CN103161535A - 加热炉烟气余热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加热炉烟气余热发电系统，包括烟气进口管道（11）、烟气出口管道（12）、蒸发器（1）、膨胀机（2）、发电机（24）、低压冷凝器（7）、低压泵（8）、闪蒸器（4）、高压冷凝器（9）和高压泵（10）。通过加热炉烟气加热蒸发器（1）内部的氨水溶液，使氨水发生相变产生蒸汽，蒸汽通过膨胀机（2）带动发电机（24）发电。本发明将加热炉烟气的热能转换为电能，充分利用了加热炉烟气中的热量，同时也降低了加热炉烟气的温度，避免热污染。本发明针对加热炉烟气的特点，采用氨水作为动力循环工质，实现加热炉烟气的进一步的有效利用及高效回收。

Description

加热炉烟气余热发电系统
技术领域
本发明涉及加热炉烟气余热回收领域，更具体地说，涉及一种加热炉烟气余热发电系统。
背景技术
钢铁行业是国内主要的“高耗能”行业之一，轧钢加热炉是钢铁行业的能源消耗大户，轧钢加热炉已成为我国节能的重要前沿阵地。目前，加热炉出来的烟气主要通过设置高效空气和煤气预热器对助燃空气和煤气进行预热，从预热器排出的烟气温度仍在300℃以上，这部分烟气主要直接排放，造成热污染。还有少量用户通过设置余热锅炉的方式产生低温低压的饱和蒸汽用于供暖或伴热等，加热炉烟气的利用率低。在能源日益紧迫的今天，如何更有效的利用能源，成为越来越重要的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种加热炉烟气余热发电系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种加热炉烟气余热发电系统，包括：
烟气进口管道和烟气出口管道，加热炉烟气从烟气进口管道进入后从烟气出口管道排出；
蒸发器，采用氨水作为动力循环工质；烟气进口管道内的加热炉烟气将热量传递给蒸发器内部的氨水溶液，氨水发生相变产生蒸汽；
膨胀机，蒸发器内的蒸汽进入膨胀机内并推动膨胀机做功；
发电机，膨胀机带动发电机发电；
低压冷凝器和低压泵，从膨胀机内流出的做功后的乏汽经低压冷凝器和低压泵后转变为高压基础溶液；
闪蒸器，从低压泵流出的部分高压基础溶液流入闪蒸器内，闪蒸器将高压基础溶液分离成浓氨蒸汽和稀氨溶液；其中，稀氨溶液与乏汽混合后流入低压冷凝器内；
高压冷凝器和高压泵，从低压泵流出的部分高压基础溶液与浓氨蒸汽混合形成低压工作溶液，低压工作溶液经过高压冷凝器和高压泵后成为高压工作溶液；高压工作溶液流入蒸发器内。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述烟气出口管道的出口处设有放散烟囱。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述发电系统还包括连接所述烟气进口管道和烟气出口管道的旁通阀。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述蒸发器和膨胀机通过高温蒸汽管路连接，所述膨胀机和所述低压泵通过乏汽管路和低压基础溶液管路连接，所述低压泵通过高压基础溶液管路与所述闪蒸器的进口端连接，所述闪蒸器的一个出口端通过稀氨溶液管路与所述低压基础溶液管路连接，所述闪蒸器的另一个出口端通过浓氨蒸汽管路和低压工作溶液管路与所述高压泵连接，所述高压基础溶液管路通过高压基础溶液支路与所述浓氨蒸汽管路连接，所述高压泵通过高压工作溶液管路与所述蒸发器连接。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述稀氨溶液管路上设有节流阀，所述高压基础溶液支路上设有节流阀。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述高压基础溶液管路上设有减压阀。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述发电系统还包括第一换热器，所述第一换热器将稀氨溶液中的热量传递给高压基础溶液。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述发电系统还包括第二换热器，所述第二换热器将做功后的乏汽中的热量传递给高压基础溶液。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述发电系统还包括第三换热器，所述第三换热器将烟气出口管道中烟气的热量传递给高压基础溶液。
