CN103383202A - 电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法 - Google Patents

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Abstract

电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于：电炉内排烟气排出，经水冷滑套混入冷风后进入燃烧沉降室，经过燃烧沉降室的烟气进入高温除尘器，再进入蓄热交换室，高温烟气放出热量，再由主风机压入排气筒排入大气。同时，循环水进入热管换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物进入蒸发器内，放出热量。有机工质通过工质泵，在蒸发器中吸收热量，变成饱和蒸汽，进入汽包，工质蒸汽在汽轮机内膨胀做功，带动发电机发电。其特征在于：高温除尘器为耐高温碳铝复合材料滤芯除尘器。其特征在于：采用R600a为循环有机工质。本发明采用先除尘后余热回收，将热能转化为高品位电能，换热器不会堵塞，提高了换热效率，延长了设备的使用寿命。

Description

电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法
所属技术领域
本发明涉及电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，具体地说是能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，又能改善除尘能力，属于电炉除尘技术领域。
背景技术
电炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在1000℃左右，粉尘浓度达35g/Nm3，小于5um的灰占粉尘总量的80％以上，粉尘量大，并且粘而细。目前通常采用先换热降温(换热降温方式有：机力冷却器换热、喷雾冷却换热、余热锅炉换热等)后除尘的方法。先换热降温后除尘的方法存在诸多缺点：
1、机力冷却器换热后除尘：降温效果差，进口烟气温度不宜大于450℃，降温范围有限，机冷器管壁容易堵灰，造成烧布袋，系统无法正常运行。
2、喷雾冷却换热后除尘：增加烟气中水的含量，不仅使布袋板结，还容易造成水与粉尘粘结，造成系统设备堵塞。
3、余热锅炉换热后除尘：由于烟气中含有大量的粉尘，粘而细的粉尘即使在光管的热管元件上也会出现积灰、堵塞现象，对于环向翅片管的热管元件积灰、堵塞更加严重，同时为了防止结灰，余热利用设施中换热核心元件翅片间距大，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，系统运行不稳定，造成冶炼生产无法正常进行，被迫停产检修。
由于以上缺点，工程中采用许多吹灰方法：如激波吹灰、蒸汽吹灰、落丸清灰等，但由于粉尘细而粘，并且粉尘量大，每生产1吨钢就会产生35kg粉尘，这些清灰方式收效甚微，无法从根本上解决积灰、堵塞问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，通过该方法不仅能高效地冷却高温烟气，还能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，同时可降低烟气的排放温度，改善除尘能力，得到很好的除尘效果，排放的粉尘浓度10mg/Nm3，并且不影响冶金炉生产的稳定和连续。
本发明所采用的技术方案如下：
电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于：本发明电炉内排烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进入燃烧沉降室；使烟气中的一氧化碳气体充分燃烬，调节控制沉降室的烟气温度750℃；经过燃烧沉降室的烟气进入高温除尘器，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3。然后进入蓄热交换室，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至90℃，由主风机压入排气筒排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵驱动，进入安装于蓄热交换室内的分离套管式热管换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入翅片式蒸发器内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环。低沸点有机工质通过工质泵驱动，在翅片式蒸发器中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入汽包，汽包可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机平稳运行。工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机内膨胀做功，并带动三相发电机发电。系统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。从低沸点工质汽轮机排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器冷凝为饱和液体，进入储液罐，储液罐可确保工质循环泵连续加压，工质循环泵将工质液体加压后送入翅片式蒸发器中，开始新一轮循环。从冷却塔过来的循环水通过循环水泵驱动，进入管壳式冷凝器中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔内，放出热量，变成低温水，开始新一轮循环。
其进一步特征在于：本发明所述高温除尘器为耐高温碳铝复合材料滤芯除尘器。
更进一步特征在于：本发明采用R600a为循环有机工质。
本发明的有益效果是：由于本发明的余热发电装置放在高温除尘器后，热源烟气含尘量低，因此可以将蓄热室内的换热核心单元翅片间距设计很小；而且无须卸灰、清灰、输灰设施；体积减小，同时维护量减小，也延长了分离套管式热管换热器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。与现有技术相比，本发明具有如下优点、经济效果：
1、汽包可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机平稳运行最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，用于生产；
2、工质储液罐，可确保工质循环泵连续加压；
3、换热器不积灰，不堵塞，换热效率提高8～9倍；
4、省掉了换热器的吹灰系统，从而降低了造价及运行费用；
5、采用耐高温碳铝复合材料滤芯除尘器，排放浓度10mg/Nm3；
6、提高余热发电装置效率；
7、减少余热发电装置投资。
综上所述，本发明采用先除尘后余热发电的装置，烟尘排放浓度低，发电量多，装置运行稳定能耗低。
附图说明
图1是实现本发明电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法的工艺流程图。
