CN203259020U - 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置 - Google Patents

一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN203259020U
CN203259020U CN201320134540XU CN201320134540U CN203259020U CN 203259020 U CN203259020 U CN 203259020U CN 201320134540X U CN201320134540X U CN 201320134540XU CN 201320134540 U CN201320134540 U CN 201320134540U CN 203259020 U CN203259020 U CN 203259020U
Authority
CN
China
Prior art keywords
tube
finned tube
combination type
shell
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201320134540XU
Other languages
English (en)
Inventor
张于峰
赵保明
董胜明
贺中禄
于晓慧
张彦
张世顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANXI YITONG ENVIRONMENTAL ENERGY TECHNOLOGY GROUP CO LTD
Tianjin University
Original Assignee
SHANXI YITONG ENVIRONMENTAL ENERGY TECHNOLOGY GROUP CO LTD
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANXI YITONG ENVIRONMENTAL ENERGY TECHNOLOGY GROUP CO LTD, Tianjin University filed Critical SHANXI YITONG ENVIRONMENTAL ENERGY TECHNOLOGY GROUP CO LTD
Priority to CN201320134540XU priority Critical patent/CN203259020U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203259020U publication Critical patent/CN203259020U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置，包括至少一级连接在烟气管路上的低温余热发电机组，以及分别与低温余热发电机组并联的冷却水塔和水源热泵，在低温余热发电机组的组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器上分别设置有多个串联连接的翅片管换热器组成单元，烟道尾气依次通过组合式翅片管蒸发器、组合式翅片管预热器的壳程，与管程内的有机工质交换热量，工质泵驱动有机工质依次通过组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器的管程，吸收热量进入双螺旋膨胀机带动发电机发电后，进入管壳式冷凝器放热给循环冷却水；冷却水或者通过冷却水塔冷却后循环使用，或者通入水源热泵蒸发器交换热量后循环使用。