在本发明所述的加热炉烟气余热发电系统中，所述发电系统还包括冷却塔，冷却塔内的冷却水通过进水管进入低压冷凝器和高压冷凝器内，然后通过出水管流回冷却塔。
实施本发明的加热炉烟气余热发电系统，具有以下有益效果：
（1）、通过加热炉烟气加热蒸发器内部的氨水溶液，使氨水发生相变产生蒸汽，蒸汽通过膨胀机带动发电机发电。本发明将加热炉烟气的热能转换为电能，充分利用了加热炉烟气中的热量，同时也降低了加热炉烟气的温度，避免热污染。
（2）、本发明针对加热炉烟气的特点，采用氨水作为动力循环工质，实现加热炉烟气的进一步的有效利用及高效回收，做功后的乏汽经过低压冷凝器、闪蒸器和高压冷凝器处理后形成高压工作溶液返回蒸发器内继续使用，形成循环，无需反复添加氨水，并且氨气不会随意排放到空气中。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明加热炉烟气余热发电系统的原理框图；
图2是本发明加热炉烟气余热发电系统的结构示意图；
图3是氨水混合工质动力循环系统示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的加热炉烟气余热发电系统包括烟气进口管道11、烟气出口管道12、蒸发器1、膨胀机2、发电机24、低压冷凝器7、低压泵8、闪蒸器4、高压冷凝器9和高压泵10。
蒸发器1采用氨水作为动力循环工质，加热炉烟气从烟气进口管道11进入后从烟气出口管道12排出。烟气进口管道11内的加热炉烟气将热量传递给蒸发器1内部的氨水溶液，氨水发生相变产生蒸汽，蒸汽进入膨胀机2内并推动膨胀机2做功，带动发电机24发电。从膨胀机2内流出的做功后的乏汽经低压冷凝器7和低压泵8处理后转变为高压基础溶液，从低压泵8流出的部分高压基础溶液流入闪蒸器4内。闪蒸器4将高压基础溶液分离成浓氨蒸汽和稀氨溶液，其中，稀氨溶液与乏汽混合后流入低压冷凝器7内。从低压泵8流出的部分高压基础溶液与浓氨蒸汽混合形成低压工作溶液，低压工作溶液经过高压冷凝器9和高压泵10后成为高压工作溶液，高压工作溶液流入蒸发器1内，形成循环。
本发明通过加热炉烟气加热蒸发器1内部的氨水溶液，使氨水发生相变产生蒸汽，蒸汽通过膨胀机2带动发电机24发电。本发明将加热炉烟气的热能转换为电能，充分利用了加热炉烟气中的热量，同时也降低了加热炉烟气的温度，避免热污染。本发明采用氨水混合工质，做功后的乏汽经过低压冷凝器7、闪蒸器4和高压冷凝器9处理后形成高压工作溶液返回蒸发器1内继续使用，形成循环，无需反复添加氨水，并且氨气不会排放到空气中。
如图2所示，本实施例中，烟气进口管道11的进口温度在300℃以上，加热炉烟气中含有一定的硫，出口温度控制在150-170℃，防止发生露点腐蚀。烟气出口管道12的出口处设有放散烟囱30，烟气进口管道11和烟气出口管道12之间还连接有旁通阀31。蒸发器1、膨胀机2、低压冷凝器7、低压泵8、闪蒸器4、高压冷凝器9和高压泵10等装置组成氨水混合工质动力循环系统28。
氨水混合工质动力循环系统28的具体结构如图3所示，蒸发器1和膨胀机2通过高温蒸汽管路23连接，膨胀机2和低压泵8通过乏汽管路20和低压基础溶液管路17连接，低压泵8通过高压基础溶液管路19与闪蒸器4的进口端连接。闪蒸器4的一个出口端通过稀氨溶液管路21与低压基础溶液管路17连接，闪蒸器4的另一个出口端通过浓氨蒸汽管路22和低压工作溶液管路14与高压泵10连接，高压基础溶液管路19通过高压基础溶液支路18与浓氨蒸汽管路22连接，高压泵10通过高压工作溶液管路13与蒸发器1连接。
进一步的，稀氨溶液管路21上设有节流阀5，高压基础溶液支路18上设有节流阀25。
进一步的，高压基础溶液管路19上设有减压阀27。
进一步的，电系统还包括第一换热器6，第一换热器6将稀氨溶液中的热量传递给高压基础溶液。高压基础溶液管路19和稀氨溶液管路21通过第一换热器6。
进一步的，发电系统还包括第二换热器3，第二换热器3将做功后的乏汽中的热量传递给高压基础溶液。高压基础溶液管路19和乏汽管路20通过第二换热器3。
进一步的，发电系统还包括第三换热器26，第三换热器26将烟气出口管道12中烟气的热量传递给高压基础溶液。烟气出口管道12和高压基础溶液管路19通过第三换热器26。
