CN103759545A - Aod炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统。AOD炉在正常冶炼时的一次烟气主要通过汽化烟道吸口罩捕集，在吹氧气、加料、出钢时的二次烟气通过变流式屋顶烟罩捕集。电动多叶蝶阀来控制风量大小，将一次烟气和二次烟气排烟系统合并设置，利用二次烟气较低的含尘浓度、很低的烟气温度以及大风量的特点，来稀释和降低一次烟气中的高尘和温度状况。热烟尘经过由汽化烟道和翅片管式余热锅炉组成的系统，通过辐射对流将热能吸收，产生大量饱和蒸汽带动汽轮机，汽轮机直接拖动除尘主风机，避免能量损失。本发明既能最大限度地回收利用AOD炉烟尘的余热正能，又能使冶炼烟尘实现环保排放，符合节能减排、循环经济要求。

Description

AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统

技术领域

本发明涉及一种AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，属于能量回收利用及环境保护技术领域。

背景技术

全国现有80-200吨转炉约400多座，AOD炉市场更大，其在电力、冶金、建材、水泥、化工等行业应用广泛。转炉和AOD炉在工作过程中会产生高温烟尘，直接排放不仅浪费能源，还污染环境。但是目前转炉和AOD炉的余热发电回收利用率不足20%，应用比例偏低。目前我国已建成约90套AOD炉余热发电机组，发电机组总装机容量120.4万千瓦，但AOD炉余热发电技术推广比例不及20%。

目前国内转炉和AOD除尘主要有干法除尘和湿法除尘两种技术，其中干法除尘技术不是很成熟，主要问题是废气进入除尘器温度高，设备使用性能要求高。现有的转炉干法除尘形式包括布袋除尘器、静电除尘器、喷雾蒸发式冷却器＋静电除尘器等。而湿法除尘技术比较成熟，但投资成本高，维护费用高，环保要求不达标等，干法现有的转炉除尘形式文氏管＋蒸发式冷却器＋旋风除尘器、文氏管＋重力除尘器＋脱水器＋旋风除尘器等形式。目前的转炉和AOD炉余热发电设备主要由发电机、锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵等组成。其工作原理是使工质（水）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。

总的来说，现有转炉和AOD炉的烟尘余热正能回收利用及除尘技术存在如下缺点：

1、转炉传统工艺是将汽化烟道以“斜向上”方式进行布置，一般汽化烟道长度在50～60米之间，这样炼钢厂房很高，钢结构平台很高还且重，建厂投资成本高，汽化烟道安装维护困难等，这样工艺非常不灵活。

2、传统转炉加料和出钢时候除尘很难收集，要做三次除尘，投资成本大。

3、在能量回收方面，主要是蒸汽量回收少，一般高温区直接用水冷；电能的角度方面，热能——电能——动能的转化环节过多，在能量转化中损失能量，降低了能量利用率，增加了企业投资成本。

4、传统余热采用汽化烟道方式，AOD炉没有采用汽化烟道+翅片管式余热锅炉的工艺，这样烟尘的高温区余热没有回收，产出饱和蒸汽量少，这样直接影响发电功率。

5、汽轮机发出的电能要并网需要电力部门批准，要交纳电网使用费，很不方便。

6、电机带动风机时扭矩小，传动不平稳，调速范围小。

7、余热发电系统制造成本高，电能没有直接利用，量转化中损失大。

8、湿法除尘中过滤介质是水，过滤后污水又带来了二次污染，需对过滤回水进行污水处理，增加投入；而且湿法除尘阻力比较大，湿法除尘中的风机站风叶上经常会粘结上含有水分的烟尘，长时间运行会造成风机动平衡失衡，震动大，经常要维修更换。

9、现有干法静电除尘器设备投资高，自己耗能大，维护费用高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其设计合理，既能最大限度地回收利用AOD炉烟尘的余热正能，又能使冶炼烟尘实现环保排放，符合国家节能减排、循环经济的要求。

