸汽用于發(fā)電，通過高溫熱管 蒸發(fā)器4換熱后，煙氣溫度波動幅度可以大為減少，同時也降低了煙氣溫度的峰值，煙氣由 高溫變?yōu)橹械蜏責煔?，再進入塑燒板除塵器7,經(jīng)除塵后粉塵濃度3mg/Nm 3,然后進入中低溫 均流換熱室8中，煙氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風機10壓入排氣筒11排入大氣，同 時，循環(huán)水通過換熱器給水泵12驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流換熱室8內(nèi)的等流速一次表 面換熱器9中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度185°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16中放出熱量，溫度降至125°C，然后進入中壓級蒸 發(fā)器15中放出熱量，水溫降至95°C，再進入低壓級蒸發(fā)器14中放出熱量，水溫降至60°C， 變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池13,開始新一輪循環(huán)，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17的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器14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21的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓 泵18加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器15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21的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵19加壓后，進入 高壓級蒸發(fā)器16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21的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平21內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機22 發(fā)電，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 接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平21排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器24冷凝為 飽和液體，進入儲液罐20,儲液罐20可確保低壓級工質(zhì)加壓泵17連續(xù)加壓，再由低壓級工 質(zhì)加壓泵17將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器14中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器 24出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機25冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工 質(zhì)蒸汽冷凝為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)循環(huán)水泵23送入管殼式冷凝器24中，開始新一 輪循環(huán)。
[0026] 所述低沸點工質(zhì)為R152a，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0· 351MPa，中壓級蒸發(fā)壓 力為0· 524MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為I. 356MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0· 348MPa時，系統(tǒng) 輸出電功率為2000KW，朗肯循環(huán)效率為26. 58%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為80°C。
[0027] 本發(fā)明的最大特點是采用高溫熱管蒸發(fā)器來回收鐵合金爐高溫煙氣的余熱產(chǎn)生 蒸汽發(fā)電、再采用先除塵后多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收鐵合金爐中低溫煙氣的 余熱，實現(xiàn)鐵合金爐高含塵煙氣余熱梯級利用。以30000KVA鐵合金爐余熱回收及除塵工藝 為例，本發(fā)明方法與常規(guī)方法比較，說明如下：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于：本發(fā)明鐵合金爐煙氣由爐內(nèi)排 出，經(jīng)水冷煙道混入冷風，燃燒一氧化碳氣體后進入燃燒沉降室，燃燒沉降室的作用是：降 低煙氣流速，使煙氣中攜帶的大顆粒粉塵沉降，并適當混入冷風，最終燃燼一氧化碳氣體， 由燃燒沉降室出來的煙氣進入高溫熱管蒸發(fā)器，蒸汽汽包中的水在高溫熱管蒸發(fā)器中吸收 高溫煙氣余熱后產(chǎn)生蒸汽進入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通過管道進入蒸汽蓄熱器，經(jīng) 調(diào)節(jié)后外供穩(wěn)定、連續(xù)、參數(shù)符合用戶要求的蒸汽用于發(fā)電，通過高溫熱管蒸發(fā)器換熱后， 煙氣溫度波動幅度可以大為減少，同時也降低了煙氣溫度的峰值，煙氣由高溫變?yōu)橹械蜏?煙氣，再進入塑燒板除塵器，經(jīng)除塵后粉塵濃度3mg/Nm3,然后進入中低溫均流換熱室中，煙 氣放出熱量，溫度降至80°C，由主風機壓入排氣筒排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水 泵驅(qū)動，進入安裝于中低溫均流換熱室內(nèi)的等流速一次表面換熱器中吸收煙氣的熱量，形 成汽水混合物，汽水混合物的溫度185°C，汽水混合物在自然循環(huán)力推動下進入高壓級蒸發(fā) 器中放出熱量，溫度降至125°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至95°C，再進 入低壓級蒸發(fā)器中放出熱量，水溫降至60°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池，開始新一 輪循環(huán)，同時，經(jīng)過冷凝的有機工質(zhì)液體，經(jīng)過低壓級工質(zhì)加壓泵的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā) 器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的低 壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器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的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級 工質(zhì)加壓泵加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器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的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平內(nèi)膨脹做功，并帶 動三相發(fā)電機發(fā)電，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)，或直接送給用電設備使用，從帶補汽口有機透平排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器 冷凝為飽和液體，進入儲液罐，儲液罐可確保低壓級工質(zhì)加壓泵連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì) 加壓泵將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器出來的 循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻，冷卻水的溫度降至10?15°C，滿足工質(zhì)蒸汽冷凝 為飽和液體對冷卻水的要求，經(jīng)循環(huán)水泵送入管殼式冷凝器中，開始新一輪循環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵合金爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電方法，其特征在于：采用 R152a為循環(huán)有機工質(zhì)。
【文檔編號】F01K25/10GK104344734SQ201310356277
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】王正新 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>