进一步的，电系统还包括冷却塔29，冷却塔29内的冷却水通过进水管15进入低压冷凝器7和高压冷凝器9内进行冷却，然后通过出水管16流回冷却塔29。进口水温为常温，出口水温控制在50℃以下，通过冷却塔29冷却后循环使用。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，包括：
烟气进口管道（11）和烟气出口管道（12），加热炉烟气从烟气进口管道（11）进入后从烟气出口管道（12）排出；
蒸发器（1），采用氨水作为动力循环工质；烟气进口管道（11）内的加热炉烟气将热量传递给蒸发器（1）内部的氨水溶液，氨水发生相变产生蒸汽；
膨胀机（2），蒸发器（1）内的蒸汽进入膨胀机（2）内并推动膨胀机（2）做功；
发电机（24），膨胀机（2）带动发电机（24）发电；
低压冷凝器（7）和低压泵（8），从膨胀机（2）内流出的做功后的乏汽经低压冷凝器（7）和低压泵（8）后转变为高压基础溶液；
闪蒸器（4），从低压泵（8）流出的部分高压基础溶液流入闪蒸器（4）内，闪蒸器（4）将高压基础溶液分离成浓氨蒸汽和稀氨溶液；其中，稀氨溶液与乏汽混合后流入低压冷凝器（7）内；
高压冷凝器（9）和高压泵（10），从低压泵（8）流出的部分高压基础溶液与浓氨蒸汽混合形成低压工作溶液，低压工作溶液经过高压冷凝器（9）和高压泵（10）后成为高压工作溶液；高压工作溶液流入蒸发器（1）内。
2.根据权利要求1所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述烟气出口管道（12）的出口处设有放散烟囱（30）。
3.根据权利要求1所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括连接所述烟气进口管道（11）和烟气出口管道（12）的旁通阀（31）。
4.根据权利要求1所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述蒸发器（1）和膨胀机（2）通过高温蒸汽管路（23）连接，所述膨胀机（2）和所述低压泵（8）通过乏汽管路（20）和低压基础溶液管路（17）连接，所述低压泵（8）通过高压基础溶液管路（19）与所述闪蒸器（4）的进口端连接，所述闪蒸器（4）的一个出口端通过稀氨溶液管路（21）与所述低压基础溶液管路（17）连接，所述闪蒸器（4）的另一个出口端通过浓氨蒸汽管路（22）和低压工作溶液管路（14）与所述高压泵（10）连接，所述高压基础溶液管路（19）通过高压基础溶液支路（18）与所述浓氨蒸汽管路（22）连接，所述高压泵（10）通过高压工作溶液管路（13）与所述蒸发器（1）连接。
5.根据权利要求4所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述稀氨溶液管路（21）上设有节流阀（5），所述高压基础溶液支路（18）上设有节流阀（25）。
6.根据权利要求4所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述高压基础溶液管路（19）上设有减压阀（27）。
7.根据权利要求4所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括第一换热器（6），所述高压基础溶液管路（19）和稀氨溶液管路（21）通过所述第一换热器（6），所述第一换热器（6）将稀氨溶液中的热量传递给高压基础溶液。
8.根据权利要求4所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括第二换热器（3），所述高压基础溶液管路（19）和乏汽管路（20）通过所述第二换热器（3），所述第二换热器（3）将做功后的乏汽中的热量传递给高压基础溶液。
9.根据权利要求4所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括第三换热器（26），所述烟气出口管道（12）和高压基础溶液管路（19）通过所述第三换热器（26），所述第三换热器（26）将烟气出口管道（12）中烟气的热量传递给高压基础溶液。
10.根据权利要求1所述的加热炉烟气余热发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括冷却塔（29），冷却塔（29）内的冷却水通过进水管（15）进入低压冷凝器（7）和高压冷凝器（9）内，然后通过出水管（16）流回冷却塔（29）。
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