按照本发明提供的技术方案：AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：包括变流式屋顶烟罩、低温管道、混风阀、烟气导流板排烟罩、布袋除尘器、排气筒、电动式移动小车、汽化烟道吸口罩、烟气导流板排烟罩、翅片管式余热锅炉、汽包、热力除氧器、水泵、增压风机、鳍片管道、电动多叶蝶阀、高温管道、蒸汽蓄热器、分汽缸、除尘主风机、离合器、凝汽式汽轮机、汽水分离器、热交换冷凝器、水泵、水箱；所述烟气导流板排烟罩设置在AOD炉外围，变流式屋顶烟罩设置在烟气导流板排烟罩正上方，变流式屋顶烟罩通过低温管道与布袋除尘器的进口连接，所述低温管道上安装有电动多叶蝶阀，在电动多叶蝶阀后的低温管道上并联有混风管道，混风管道上安装混风阀；所述布袋除尘器的出口通过管道连接至除尘主风机，除尘主风机的出口连接至排气筒；所述汽化烟道吸口罩设置在烟气导流板排烟罩内，汽化烟道吸口罩位于AOD炉正上方，汽化烟道吸口罩通过电动式移动小车吊住；所述汽化烟道吸口罩的出口端通过汽化烟道与翅片管式余热锅炉的高温烟气进口连接，汽包的出水口通过管道与翅片管式余热锅炉的进水口连接，水在翅片管式余热锅炉内与高温烟气进行热交换，水受热汽化转为高温蒸汽；翅片管式余热锅炉的蒸汽出口通过管道与汽包的蒸汽进口连通；所述汽包的进水口；所述热力除氧器的进水口通过进水管道与水箱连通，进水管道上安装有进水水泵；所述热力除氧器的出水口通过输水管道与汽包的进水口连接，输水管道上安装有输水水泵；所述汽包的蒸汽出口通过蒸汽输出管道与蒸汽蓄热器连接，蒸汽输出管道上有一个支管道连接至热力除氧器；所述翅片管式余热锅炉的烟气出口通过高温管道连通至混风管道前的低温管道上，高温管道安装有电动多叶蝶阀；所述蒸汽蓄热器的蒸汽出口与分汽缸连接，分汽缸具有多个阀座，用于分配蒸汽以供使用；分汽缸的其中一个阀座通过管道经汽水分离器与凝汽式汽轮机连接，向凝汽式汽轮机输出蒸汽作为动力源；所述凝汽式汽轮机的动力输出端通过离合器与除尘主风机的动力输入端连接；所述凝汽式汽轮机的冷凝水出口通过管道与热交换冷凝器的进水口连接，热交换冷凝器的出水口通过管道经水泵与热力除氧器的进水口连接；所述热交换冷凝器的冷却介质进出口与冷凝换热系统连接。

作为本发明的进一步改进，所述汽化烟道包括第一汽化烟道段、第二汽化烟道段、第三汽化烟道段和第四汽化烟道段，第一汽化烟道段第一端与汽化烟道吸口罩的出口端连接，第一汽化烟道段第二端与第二汽化烟道段第一端连接，所述汽化烟道吸口罩的进出口端、第一汽化烟道段两端和第二汽化烟道段第一端均设有水冷式接头；所述第二汽化烟道段第二端通过不锈钢补偿器与燃烧沉降室的进口连接，燃烧沉降室的出口与第三汽化烟道段第一端连接，第三汽化烟道段第二端与第四汽化烟道段第一端连接，第四汽化烟道段第二端连接至翅片管式余热锅炉的进烟口；所述各水冷式接头的进水口通过管道与汽包的出水口连通，水在各水冷式接头中与高温烟气进行热交换，转换为高温蒸汽，各水冷式接头的蒸汽出口与通过管道与汽包的蒸汽进口连通。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝换热系统为水冷式，其包括冷却塔和水循环泵，所述热交换冷凝器的冷却水出口通过管道与冷却塔的进口连接，冷却塔的出口通过管道经水循环泵与热交换冷凝器的冷却水进口连接。

