專利名稱：帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種余熱發(fā)電設備，特別涉及帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，屬于煙氣除塵及余熱發(fā)電技術領域。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中電爐煙氣的凈化裝置為電爐煙氣發(fā)生設備、余熱利用設施、除塵器通過管路依次連接。目前通常采用的余熱利用設施:水列管余熱鍋爐、蓄熱式余熱鍋爐來回收電爐煙氣的余熱，產(chǎn)生飽和蒸汽等。由于電爐煙氣溫度劇烈波動，含塵量大，普通水列管余熱鍋爐很難運用于電爐煙氣的余熱回收。目前，蓄熱式余熱鍋爐已經(jīng)成功運用到電爐煙氣余熱回收中，但由于換熱管的固有缺陷(造價高、不抗凍、不耐高溫、使用年限短)，使得蓄熱式余熱鍋爐在鋼鐵行業(yè)的普及還面臨很多問題。同時，由于電爐煙氣溫度波動劇烈，波幅大，余熱系統(tǒng)就必須設計得足夠大，確保高溫煙氣也能有效冷卻。但實際蒸汽產(chǎn)量卻遠低于余熱系統(tǒng)的最大蒸發(fā)量，出現(xiàn)大馬拉小車的局面。這就相對減少了余熱系統(tǒng)的經(jīng)濟價值，增加了余熱系統(tǒng)的投資。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型提供了帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，其不僅能高效地冷卻高溫煙氣，還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，改善除塵能力，并且不影響電爐生產(chǎn)的穩(wěn)定和連續(xù)。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于:所述燃燒沉降室順序連接蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳鐵復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鐵復合材料蓄熱體設置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于蓄熱體之間，所述均流蓄熱室內(nèi)安裝有熱管式換熱器，熱管式換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，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儲液罐連接，儲液罐與低壓級工質(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溴化鋰吸收式制冷機，溴化鋰吸收式制冷機與循環(huán)水泵連接，構成另一個回路，所述增壓風機與連接在電爐上方的外排管道一并連接除塵器，除塵器通過管道連接主風機，主風機與排氣筒連接。其進一步特征在于:采用R717為循環(huán)有機工質(zhì)。本實用新型的上述結(jié)構中，余熱發(fā)電裝置替代水列管余熱鍋爐、蓄熱式余熱鍋爐等設備組合，既簡化了系統(tǒng)配置，又可以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，改善除塵能力，達到節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)的目的。本實用新型的有益效果是:由于蓄熱均溫器可對煙氣溫度削峰填谷，降低煙氣的最高溫度、減小煙氣溫度的波動幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，因而可減少余熱發(fā)電裝置的投資，提高余熱發(fā)電裝置的穩(wěn)定性，并可安全地配置各類余熱發(fā)電設備。該發(fā)電設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 80°C，出口 50°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110°C，出口 80°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 180°C，出口 110°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25 30%，降低了煙氣的排放溫度，由于煙氣的排放溫度可以維持在100°C，布袋除塵器中的濾料可選用價格最低的滌綸針刺氈布袋，降低了投資及運行費用，排放濃度低，可以確保排放粉塵濃度在10mg/Nm3。本實用新型的優(yōu)點在于:`[0012]1.蓄熱均溫器可對煙氣溫`度削峰填谷，降低煙氣的最高溫度、減小煙氣溫度的波動幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，解決熱脹冷縮問題；2.采用多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱，其熱效率可比單級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)提高25 30% ;3.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；4.工質(zhì)儲液罐,可確保工質(zhì)循環(huán)泵連續(xù)加壓；5.熱管換熱器不積灰,不堵塞,延長設備的使用壽命；6.提高余熱發(fā)電裝置效率；7.減少余熱發(fā)電裝置投資；8.運行能耗低，凈化效果好。