Description

一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置
技术领域
本实用新型涉及一种利用烧结窑尾气余热回收发电的装置，特别是涉及利用各类烧结窑后段产生烟气温度相对较低，但烟气量大的场合，例如砖厂烧结窑生产排放的烟气进行发电的装置。 
背景技术
工业余热的回收利用在节能的舞台上扮演着愈来愈重要的角色，以工业余热为例，人类所利用的热能中有50%最终以低品位废热的形式直接排放，工业余热资源十分丰富，被视为继煤炭、石油、天然气、水力之后的第5大常规能源。工业余热一般分为600℃以上的高温余热，600℃-180℃的中温余热和180℃以下的低温余热。近几年来，用于回收烟气和废水中高温余热和中温余热的单循环发电技术得到了广范的推广，并取得了很好的经济环境效益。低温余热的品位较低，现有技术和设备针对低温余热无法运行，目前大多数低温余热回收技术和设备只能是通过换热器把余热转换为品位更低的热量加以利用，最为常见的是烟气或废水通过换热器加热热水，用以生活用水或冬季供暖，但是对于春夏秋三季则余热利用率几乎为零。如砖窑烧结过程中产生的烟气，温度都在170℃以上，并且排量比较大，在非采暖季节实施低温发电回收，具有较高的回收利用价值。 
另一方面，电能是高品位能源，随着我国经济的高速发展，我国工业对电力资源的需求越来越大，尤其是近几年来，电力资源的供给出现了供不应求的局面，甚至有的地区对高用电企业实行了用电限制。若能将生产工艺中的大量余热利用起来，转化成电力输出再供给企业自用或并网，将缓解企业因用电增加的成本，同时降低废热的排放，进一步强化资源利用率。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置，利用烧结窑生产工艺末段产生的180℃-60℃温度区段内的低温烟气余热发电，以解决余热利用率低及电力紧张的双重问题。 
本实用新型利用烧结窑尾气低温余热发电的装置包括至少一级低温余热发电机组，以及冷却水塔和水源热泵，所述低温余热发电机组连接在低温烟气管路上，冷却水塔和水源热泵分别与低温余热发电机组并联。其中的低温余热发电机组由组合式翅片管预热器，组合式翅片管蒸发器，工质泵，双螺杆膨胀机，发电机和管壳式冷凝器组成，在组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器上分别设置有多个翅片管换热器组成单元，所述翅片管换热器组成单元串联连接，分别构成组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器的管程；所述组合式翅片管蒸发器的壳程进口与烧结窑烟道连接，壳程出口与组合式翅片管预热器的壳程进口连接，组合式翅片管预热器的壳程出口连通大气；工质泵出口连接组合式翅片管预热器的管程进口，管程出口与组合式翅片管蒸发器的管程进口连接，组合式翅片管蒸发器的管程出口与双螺杆膨胀机的吸气口连接，双螺杆膨胀机排气口与管壳式冷凝器壳程进口连接，管壳式冷凝器壳程出口与工质泵吸入口连接，发电机连接在双螺杆膨胀机上；管壳式冷凝器的管程出口与冷却水塔进口连接，冷却水塔出口连接冷却水泵后接入管壳式冷凝器的管程进口；管壳式冷凝器的管程与水源热泵并联。 
本实用新型的低温余热发电装置包括至少一级低温余热发电机组，当烟气温度较高时，可以采用二级或者更多级低温余热发电机组。 
其中，所述的发电机为三相同步发电机。 
本实用新型利用烧结窑尾气低温余热发电的方法为采用上述装置，使烧结窑烟道尾气依次通过组合式翅片管蒸发器、组合式翅片管预热器的壳程，与组合式翅片管蒸发器、组合式翅片管预热器管程内的有机工质交换热量，降温后排入大气；由工质泵驱动有机工质依次通过组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器的管程，吸收热量升温后进入双螺旋膨胀机膨胀作功，带动发电机发电；作功后的有机工质进入管壳式冷凝器放热，将热量传给循环的冷却水后循环回工质泵；冷却水或者通过冷却水塔冷却后循环使用，或者通入水源热泵的蒸发器，交换热量后循环使用，水源热泵吸收的热量供取暖使用。 
其中，有机工质在低温余热发电机组内的工作过程为：有机工质先在组合式翅片管预热器内与烧结窑烟气换热，达到或超过有机工质的沸点，变为高压气液两相混合物。之后进入组合式翅片管蒸发器，剧烈蒸发，变为高压饱和或过饱和蒸汽。然后进入双螺杆膨胀机绝热膨胀，带动发电机转动。随后有机工质进入管壳式冷凝器的壳程，与其管程内的冷却水换热，变为低压饱和或过冷液体。再经由工质泵，进入组合式翅片管预热器，完成一个循环。 
本实用新型装置低温余热发电机组在冬季和其他三季的运行工况分别通过冷却水塔和水源热泵之间的转换实现。冷却水塔和水源热泵分别与机组的冷凝器并联，冬季运行时，通过阀门关闭冷却水塔，同时为水源热泵蒸发器提供热水；春夏秋三季则关闭水源热泵，通过冷却水塔冷却循环水。 
本实用新型装置中，低温余热发电机组中的预热器、蒸发器部分都采用了组合式的翅片管换热器组成单元，可以根据烟气的酸露点温度，采用不同材质的换热器组成单元，以减少机组成本，提高换热器寿命，扩大低温余热发电机组的适用范围。同时，由于烟气内含有粉尘等杂质比较多，如果长时间不清洗翅片管，会造成换热器传热能力下降，排烟温度升高，影响机组的发电量，采用可拆换的翅片管换热器组成单元，还可以在不影响机组正常运行的情况下，比较方便的清洗翅片管。低温余热发电机组内发电工质根据所要回收利用余热的温度品质，选用不同性质的有机物，以达到尽可能高提高发电效率，减少机组制造成本的目的。同时，本实用新型的装置提高了低温余热发电机组与原有生产工艺的匹配性。 
本实用新型利用低沸点有机工质，根据有机朗肯循环原理，在吸收工业余热后，不但可以产出一定电能，还可以为热泵蒸发器侧提供满足热泵供热需要的热水。在保证不产生二次污染和二次能耗的情况下，产出高品位的电能，同时又不影响企业的用热需求。 
本实用新型针对不同品质的余热选择不同的有机工质，以提高发电设备与工艺生产线的匹配度，尽可能减少初投资。余热的回收范围为230℃-70℃，并且能在冬季较精确的为热泵提供足质足量的热水。在对原来工艺没有不利影响的情况下，提供380V、50Hz的工业用电，提高能源的利用效率。低温余热发电机组针对90℃-70℃左右的余热回收时发电效率可以达到5%，对于品味更高的余热，发电效率会高于5%。 
附图说明
图1是本实用新型利用烧结窑尾气低温余热发电装置的结构示意图。 
图中：1-低温余热发电机组，4-循环水泵，5-水源热泵，8-冷却水塔，11-工质泵，12-组合式翅片管预热器，13-组合式翅片管蒸发器，14-组合式翅片管换热器组成单元，15-双螺杆膨胀机，16-三相同步发电机，17-管壳式冷凝器。 
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的装置做进一步说明。 
本实用新型提出的冬季结合水源热泵、春夏秋季独立运行，利用烧结窑尾气中的低温余热发电的装置包括至少一级低温余热发电机组1，当烟气温度较高时可以采用二级或者更多级的低温余热发电机组。如图1所示，每级发电机组1都包括工质泵11，组合式翅片管预热器12，组合式翅片管蒸发器13，组合式翅片管换热器组成单元14，双螺杆膨胀机15，三相同步发电机16，管壳式冷凝器17，整个装置还包括冷却水塔8，循环水泵4和水源热泵5。 
每级低温余热发电机组1的构成部件的连接方式亦见图1，烧结窑尾气进入组合式翅片管蒸发器13的壳程，其进口a与烧结窑烟道连接，壳程出口与组合式翅片管预热器12壳程进口连接，最终经出口b排至大气。低温余热发电机组1的循环有机工质进入组合式翅片管预热器12的组合式翅片管换热器组成单元14，其进口与工质泵11出口连接，管程出口与组合式翅片管蒸发器13的管程进口连接，蒸发器的管程出口与双螺杆膨胀机15吸气口连接。双螺杆膨胀机排气口与管壳式冷凝器17的壳程进口连接，管壳式冷凝器17壳程出口与工质泵11吸入口连接，管壳式冷凝器17管程出口d与冷却水塔8进口连接，冷却水塔出口与冷却水泵4吸入口连接，冷却水泵4出水口与管壳式冷凝器17管程进口c连接。管壳式冷凝器17管程与水源热泵5蒸发器连接。 
低温余热发电机组在冬季和其他三季的运行工况分别通过冷却水塔和水源热泵之间的转换实现。如图1所示，冷却水塔8和水源热泵5分别与机组的冷凝器17并联，冬季运行时，通过阀门关闭冷却水塔8，同时为水源热泵5蒸发器提供热水；春夏秋三季则关闭水源热泵5，通过冷却水塔8冷却循环水。 
其中与烟气直接换热的设备包括预热器和蒸发器均采用组合式翅片管换热器，根据烟气的酸露点温度，采用不同材质的换热器单元。机组在运行过程中，测定经过每个换热器单元的温度，如果温度高于110℃，即烟气的酸露点温度，则采用普通钢材质的高频焊翅片管换热单元。如果温度在110℃左右，则从这一组翅片管换热单元往后，均采用不锈钢翅片管换热单元。 
运行3-4个月后，通过关断换热器单元进口阀门，打开工质泵与其上一级换热单元的通道，就可以在不关闭机组的情况下对翅片管进行清洗，晾干后，再装入换热器箱体，抽真空后，打开阀门，继续使用，在不影响机组正常运行的情况下方便的清洗翅片管。通过增加或减少换热单元数，可以调节烟气最终的排放温度。如果在冬季，发电机组管壳式冷凝器17用于为水源热泵5提供热水，如果温度不够高（＜20℃），则适当打开螺杆机旁通阀门，就可以提高冷凝器出水温度。 
以某矸石砖厂为例，其工厂生产工艺中，砖窑尾气出口流量为69400m3/h，出口烟气温度170℃。原有烟气余热回收装置是水源热泵，冬季，水源热泵通过安装在烟道上的喷淋水换热器获得温度约为20℃的热水，春夏秋三季热泵不运行，无其他烟气余热回收利用措施。采用本实用新型装置后，在保证冬季不影响热泵正常运行和不给原来工艺增加额外负荷的前提下，低温余热发电量可以达到1568160kW·h/年，年减少CO2排放1196吨，总经济效益为125.45万元/年，具有很高的经济与环境效益。 