作为本发明的进一步改进，所述变流式屋顶烟罩为方锥体或长棱锥体，锥体壁板倾角45～60℃。

作为本发明的进一步改进，所述变流式屋顶烟罩内设有导流增速板，在四个角上装有活动式平行连杆机构调速板。

作为本发明的进一步改进，所述除尘主风机的动力输入端还通过联轴器连接有主电机。

作为本发明的进一步改进，所述高温管道上设置有增压风机。

作为本发明的进一步改进，所述高温管道上设置有鳍片管道。

作为本发明的进一步改进，所述布袋除尘器采用火花捕集式低压脉冲布袋除尘器。

作为本发明的进一步改进，所述烟气导流板排烟罩主要由金属框架及内外钢板组成，在内侧钢板内表面衬设有隔音消声材料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、采用水平式汽化烟道，布置灵活，不受厂房高度限制，将汽化烟道长度减少，增加翅片管式余热锅炉换热面积，整体换热面积不变，又因翅片管式余热锅炉在厂房的外部，不受厂房影响，这样厂房高度要求整体下降，减少企业投资成本。

2、采用汽化烟道+翅片管式余热锅炉联合的工艺，这样烟尘的高、中温区的余热能全部回收，产出饱和蒸汽量大，发电功功率大。

3、采用变流式屋顶烟罩，罩体不受AOD炉工艺设备布置的限制，不妨碍车间各生产设备的工艺操作和维修。在四个角上装有活动式平行连杆机构调速板，为了提高屋顶烟罩断面吸捕速度。

4、通过汽轮机和电机混合拖动除尘主风机，可以有效降低电动机使用电能，避免能量转换过程中能量损耗，有效提高了能量利用率，降低企业成本。

5、汽轮机比电动机启动扭矩大，调速范围大，除尘系统可安全运行，安装调速简单方便。

6、除尘效果好，排气筒排放浓度达到25mg/Nm左右、CO浓度低于国家安全排放标。

7、采用全干法工艺，得到是干烟尘，没有腐蚀作用，无需设置污水、泥浆处理设备等，投资成本少，使用维护量小，系统使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：实施例中的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统主要由变流式屋顶烟罩1、低温管道2、混风阀3、布袋除尘器4、排气筒5、电动式移动小车6、汽化烟道吸口罩7、烟气导流板排烟罩8、第一汽化烟道段9、第二汽化烟道段10、不锈钢补偿器11、燃烧沉降室12、第三汽化烟道段13、第四汽化烟道段14、翅片管式余热锅炉15、汽包16、热力除氧器17、进水水泵18a、输水水泵18b、增压风机19、鳍片管道20、电动多叶蝶阀21a、电动多叶蝶阀21b、高温管道22、蒸汽蓄热器23、分汽缸24、主电机25、联轴器26、除尘主风机27、离合器28、凝汽式汽轮机29、汽水分离器30、热交换冷凝器31、冷却塔32、水循环泵33、水泵34、水箱35和水冷式接头37等部件组成。

如图1所示，所述烟气导流板排烟罩8设置在AOD炉36外围，变流式屋顶烟罩1设置在烟气导流板排烟罩8正上方，变流式屋顶烟罩1通过低温管道2与布袋除尘器4的进口连接，所述低温管道2上安装有电动多叶蝶阀21a，在电动多叶蝶阀21a后的低温管道2上并联有混风管道，混风管道上安装混风阀3；所述布袋除尘器4的出口通过管道连接至除尘主风机27，除尘主风机27的出口连接至排气筒5；所述汽化烟道吸口罩7设置在烟气导流板排烟罩8内，汽化烟道吸口罩7位于AOD炉36正上方，汽化烟道吸口罩7通过电动式移动小车6吊住；所述汽化烟道吸口罩7的出口端通过汽化烟道与翅片管式余热锅炉15的高温烟气进口连接，汽包16的出水口通过管道与翅片管式余热锅炉15的进水口连接，水在翅片管式余热锅炉15内与高温烟气进行热交换，水受热汽化转为高温蒸汽；翅片管式余热锅炉15的蒸汽出口通过管道与汽包16的蒸汽进口连通；所述热力除氧器17的进水口通过进水管道与水箱35连通，进水管道上安装有进水水泵18a；所述热力除氧器17的出水口通过输水管道与汽包16的进水口连接，输水管道上安装有输水水泵18b；所述汽包16的蒸汽出口通过蒸汽输出管道与蒸汽蓄热器23连接，蒸汽输出管道上有一个支管道连接至热力除氧器17；所述翅片管式余热锅炉15的烟气出口通过高温管道22连通至混风管道前的低温管道2上，高温管道22安装有电动多叶蝶阀21b；所述蒸汽蓄热器23的蒸汽出口与分汽缸24连接，分汽缸24具有多个阀座，用于分配蒸汽以供使用；分汽缸24的其中一个阀座通过管道经汽水分离器30与凝汽式汽轮机29连接，向凝汽式汽轮机29输出蒸汽作为动力源；所述凝汽式汽轮机29的动力输出端通过离合器28与除尘主风机27的动力输入端连接；所述凝汽式汽轮机29的冷凝水出口通过管道与热交换冷凝器31的进水口连接，热交换冷凝器31的出水口通过管道经水泵34与热力除氧器17的进水口连接；所述热交换冷凝器31的冷却介质进出口与冷凝换热系统连接。