圖1是本實用新型的結(jié)構示意圖。圖中:1.電爐，2.水冷滑套，3.燃燒沉降室，4.外排管道，5.蓄熱均溫器，6.煙氣進口，7.碳鐵復合材料蓄熱體，8.灰斗，9.聲波清灰裝置，10.煙氣出口，11.均流蓄熱室，
12.熱管式換熱器，13.增壓風機，14.除塵器，15.主風機，16.排氣筒，17.換熱器給水泵，18.循環(huán)水池，19.低壓級蒸發(fā)器，20.中壓級蒸發(fā)器，21.高壓級蒸發(fā)器，22.低壓級工質(zhì)加壓泵，23.中壓級工質(zhì)加壓泵，24.高壓級工質(zhì)加壓泵，25.儲液罐，26.帶補汽口有機透平，27.三相發(fā)電機，28.循環(huán)水泵，29.管殼式冷凝器，30.溴化鋰吸收式制冷機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。本實用新型中帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室3、蓄熱均溫器5、均流蓄熱室11、增壓風機13、除塵器14、主風機15、排氣筒16，其特征在于:所述燃燒沉降室3順序連接蓄熱均溫器5、均流蓄熱室11、增壓風機13、除塵器14、主風機15、排氣筒16,所述蓄熱均溫器5包括煙氣進口 6、碳鐵復合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳鐵復合材料蓄熱體7設置于煙氣進口 6和煙氣出口 10之間，所述聲波清灰裝置9分段布置于蓄熱體7之間，所述均流蓄熱室11內(nèi)安裝有熱管式換熱器12，熱管式換熱器12的冷水進口與換熱器給水泵17連接，熱管換熱器12的熱水出口接高壓級蒸發(fā)器21的熱水進口，高壓級蒸發(fā)器21的冷水出口接中壓級蒸發(fā)器20的熱水進口，中壓級蒸發(fā)器20的冷水出口接低壓級蒸發(fā)器19的熱水進口，低壓級蒸發(fā)器19的冷水出口接循環(huán)水池18，循環(huán)水池18與換熱器給水泵17連接，構成一個回路，低壓級蒸發(fā)器19的工質(zhì)進口端與低壓級工質(zhì)加壓泵22的高壓出口端連接，低壓級蒸發(fā)器19的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平26的低壓補汽口連接，另一路與中壓級工質(zhì)加壓泵23的進口端連接，中壓級工質(zhì)加壓泵23的出口端連接中壓級蒸發(fā)器20，中壓級蒸發(fā)器20的工質(zhì)出口端一路經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平26的中壓補汽口連接，另一路與高壓級工質(zhì)加壓泵24的進口端連接，高壓級工質(zhì)加壓泵24的出口端連接高壓級蒸發(fā)器21，高壓級蒸發(fā)器21的工質(zhì)出口端經(jīng)管道后與帶補汽口有機透平26的高壓進汽缸連接，帶補汽口有機透平26的下部接口通 過管道與管殼式冷凝器29的進氣口連接，管殼式冷凝器29的液相出口通過管道與儲液罐25連接，儲液罐25與低壓級工質(zhì)加壓泵22的低壓進口端連接，帶補汽口有機透平26與三相發(fā)電機27連接，管殼式冷凝器29的一個端部法蘭接口與循環(huán)水泵28連接，管殼式冷凝器29的另一個端部接溴化鋰吸收式制冷機30，溴化鋰吸收式制冷機30與循環(huán)水泵28連接，構成另一個回路，所述增壓風機13與連接在電爐上方的外排管道4 一并連接除塵器14，除塵器14通過管道連接主風機15，主風機15與排氣筒16連接。所述低沸點有機工質(zhì)為R717，三級蒸發(fā)，低壓級蒸發(fā)壓力為0.65MPa，中壓級蒸發(fā)壓力為0.85MPa，高壓級蒸發(fā)壓力為1.95MPa，膨脹做功后的工質(zhì)壓力為0.20MPa時，系統(tǒng)輸出電功率為3000KW，朗肯循環(huán)效率為25%，系統(tǒng)排出的煙氣溫度為100°C。本實用新型的工作過程:100t/h電爐I內(nèi)排煙氣流量30X IO4NmVh,溫度820°C，含塵濃度15g/Nm3由第四孔排出，經(jīng)水冷滑套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，經(jīng)過燃燒沉降室3的煙氣進入蓄熱均溫器5，所述蓄熱均溫器5包括煙氣進口 6、碳鐵復合材料蓄熱體7、聲波清灰裝置9、煙氣出口 10和灰斗8，所述碳鐵復合材料蓄熱體7設置于煙氣進口 6和煙氣出口 