图中，1.电炉，2.四孔水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.高温除尘器，5.蓄热交换室，6.风机，7.排气筒，8.分离套管式热管换热器，9.换热器给水泵，10.循环水池，11.翅片式蒸发器，12.工质循环泵，13.汽包，14.储液罐，15.低沸点工质汽轮机，16.三相发电机，17.循环水泵，18.管壳式冷凝器，19.冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示：本发明电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法步骤如下：150t/h电炉1内排烟气流量35×104Nm3/h，温度1000℃，含尘浓度35g/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，调节控制沉降室的烟气温度750℃；由燃烧沉降室3出来的烟气进入高温除尘器4，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3。然后进入蓄热交换室5，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至90℃，由主风机6压入排气筒7排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵9驱动，进入安装于蓄热交换室5内的分离套管式热管换热器8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翅片式蒸发器11内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池10，开始新一轮循环。低沸点工质通过工质泵12驱动，在翅片式蒸发器11中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入汽包13，汽包13可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机15平稳运行。工质蒸汽通过调压阀后，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。系统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。从低沸点工质汽轮机15排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器18冷凝为饱和液体，进入储液罐14，储液罐14可确保工质循环泵12连续加压，工质循环泵12将工质液体加压后送入翅片式蒸发器11中，开始新一轮循环。从冷却塔19过来的循环水通过循环水泵17驱动，进入管壳式冷凝器18中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔19内，放出热量，变成低温水，开始新一轮循环。
所述低沸点工质为R600a，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为2.31MPa，膨胀做功后的工质压力为0.28MPa时，系统输出电功率为3000KW，朗肯循环效率为26.2％，系统排出的烟气温度为90℃。
采用先除尘后余热发电装置，即先将高温含尘烟气进入耐高温碳铝复合材料滤芯除尘器净化，除尘器中的碳铝复合材料滤芯，一般能够承受800℃左右的长期工作温度，最高能承受850℃的高温，且能承受高温大颗粒的冲刷，因此可以直接净化高温烟气，而不需要做任何预处理。净化后的粉尘浓度降至10mg/Nm3成为洁净烟气，分离套管式热管换热器不会产生灰尘的堵塞，提高了换热效率，延长了设备的使用寿命。
本发明的最大特点是采用先除尘后余热回收，将热能转化为高品位电能。以150t/h电炉余热回收及除尘工艺为例，本发明方法与常规方法比较，说明如下：
Figure BSA00000716722000051
注：按年工作330日计算。
由此可见，本发明方法可最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，分离套管式热管换热器无须卸灰、清灰、输灰设施，延长了设备的使用寿命，同时可降低烟气的排放温度，并且不影响电炉炼钢生产的稳定和连续，还能得到好的环保效果，排放的粉尘浓度10mg/Nm3。装置投资低、运行能耗低。

Claims (3)

1.电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于：本发明电炉内排烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进入燃烧沉降室；使烟气中的一氧化碳气体充分燃烬，调节控制沉降室的烟气温度750℃；经过燃烧沉降室的烟气进入高温除尘器，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3。然后进入蓄热交换室，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至90℃，由主风机压入排气筒排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵驱动，进入安装于蓄热交换室内的分离套管式热管换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入翅片式蒸发器内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环。低沸点有机工质通过工质泵驱动，在翅片式蒸发器中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入汽包，汽包可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机平稳运行。工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机内膨胀做功，并带动三相发电机发电。系统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。从低沸点工质汽轮机排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器冷凝为饱和液体，进入储液罐，储液罐可确保工质循环泵连续加压，工质循环泵将工质液体加压后送入翅片式蒸发器中，开始新一轮循环。从冷却塔过来的循环水通过循环水泵驱动，进入管壳式冷凝器中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔内，放出热量，变成低温水，开始新一轮循环。
2.根据权利要求1所述的电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于：所述高温除尘器为耐高温碳铝复合材料滤芯除尘器。
3.根据权利要求1所述的电炉内排烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于：采用R600a为循环有机工质。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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