如图1所示，本发明中，所述汽化烟道主要由第一汽化烟道段9、第二汽化烟道段10、第三汽化烟道段13和第四汽化烟道段14组成，第一汽化烟道段9第一端与汽化烟道吸口罩7的出口端连接，第一汽化烟道段9第二端与第二汽化烟道段10第一端连接，所述汽化烟道吸口罩7的进出口端、第一汽化烟道段9两端和第二汽化烟道段10第一端均设有水冷式接头37；所述第二汽化烟道段10第二端通过不锈钢补偿器11与燃烧沉降室12的进口连接，燃烧沉降室12的出口与第三汽化烟道段13第一端连接，第三汽化烟道段13第二端与第四汽化烟道段14第一端连接，第四汽化烟道段14第二端连接至翅片管式余热锅炉15的进烟口；所述各水冷式接头37的进水口通过管道与汽包16的出水口连通，水在各水冷式接头37中与高温烟气进行热交换，转换为高温蒸汽，各水冷式接头37的蒸汽出口与通过管道与汽包16的蒸汽进口连通。

如图1所示，本发明中，所述冷凝换热系统为水冷式，其包括冷却塔32和水循环泵33，所述热交换冷凝器31的冷却水出口通过管道与冷却塔32的进口连接，冷却塔32的出口通过管道经水循环泵33与热交换冷凝器31的冷却水进口连接。

如图1所示，所述除尘主风机27的动力输入端还通过联轴器26连接有主电机25。所述高温管道22上设置有增压风机19。所述高温管道22上设置有鳍片管道20。

本发明中各部件的作用详述如下：

所述变流式屋顶烟罩1不受AOD炉36工艺设备布置的限制，不妨碍车间各生产设备的工艺操作和维修，可以将转炉顶部范围内的厂房屋架加以合理的围挡形成排烟罩，其结构形式的设计应与建筑密切配合，做成方锥体或长棱锥体，锥体壁板倾角以45～60℃为佳，罩内设有导流增速板，在四个角上装有活动式平行连杆机构调速板，以提高屋顶烟罩断面吸捕速度。它的主要作用是使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——二次烟气贮留在厂房屋架内，然后在一个适当的时间内有组织地被抽走。被抽走的粉尘粒径细小，多在0.1～8um之间。在整个工艺中起着混入温烟气来降低烟气温度。

所述低温管道2是用来通过烟尘的装置，其在材料上要保证腐蚀性、高强度性等。

所述混风阀3是一种最为简单的冷却方式，其在布袋除尘器4的进口处设置，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。

所述布袋除尘器4采用本公司生产的火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4（HMD），其专用于AOD炉36、电炉、转炉、矿热炉、回转窑等的高温烟气的净化，其在低压脉冲袋除尘器内配置导流式火花捕集装置，能够有效捕集高温烟气中的粗颗粒粉尘，起到保护布袋的作用，解决高温烟尘常烧坏布袋的难题，长期稳定运行，占地面积小，流速小而均匀，捕集效果高，降低温度大，更经济性，排放达标，布袋不容易坏。技术指标：烟气捕集率≥99.5%，岗位粉尘浓度≤9mg/Nm3，烟尘排放浓度≤25mg/Nm3， 捕集粗颗粒≥20um， 除尘器阻力≤（1500～1700）pa， 额定过滤速度≤1.1m/min， 20um以上粗颗粒捕集效率≥95%，布袋寿命≥15月。其运用了重力和惯性等原理，高烟气进入除尘器后，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灰斗里去，这种栅架板与风道隔箱体板相焊接，其形状像“口琴式”那样隔板，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，这样气体成二次曲线流向，使各室流速均匀并起缓冲作用，对布袋保护作用，这种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，有效降低烟气的的温度。在通过滤袋过滤，净化后的空气进入除尘器上部的净气室内，并通过离线阀在到出风道室，最后出除尘器。当滤袋上的粉尘达到一定厚度，除尘器阻力增加到我们设定值时，用PLC 控制来先把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，以此循环。这个过程叫做分室离线清灰，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（已经申请专利ZL200920036067.5、ZL200920035928.8）。