10之間，所述聲波清灰裝置9分段布置于碳鐵復合材料蓄熱體7之間，通過蓄熱均溫器5中碳鐵復合材料蓄熱體7對高溫煙氣的蓄熱均溫作用后，煙氣進入均流蓄熱室11中，高溫煙氣放出熱量，溫度降至100°C左右，經(jīng)降溫的煙氣由增壓風機13出來與連接在電爐I上方的外排管道4出來的煙氣混合一并進入除塵器14，經(jīng)除塵后粉塵濃度10mg/Nm3，由主風機15壓入排氣筒16排入大氣，同時，循環(huán)水通過換熱器給水泵17驅(qū)動，進入安裝于均流蓄熱室11內(nèi)的熱管式換熱器12中吸收煙氣的熱量，形成汽水混合物，汽水混合物的溫度180°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21中放出熱量，溫度降至110°C，然后進入中壓級蒸發(fā)器20中放出熱量，水溫降至80°C，再進入低壓級蒸發(fā)器19中放出熱量，水溫降至50°C，變成低溫水，低溫水流入循環(huán)水池18，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22的驅(qū)動，先在低壓級蒸發(fā)器19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26的低壓補汽口，另一路經(jīng)中壓級工質(zhì)加壓泵23加壓后，進入中壓級蒸發(fā)器20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26的中壓補汽口，另一路經(jīng)高壓級工質(zhì)加壓泵24加壓后，進入高壓級蒸發(fā)器21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26的高壓進汽缸，工質(zhì)蒸汽在帶補汽口有機透平26內(nèi)膨脹做功，并帶動三相發(fā)電機27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26排出的工質(zhì)蒸汽由管殼式冷凝器29冷凝為飽和液體，進入儲液罐25，儲液罐25可確保低壓級工質(zhì)加壓泵22連續(xù)加壓，再由低壓級工質(zhì)加壓泵22將工質(zhì)液體加壓后送入低壓級蒸發(fā)器19中，開始新一輪循環(huán)，從管殼式冷凝器29出來的循環(huán)水，通過溴化鋰吸收式制冷機30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28送入管殼式冷凝器29中，開始新一輪循環(huán)。由于蓄熱均溫器5可對煙氣溫度削峰填谷，降低煙氣的最高溫度、減小煙氣溫度的波動幅度，緩解煙氣溫度的驟升驟降，因而可減少余熱發(fā)電裝置的投資，提高余熱發(fā)電裝置的穩(wěn)定性，并可安全地配置各類余熱發(fā)電設備。
該設備的最大特點是采用多級蒸發(fā)有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電來回收電爐煙氣的余熱，通過溴化鋰吸收式制冷機冷卻從管殼式冷凝器出來的循環(huán)冷卻水，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，以100t/h電爐余熱回收及除塵工藝為例，本實用新型裝置與常規(guī)裝置比較，說明如下:
權利要求1.帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于:所述燃燒沉降室順序連接蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，所述蓄熱均溫器包括煙氣進口、碳鐵復合材料蓄熱體、聲波清灰裝置、煙氣出口和灰斗，所述碳鐵復合材料蓄熱體設置于煙氣進口和煙氣出口之間，所述聲波清灰裝置分段布置于蓄熱體之間，所述均流蓄熱室內(nèi)安裝有熱管式換熱器，熱管式換熱器的冷水進口與換熱器給水泵連接，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儲液罐連接，儲液罐與低壓級工質(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溴化鋰吸收式制冷機，溴化鋰吸收式制冷機與循環(huán)水泵連接，構成另一個回路，所述增壓風機與連接在電爐上方的外排管道一并連接除塵器，除塵器通過管道連接主風機，主風機與排氣筒連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，其特征在于:采用R717為循環(huán)有機工質(zhì)。
專利摘要帶有蓄熱均溫器的電爐煙氣有機朗肯余熱發(fā)電專用設備，包括燃燒沉降室、蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，其特征在于所述燃燒沉降室順序連接蓄熱均溫器、均流蓄熱室、增壓風機、除塵器、主風機、排氣筒，所述均流蓄熱室內(nèi)有換熱器，換熱器的冷水進口與水泵連接，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R717為循環(huán)有機工質(zhì)。本余熱發(fā)電設備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25～30％。
文檔編號F01K25/10GK203116544SQ201320173480
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權日2013年3月28日
發(fā)明者王逸萍 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>