CN202145097U - 冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备 - Google Patents

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Abstract

冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，包括沉降室、蓄热均温器、余热集聚室、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于：所述沉降室顺序连接蓄热均温器、余热集聚室、除尘器、主风机、排气筒。所述蓄热均温器包括烟气进口、蓄热体、清灰装置、烟气出口、灰斗，所述蓄热体设置于烟气进、出口之间，所述清灰装置装于蓄热体之间。所述余热集聚室装有等流速热管换热器，换热器冷水进口与给水泵连接，热水出口接蒸发器。蒸发器工质进口端与循环泵连接，出口端与汽轮机连接，汽轮机一端与冷凝器连接，另一端与发电机连接，冷凝器一端与工质循环泵连接。采用R134a为循环有机工质。本实用新型具有削峰填谷，减小温度的波动幅度，又能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能。

Description

冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备
技术领域
本实用新型涉及一种余热发电装置，特别涉及冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，属于烟气除尘及余热发电技术领域。
背景技术
钢铁工业每年消耗大量能源，冶炼过程中产生的高温烟气和设备散热带走了大量能量。由于冶金炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在1150℃左右，粉尘浓度达22g/Nm3，小于6um的灰占粉尘总量的72％以上，粉尘量大，并且粘而细。并且烟气温度剧烈波动，含尘量大，普通水列管余热锅炉很难运用于电炉烟气的余热回收。目前，热管换热器已经成功运用到冶金炉的烟气余热回收中，但由于热管的固有缺陷(造价高、不抗冻、不耐高温、使用年限短)，使得热管余热回收装置在钢铁行业的普及还面临很多问题。
由于烟气中含有大量的粉尘，粘而细的粉尘在换热元件上出现积灰、堵塞现象，不仅影响换热效率，造成余热锅炉产汽量不足，更为严重的是由于余热锅炉堵灰，***运行不稳定，造成冶炼生产无法正常进行，被迫停产检修。
同时，由于冶金炉烟气温度波动剧烈，波幅大，余热回收装置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回收装置的最大蒸发量，出现大马拉小车的局面。这就相对减少了余热回收装置的经济价值，增加了余热回收装置的投资。
发明内容
本实用新型针对现有技术中存在的问题，提供一种能够有效降低冶金炉烟气温度波动幅度的带有蓄热均温器的余热发电装置，该装置不仅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，得到很好的环保效果，粉尘排放浓度小于6mg/Nm3。
本实用新型所采用的技术方案如下：冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、余热集聚室、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于：所述燃烧沉降室通过管道顺序连接蓄热均温器、余热集聚室、除尘器、主风机、排气筒，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳碳复合材料蓄热体、振打清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳碳复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述振打清灰装置分段布置于蓄热体之间。所述余热集聚室内安装有等流速热管换热器，等流速热管换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，等流速热管换热器的热水出口接管壳式蒸发器的热水进口，管壳式蒸发器的冷水出口接循环水池，循环水池与换热器给水泵连接，构成一个回路。管壳式蒸发器的工质进口端与工质循环泵的高压出口端连接，管壳式蒸发器的工质出口端经管道后与汽轮机的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机的下部接口通过管道与锰肋板式冷凝器的进气口连接，锰肋板式冷凝器的液相出口通过管道与工质循环泵的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机与三相发电机连接，锰肋板式冷凝器的一个端部法兰接口与循环水泵连接，锰肋板式冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与循环水泵连接，构成另一个回路。
其进一步特征在于：采用R134a为循环有机工质。
由于冶金炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气经过本实用新型的蓄热均温器处理后，烟气温度波动幅度可以大为减少，同时也降低了烟气温度的峰值。经过蓄热均温器的烟气进等流速热管换热器，由于烟气温度峰值降低，可以使余热发电装置投资减少；烟气温度波动幅度减少，则有利于提高余热发电装置的稳定性，延长使用寿命。
本实用新型的优点在于：
1.可以缓解烟气温度的骤升骤降；
2.解决热胀冷缩问题；
3.等流速热管换热器不积灰，不堵塞；
4.延长设备的使用寿命；
5.提高余热发电装置效率；
6.减少余热发电装置投资；
7.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。
附图说明
图1为本实用新型的装置结构示意图。
图中，1.冶金炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.蓄热均温器，5.烟气进口，6.碳碳复合材料蓄热体、7.灰斗，8.振打清灰装置，9.烟气出口，10.余热集聚室，11.等流速热管换热器，12.换热器给水泵，13.循环水池，14.管壳式蒸发器，15.低沸点工质汽轮机，16.三相发电机，17.工质循环泵，18.循环水泵，19.锰肋板式冷凝器，20.冷却塔，21.除尘器，22.主风机，23.排气筒。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型中冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备包括燃烧沉降室3、蓄热均温器4、余热集聚室10、除尘器21、主风机22、排气筒23，其特征在于：所述燃烧沉降室3通过管道顺序连接蓄热均温器4、余热集聚室10、除尘器21、主风机22、排气筒23，所述蓄热均温器4包括烟气进口5、碳碳复合材料蓄热体6、振打清灰装置8、烟气出口9和灰斗7，所述碳碳复合材料蓄热体6设置于烟气进口5和烟气出口9之间，所述振打清灰装置8分段布置于碳碳复合材料蓄热体6之间。所述余热集聚室10内安装有等流速热管换热器11，等流速热管换热器11的冷水进口与换热器给水泵12连接，等流速热管换热器11的热水出口接管壳式蒸发器14的热水进口，管壳式蒸发器14的冷水出口接循环水池13，循环水池13与换热器给水泵12连接，构成一个回路。管壳式蒸发器14的工质进口端与工质循环泵17的高压出口端连接，管壳式蒸发器14的工质出口端经管道后与汽轮机15的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机15的下部接口通过管道与锰肋板式冷凝器19的进气口连接，锰肋板式冷凝器19的液相出口通过管道与工质循环泵17的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机15与三相发电机16连接，锰肋板式冷凝器19的一个端部法兰接口与循环水泵18连接，锰肋板式冷凝器的另一个端部接冷却塔20，冷却塔20与循环水泵18连接，构成另一个回路。
所述低沸点工质为R134a，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为2.15MPa，膨胀做功后的工质压力为0.25MPa时，***输出电功率为2500KW，朗肯循环效率为20.5％，***排出的烟气温度为75℃。
本实用新型的工作过程：150t/h冶金炉1烟气流量30×104Nm3/h，温度1150℃，含尘浓度22g/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，由燃烧沉降室3出来的烟气进入蓄热均温器4，通过蓄热均温器4中碳碳复合材料蓄热体6对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入余热集聚室10中，高温烟气放出热量，温度降至75℃左右，进入除尘器21，经除尘后粉尘浓度小于6mg/Nm3。由主风机22压入排气筒23排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵12驱动，进入安装于余热集聚室10内的等流速热管换热器11中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入管壳式蒸发器14内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池13，开始新一轮循环。
低沸点工质通过工质泵17驱动，在管壳式蒸发器14中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，通过调压阀后，工质蒸汽在低沸点工质汽轮机15内膨胀做功，并带动三相发电机16发电。从低沸点工质汽轮机15排出的工质蒸汽由锰肋板式冷凝器19冷凝为饱和液体，再由工质泵17将工质液体加压后送入管壳式蒸发器14中，开始新一轮循环。***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。
由于蓄热均温器4可对烟气温度削峰填谷，降低烟气的最高温度、减小烟气温度的波动幅度，缓解烟气温度的骤升骤降，因而可减少余热发电装置的投资，提高余热发电装置的稳定性，并可安全地配置各类余热发电设备。
该装置的最大特点是采用低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收冶金炉烟气的余热。以150t/h冶金炉余热发电及除尘工艺为例，本实用新型装置与常规装置比较，说明如下：
Figure BSA00000540371200051
注：按年工作330日计算。
由此可见，本实用新型烟尘排放浓度低，装置投资低、运行能耗低，净化效果好。
本实用新型可最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，还能达到好的环保效果。