Claims (2)

1.一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置，包括至少一级低温余热发电机组，以及冷却水塔和水源热泵，其特征是所述低温余热发电机组连接在低温烟气管路上，冷却水塔和水源热泵分别与低温余热发电机组并联，其中的低温余热发电机组由组合式翅片管预热器，组合式翅片管蒸发器，工质泵，双螺杆膨胀机，发电机和管壳式冷凝器组成，在组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器上分别设置有多个翅片管换热器组成单元，所述翅片管换热器组成单元串联连接，分别构成组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器的管程；所述组合式翅片管蒸发器的壳程进口与烧结窑烟道连接，壳程出口与组合式翅片管预热器的壳程进口连接，组合式翅片管预热器的壳程出口连通大气；工质泵出口连接组合式翅片管预热器的管程进口，管程出口与组合式翅片管蒸发器的管程进口连接，组合式翅片管蒸发器的管程出口与双螺杆膨胀机的吸气口连接，双螺杆膨胀机排气口与管壳式冷凝器壳程进口连接，管壳式冷凝器壳程出口与工质泵吸入口连接，发电机连接在双螺杆膨胀机上；管壳式冷凝器的管程出口与冷却水塔进口连接，冷却水塔出口连接冷却水泵后接入管壳式冷凝器的管程进口；管壳式冷凝器的管程与水源热泵并联。
2.根据权利要求1所述的利用烧结窑尾气低温余热发电的装置，其特征是所述的发电机为三相同步发电机。
CN201320134540XU 2013-03-23 2013-03-23 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置 Expired - Fee Related CN203259020U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320134540XU CN203259020U (zh) 2013-03-23 2013-03-23 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201320134540XU CN203259020U (zh) 2013-03-23 2013-03-23 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203259020U true CN203259020U (zh) 2013-10-30