所述排气筒5用来排放经除尘设备净化处理后的废气，或排放未经处理的气体。排气筒5的排放高度与气体的排放速率和排放浓度有关，排气筒5的设置又与地方的气象因素、地形条件和建筑环境等有关，要符合国家排放标准。

所述电动式移动小车6是为了吊住汽化烟道吸口罩7，在加料时候将其拉走，保证AOD炉36工作可靠。电动式移动小车6可采用常规设计，主要由电机减速机、车架、车轮组、链轮组、双排链等组成。

所述汽化烟道吸口罩7由许多管道密集排列组成，管道之间有一块钢板采用连续焊接而成汽化烟道，使罩口流速25m/s左右，这样使炉口CO燃烧更充分，温度在1810℃，热辐射大，产生蒸汽量多，降低烟气温度。原理：高温烟气通过汽化烟道，因受热面温度较低，高温烟气将自身的热能，传给受热面冷却。水冷式接头37中的水，因吸收了烟气热能而部分蒸汽，产生蒸汽，由于水在水冷式接头37中不断循环，冷却了受热面，而使金属不过热，采用汽化烟道，不但可以达到了冷却烟气目的，同时又可以生产蒸汽回收热能量。

所述烟气导流板排烟罩8充分利用AOD炉36热烟气向上原理，不受车间横向气流的干扰，对AOD炉36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，同时吸收和遮挡AOD炉36在冶炼时产生的弧光、噪声和辐射等。烟气导流板排烟罩8主要由金属框架及内外钢板组成，在内侧钢板内表面衬设有隔音消声材料。

为了安装和更换方便，以及提高热量利用效率，本发明中的汽化烟道分成几段。实施例中，所述汽化烟道主要由第一汽化烟道段9、第二汽化烟道段10、第三汽化烟道段13和第四汽化烟道段14组成。工作原理如下：高温烟气通过汽化烟道，因水冷式接头37温度较低，高温烟气将自身的热能，传给水冷式接头37冷却。水冷式接头37中的水，因吸收了烟气热能而产生蒸汽，由于水在水冷式接头37中不断循环，冷却了受热面，而使金属不过热，不但可以达到了冷却烟气目的，同时又可以生产蒸汽回收热能量。所述不锈钢补偿器11用来补偿汽化烟道的热变形。所述燃烧沉降室12是由高铝砖和保温材料等组成，一般成拱形型，作用是能烧除有毒有害气体，而且还要有初除尘的作用。燃烧沉降室12上设有防爆阀和检修门。

所述翅片管式余热锅炉15利用热烟尘热能来产生蒸汽，达到节能减排目的，其主要由翅片管式蒸汽发生器、水预热器、蒸汽过热器三部分组成。其中上下集箱翅片管式蒸汽发生器是一种新型的蒸汽发生装置，它以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。其基本特点是汽包16和产汽部分分离，水的受热和汽化在翅片管内完成，众多翅片管通过上下集箱组成一片，再通过管道与汽包16连接，这就使本套装置有别于一般上下锅筒结构的余热锅炉。其管道可任意调整长度，现场布置灵活，适应了复杂现场的要求。全套设备除给水系统外，无运转部件，运行可靠，操作维修方便，利用余热所产蒸汽可作为生活用汽。

所述汽包16用来满足汽水分离要求和系统在启动及烟气波动时要求，汽包16锅筒设放空阀、加药预留口、停炉充氮保护预留口、给水、排水、定期排污、仪表等管口及相应的阀门及配套安全阀。