Claims (4)

1.冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，包括燃烧沉降室、蓄热均温器、余热集聚室、除尘器、主风机、排气筒，其特征在于：所述燃烧沉降室通过管道顺序连接蓄热均温器、余热集聚室、除尘器、主风机、排气筒。
2.根据权利要求1所述的冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，其特征在于：所述蓄热均温器包括烟气进口、碳碳复合材料蓄热体、振打清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳碳复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述振打清灰装置分段布置于碳碳复合材料蓄热体之间。
3.根据权利要求1所述的冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，其特征在于：所述余热集聚室内安装有等流速热管换热器，等流速热管换热器的冷水进口与换热器给水泵连接，等流速热管换热器的热水出口接管壳式蒸发器的热水进口，管壳式蒸发器的冷水出口接循环水池，循环水池与换热器给水泵连接，构成一个回路，管壳式蒸发器的工质进口端与工质循环泵的高压出口端连接，管壳式蒸发器的工质出口端经管道后与汽轮机的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机的下部接口通过管道与锰肋板式冷凝器的进气口连接，锰肋板式冷凝器的液相出口通过管道与工质循环泵的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机与三相发电机连接，锰肋板式冷凝器的一个端部法兰接口与循环水泵连接，锰肋板式冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与循环水泵连接，构成另一个回路。
4.根据权利要求3所述的冶金炉烟气蓄热式余热发电专用设备，其特征在于：采用R134a为循环有机工质。 
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CN108798813A (zh) * 2018-09-10 2018-11-13 技新（浙江）节能技术有限公司 一种钢厂烟气余热发电装置

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