Family

ID=49471576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201320134540XU Expired - Fee Related CN203259020U (zh) 2013-03-23 2013-03-23 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203259020U (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103162547A (zh) * 2013-03-23 2013-06-19 山西易通环能科技集团有限公司 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的方法及装置
CN103776192A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 梁兆福 低温余热发电装置
CN103982329A (zh) * 2014-04-29 2014-08-13 浙江银轮机械股份有限公司 一种用于发动机废热发电orc***的热量回收器
CN107816910A (zh) * 2017-10-18 2018-03-20 烟台卓越新能源科技股份有限公司 电厂深度综合调峰***及调峰方法
CN109281723A (zh) * 2018-09-11 2019-01-29 技新（浙江）节能技术有限公司 一种低温余热发电的方法及装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103162547A (zh) * 2013-03-23 2013-06-19 山西易通环能科技集团有限公司 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的方法及装置
CN103776192A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 梁兆福 低温余热发电装置
CN103982329A (zh) * 2014-04-29 2014-08-13 浙江银轮机械股份有限公司 一种用于发动机废热发电orc***的热量回收器
CN103982329B (zh) * 2014-04-29 2016-03-02 浙江银轮机械股份有限公司 一种用于发动机废热发电orc***的热量回收器
CN107816910A (zh) * 2017-10-18 2018-03-20 烟台卓越新能源科技股份有限公司 电厂深度综合调峰***及调峰方法
CN107816910B (zh) * 2017-10-18 2023-12-05 烟台卓越新能源科技股份有限公司 电厂深度综合调峰***及调峰方法
CN109281723A (zh) * 2018-09-11 2019-01-29 技新（浙江）节能技术有限公司 一种低温余热发电的方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103196170B (zh) 可回收利用电站锅炉烟气余热的吸收式热泵供热***
CN203259020U (zh) 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置
CN106121822A (zh) 一种煤气化分布式能源***及其运行方法
CN103089441A (zh) 一种分布式气动-朗肯联合循环冷热电三联供装置
CN101539036A (zh) 基于有机朗肯循环的铝电解槽烟气余热发电装置
CN208073574U (zh) 一种三透平三回热器超临界二氧化碳循环发电***
CN103277153B (zh) 一种基于多个膨胀机的有机朗肯循环热机装置
CN111336487A (zh) 焦炉荒煤气及废气余热回收再利用***
CN203223295U (zh) 布列顿-蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置
CN206094279U (zh) 一种屠宰场用制冷机组多级全热回收热水装置
CN214307058U (zh) 一种具有双工质的高效超临界二氧化碳锅炉
CN101788141A (zh) 一种吸收式回热器及其在电厂回热循环***中的应用
CN105318733A (zh) 电炉烟气余热利用方法
CN103162547A (zh) 一种利用烧结窑尾气低温余热发电的方法及装置
CN210832157U (zh) 一种回收烟气余热燃煤机组供热***
CN103089355A (zh) 蒸汽朗肯-低沸点工质朗肯联合循环发电装置
CN110985317A (zh) 一种基于酸露点下的地热发电装置
CN204357507U (zh) 一种火电厂汽轮机余热利用***
CN103105071A (zh) 矿热炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法
CN202915738U (zh) 半密闭电炉烟气余热发电节能除尘专用设备
CN103277154A (zh) 基于单缸背压式汽轮机的燃煤电站的co2脱除集成***
CN109281723A (zh) 一种低温余热发电的方法及装置
CN110822763B (zh) 一种可以双效运行的电厂余热回收***
CN216841833U (zh) 一种高效热管换热器回收低温烟气余热的orc发电***
CN202254897U (zh) 矿热炉烟气多级有机朗肯循环余热发电专用设备

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131030

Termination date: 20210323

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee