CN102735071A - 电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，属于转炉余热利用技术领域。其包括翅片管式余热锅炉、主电机、背压式汽轮机和热交换冷凝器，在排风机上通过联轴器连接主电机。所述背压式汽轮机通过机电一体化离合器与排风机连接。所述燃烧沉降室通过隔热保温烟道连接翅片管式余热锅炉，翅片管式余热锅炉通过水蒸气管道连接背压式汽轮机，背压式汽轮机连接热交换冷凝器。所述热交换冷凝器通过回水管连接翅片管式余热锅炉。本发明结构简单、紧凑，合理；节约了能量，降低了成本；工作状态稳定；余热的利用率高，对环境的污染小；投资成本少，使用维护量小；降低了能量损失。

Description

电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统

技术领域

本发明涉及一种电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，属于转炉余热利用技术领域。

背景技术

工业生产中会产生大量的余热。特别是在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化、轻工、煤炭等行业，这些余热资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，余热资料的回收率可达60%。

全国现有40~100吨转炉约600多座，余热发电回收利用率不足20%，应用比例偏低。转炉冶炼不锈钢时，其产生的余热能够用来发电，一般余热发电设备包括锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵。工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、等压放热和绝热压缩四个过程，使热能不断转化为机械能，进而带动发电机组发电。在能量转化过程中对热量会造成大量损失，降低了能量的利用率。余热处理系统的成本也较高，维护费用大。由于余热发电的废气中含有很多粉尘，因此排放的废气会对环境造成污染。

在我国，高温废气余热的利用情况较好，如干熄焦余热回收、烧结矿显热余热回收、高炉煤气余压透平发电等。中低温废气余热的回收利用率则较低，纯低温余热发电技术可以充分利用钢铁工业余热，目前也是国内重点发展的方向。纯低温余热发电技术采用水为工质，低于300℃的烟气的热量很难回收。

传统余热发电系统将热能转换为电能，然后再将电能转换为动能，在转化过程中会损失能量，降低了热能的利用率，增加了企业成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，利用转炉产生的热烟气产生蒸汽发电，同时对热烟气进行除尘排放，节能环保。

按照本发明提供的技术方案，电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统主要包括变流式屋顶烟罩、火花捕集式低压脉冲布袋除尘器、排气筒、电动小车、水冷密排管吸口罩、烟气导流板排烟罩、燃烧沉降室、翅片管式余热锅炉、主电机、排风机、背压式汽轮机和热交换冷凝器。

变流式屋顶烟罩通过多个围挡形成一个棱锥体，锥体壁板倾角范围为45~60℃。

所述变流式屋顶烟罩通过低温钢管道连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，在火花捕集式低压脉冲布袋除尘器的进风口设有混风阀。所述低温钢管道上设有电动阀门。所述火花捕集式低压脉冲布袋除尘器连接排风机，排风机连接排气筒。在排风机上通过联轴器连接主电机。在变流式屋顶烟罩下方设置烟气导流板排烟罩，所述烟气导流板排烟罩采用金属框架，内衬隔音消声材料。所述电动小车上吊挂水冷密排管吸口罩。所述水冷密排管吸口罩内设置密集排列的多个水冷管道。

所述水冷密排管吸口罩后端连接燃烧沉降室，燃烧沉降室采用高铝砖制作成拱形。所述燃烧沉降室通过隔热保温烟道连接翅片管式余热锅炉。所述翅片管式余热锅炉通过水蒸气管道连接背压式汽轮机，背压式汽轮机连接热交换冷凝器。所述热交换冷凝器通过回水管连接翅片管式余热锅炉。所述回水管上设有水泵。所述热交换冷凝器上连接冷却塔，热交换冷凝器和冷却塔之间设有水循环泵。所述翅片管式余热锅炉通过低温钢管道连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，翅片管式余热锅炉和火花捕集式低压脉冲布袋除尘器之间设有增压风机。所述背压式汽轮机通过机电一体化离合器与排风机连接。

本发明与已有技术相比具有以下优点：本发明结构简单、紧凑，合理；利用背压式汽轮机带动排风机进行除尘，节约了能量，降低了成本；通过主电机保持背压式汽轮机稳定工作状态；余热的利用率高，低于300℃的烟气的热量得到有效利用，排放的废气中粉尘大大减少，对环境的污染小；投资成本少，使用维护量小；余热直接转换为动能，降低了能量损失。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

附图标记说明：1-变流式屋顶烟罩、2-低温钢管道、3-混风阀、4-火花捕集式低压脉冲布袋除尘器、5-排气筒、6-电动小车、7-水冷密排管吸口罩、8-烟气导流板排烟罩、9-燃烧沉降室、10-隔热保温烟道、11-翅片管式余热锅炉、12-水蒸汽管道、13-电动阀门、14-增压风机、15-主电机、16-联轴器、17-排风机、18-机电一体化离合器、19-背压式汽轮机、20-热交换冷凝器、21-冷却塔、22-水循环泵、23-水泵、24-回水管。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

本发明主要包括变流式屋顶烟罩1、火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4、排气筒5、电动小车6、水冷密排管吸口罩7、烟气导流板排烟罩8、燃烧沉降室9、翅片管式余热锅炉11、主电机15、排风机17、背压式汽轮机19和热交换冷凝器20。

变流式屋顶烟罩1设置在转炉顶部范围内的厂房屋架上，通过多个围挡形成一个棱锥体，锥体壁板倾角以45~60℃为佳。在变流式屋顶烟罩1内设有导流增速板，在四个角上装有活动式平行连杆机构调速板，导流增速板和活动式平行连杆机构调速板用于提高变流式屋顶烟罩1断面吸捕烟尘的速度。变流式屋顶烟罩1的主要作用是贮留转炉在加料和出钢等过程中瞬间所产生的大量含尘热气流烟尘。所述变流式屋顶烟罩1通过低温钢管道2连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，在火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4的进风口设有混风阀3。所述低温钢管道2上设有电动阀门13，低温钢管道2表面刷上防腐蚀漆，用于保护管道。所述混风阀3根据系统设计和除尘设备对温度的要求，直接向高温烟气混入冷风，以达到烟气降温的目的，保护整个除尘系统。所述火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4专用于AOD炉、电炉、转炉、矿热炉、回转窑等的高温烟气的净化。当高温烟气进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4后，经过栅架板先把带有残余火花扑灭并把粗颗粒进行一次沉降到下方的灰斗里去。所述栅架板与风道隔箱体板相焊接，在经过每个进气室中对称式导流板把中等颗粒再二次沉降下来并落入灰斗里。进入的气体形成二次曲线流向，使各室流速均匀并起缓冲作用。所述对称式导流板是成波浪曲线形导流隔板，其烟气通过阻力小，有效降低烟气的温度。净化后的空气进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器上部的净气室内，并通过离线阀在到出风道室，最后排出火花捕集式低压脉冲布袋除尘器。当滤袋上的粉尘达到一定厚度，除尘器阻力增加到设定值时，用PLC 控制其中一个室离线阀关闭再打开脉冲阀，气包中压缩空气经喷吹管，喷嘴向滤袋作瞬间的喷射、振动并反吹滤袋，使粉尘层破碎脱落，粉尘离开滤袋，落入灰斗。这样清灰效果好，不产生逆气流。整个装置的箱体板用压形板和加强筋做成，同时每个室分离隔开，支架用三角斜撑横向力造成的框架剪刀，使其整体强度增大，特别是抗倾翻强度上符合风压要求。

所述火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4的出风口通过排烟管道连接排气筒5，排烟管道上设有排风机17，通过排风机17将经过除尘的废气排入排气筒5，然后排入大气。所述排风机17通过联轴器16连接主电机15。

在变流式屋顶烟罩1下方设置烟气导流板排烟罩8，烟气导流板排烟罩8采用金属框架加内衬隔音消声材料制作，对转炉加料、出钢和熔炼等产生烟气进行导向进入变流式屋顶烟罩1，对转炉在冶炼时产生的弧光、噪声和辐射等进行有效吸收和遮挡。

在转炉的出口上方设置能够移动的电动小车6，电动小车6上吊挂水冷密排管吸口罩7。所述水冷密排管吸口罩7内设置密集排列的多个水冷管道，其排列形状为异性管形状。这种结构使得炉口CO燃烧更充分，混入冷风增多，传热能力大，水路明确，运行稳定。

所述水冷密排管吸口罩7后端连接燃烧沉降室9，燃烧沉降室9采用高铝砖制作成拱形，在燃烧沉降室9内通过全干法燃烧烧除有毒有害气体二噁英。采用全干法产生二氧化碳含量比全湿法产生二氧化碳含量要减少25%左右，对环境的污染小。采用全干法得到是干烟尘,对设备没有腐蚀作用，延长了设备的使用寿命。

所述燃烧沉降室9通过隔热保温烟道10连接翅片管式余热锅炉11。所述翅片管式余热锅炉11包括片管式蒸汽发生器、水预热器和蒸汽过热器，翅片管式蒸汽发生器采用高频焊接翅片管作为换热元件，通过翅片来强化传热，整套装置传热效率高，设备结构紧凑，热侧流体流动阻力小。从燃烧沉降室9出来的热烟气进入翅片管式余热锅炉11后与水发生热交换，从而产生水蒸气。

所述翅片管式余热锅炉11通过水蒸气管道12连接背压式汽轮机19，背压式汽轮机19连接热交换冷凝器20。所述热交换冷凝器20通过回水管24连接翅片管式余热锅炉11。所述回水管24上设有水泵23。在翅片管式余热锅炉11中的水蒸气通过水蒸气管道12到达背压式汽轮机19中，由背压式汽轮机19转换为电能。做功后的废气通过热交换冷凝器20冷却为水。所述热交换冷凝器20上连接冷却塔21，热交换冷凝器20和冷却塔21之间设有水循环泵22。从背压式汽轮机19内出来的水汽混合在冷却塔21内与水进行热交换，使废热传输给空气并散发入大气。水循环泵22使得水流出热交换冷凝器20。然后通过回水管上的水泵23打到翅片管式余热锅炉11中再次进行循环。

所述翅片管式余热锅炉11通过低温钢管道2连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，翅片管式余热锅炉11和火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4之间设有增压风机14。增压风机14使得低温钢管道2中产生负压，抽吸翅片管式余热锅炉11中的废气进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4进行除尘。

所述背压式汽轮机19通过机电一体化离合器18与排风机17连接。背压式汽轮机19在余热足够的时候能够稳定工作，带动排风机17工作。当余热不足时，背压式汽轮机19不能稳定工作，此时主电机15自动开启，带动排风机17和背压式汽轮机19工作，使得背压式汽轮机19始终保持稳定工作状态。同时，利用背压式汽轮机19带动排风机17工作，节约了能量。背压式汽轮机19采用轴流透平，转速能够达到6500r/min。透平壳体材质一般为碳钢，叶片为合金钢，轴为高级合金钢制造。采用加压润滑轴承或石墨轴承，透平内效率约70%。

在转炉吹氧气、加料，出钢时，烟气通过变流式屋顶烟罩1，进入低温钢管道2然后再到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，再通过排风机17到排气筒5。在转炉正常冶炼时，首先将电动小车6和水冷密排管吸口罩7开过来，对准炉口，通过增压风机14产生负压作用，使炉口高温热烟尘将被吸入水冷密排管吸口罩7中。通过隔热保温烟道10，进入翅片管式余热锅炉11中，来产生和收集饱和蒸汽。通过增压风机14排到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4中，再通过排风机17进入排气筒5。

热烟尘进入翅片管式余热锅炉11，通过换热对流将热能传给水，水被加热后达沸点并汽化，汽化了的水进入背压式汽轮机19。高速旋转的背压式汽轮机19通过机电一体化离合器18来带动排风机17。做功后的乏气从背压式汽轮机19出口流出，进入热交换冷凝器20内将其冷却成液体，再由水循环泵22压缩到翅片管式余热锅炉11内进行蒸发，第二轮汽化循环。

因转炉冶炼工艺不确定因素高，温度、流量波动性大、变法范围大等特点，这样导致转炉余热产生蒸汽量波动性大，当背压式汽轮机19转速小于主电机转速的85%时，机电一体化离合器18将背压式汽轮机19和排风机17分离。同时主电机15通过电厂的电能来启动，使排风机17工作。当背压式汽轮机19转速等于主电机15转速时，机电一体化离合器18将背压式汽轮机19和排风机17相合入。此时主电机15停止工作，背压式汽轮机19拖动排风机17工作。

热烟尘从转炉出来，其温度为1550℃左右，通过热对流和热辐射原理转化高温饱和蒸汽，用高温饱和蒸汽带动背压式汽轮机，使背压式汽轮机高速旋转同时直接拖动除尘主风机，就不需要用发电机来发电给除尘主风机供电，也不需要电厂的电能来驱动电动机，这样避免了能量转换过程中能量损失。

Claims (10)

1.一种电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，包括变流式屋顶烟罩（1）、火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）、排气筒（5）、电动小车（6）、水冷密排管吸口罩（7）、烟气导流板排烟罩（8）、燃烧沉降室（9）和排风机（17），变流式屋顶烟罩(1)通过低温钢管道(2)连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4），在变流式屋顶烟罩(1)下端设置烟气导流板排烟罩（8）；所述火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）连接排风机（17），排风机（17）连接排气筒（5）；所述电动小车（6）上吊挂水冷密排管吸口罩（7），水冷密排管吸口罩（7）后端连接燃烧沉降室（9），其特征是：还包括翅片管式余热锅炉（11）、主电机（15）、背压式汽轮机（19）和热交换冷凝器（20），在排风机（17）上通过联轴器（16）连接主电机（15）；所述背压式汽轮机（19）通过机电一体化离合器（18）与排风机（17）连接；所述燃烧沉降室（9）通过隔热保温烟道（10）连接翅片管式余热锅炉（11），翅片管式余热锅炉（11）通过水蒸气管道（12）连接背压式汽轮机（19），背压式汽轮机（19）连接热交换冷凝器（20）；所述热交换冷凝器（20）通过回水管（24）连接翅片管式余热锅炉（11）；所述翅片管式余热锅炉（11）通过低温钢管道（2）连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）。

2.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述变流式屋顶烟罩(1)通过多个围挡形成一个棱锥体，锥体壁板倾角范围为45~60℃。

3.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述低温钢管道(2)上设有电动阀门（13）。

4.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述烟气导流板排烟罩（8）采用金属框架，内衬隔音消声材料。

5.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述水冷密排管吸口罩（7）内设置密集排列的多个水冷管道。

6.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述燃烧沉降室（9）采用高铝砖制作成拱形。

7.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述热交换冷凝器（20）上连接冷却塔（21），热交换冷凝器（20）和冷却塔（21）之间设有水循环泵（22）。

8.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）的进风口设有混风阀（3）。

9.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述回水管（24）上设有水泵（23）。

10.如权利要求1所述的电机汽轮机混合拖动转炉除尘风机余热利用及除尘系统，其特征是：所述翅片管式余热锅炉（11）和火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）之间设有增压风机（14）。

Images