气体在水中的溶解度与水的温度有关，在一定的压力下，随着水温升高，气体的溶解度相应降低。所述热力除氧器17利用这个原理，其将水加热到沸点，使水中的气体溶解度为零，而达到除氧和除二氧化碳的目的。 

所述水泵主要给汽包16加除氧后的水，并给除氧器补水。

所述增压风机19用来在系统管道上阻力较大的一侧，这样不但可以降低系统除尘主风机27的功率，而且还可以保证抽气效果。

所述鳍片管道20主要运用自然对流换热原理，增加换热面积，降低烟气的温度，冷却效果好。 

所述电动多叶蝶阀21a、21b是为满足除尘系统烟气量的调节和切换以及系统某部分检修的需要，除尘系统各分支管道上应有阀门，阀门形式通常为圆形或矩形状，特点是气体流通量大和气体压力低，可以实现电动阀门自动控制和远程控制。

所述高温管道22是用来通过高温烟尘的装置，在材料上要保证耐热性、腐蚀性、散热性，高强度性等。

所述蒸汽蓄热器23是一种节能装置，一般可节约燃料5%～15%。其工作原理为：当锅炉负荷减少时，将多余蒸汽供入蒸汽蓄热器23内，使蒸汽在一定压力下变为高压饱和水；当供热负荷增大，锅炉的蒸发量供不应求时，降低蒸汽蓄热器23中压力，高压饱和水即分离为蒸汽和低压饱和水，产生蒸汽供用户使用。

所述分汽缸24是锅炉系统不可缺少的附属设备，它的作用是分配蒸汽，它有多个阀座、连接锅炉的主汽阀及送气阀门。它还有储存蒸汽、多台锅炉蒸汽并用的作用，此外还有一定的汽水分离能力。

所述主电机25作为除尘系统的动力源，根据除尘系统所使用的不同场合以及系统设计对主电机25参数有不同要求。

所述弹性联轴器26是主电机25与除尘主风机27的连接部件，用来传递动力扭矩，便于调整风机与电机安装精度要求。

所述除尘主风机27是除尘系统形成负压和抽吸的设备，达到除尘效果。

所述离合器28用于实现汽轮机与除尘主风机27的分离或结合，来传递动力扭矩。

所述凝汽式汽轮机29是用蒸汽来做功的旋转式原动机。蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械功需要经过两次能量转换，即：蒸汽流过汽轮机的喷嘴时，将热能转换成蒸汽高速流动的动能；高速汽流流过工作叶片时，将蒸汽动能转换成汽轮机转子旋转的机械功。

所述汽水分离器30将高压蒸汽中水进行分离，保证汽轮机使用寿命。

所述热交换冷凝器31由于冷却的介质水，所以系统对各个部件和管道的密封性要求很高，中温余热发电中以水为介质，冷凝器采用了板翅式换热器，板翅式换热器与管壳式换热器相比，结构较为紧凑、单位体积传热面积较大。

所述冷却塔32将挟带废热的水汽混合在塔内与水进行热交换，使废热传输给空气并散发入大气。

所述水循环泵33为冷凝换热系统中的水提供动力，使其能克服流动过程的阻力，水循环泵33由机械密封系统将其与环境压力隔离开来，要求密封。

本发明的工作过程及工作原理如下：

AOD炉36在正常冶炼时的一次烟气主要通过炉口上方的汽化烟道吸口罩7捕集，在吹氧气、加料、出钢时的二次烟气是通过变流式屋顶烟罩1捕集。管道上的电动多叶蝶阀21a来控制风量大小，将一次烟气和二次烟气排烟系统合并设置，其最大的优点是利用二次烟气较低的含尘浓度、很低的烟气温度以及大风量的特点，来稀释和降低一次烟气中的高尘和温度状况。与此同时，热烟尘经过由汽化烟道和翅片管式余热锅炉15组成的系统，通过辐射对流将热能吸收，产生大量饱和蒸汽并收集起来，用这样蒸汽带动汽轮机，使汽轮机高速旋转同时直接拖动除尘主风机27，就不需要用发电机来发电给除尘电动机供电，也不需要电厂的电能来驱动电动机，避免能量转换过程中能量损失。具体工作过程如下：

1、除尘系统：

在正常冶炼时：首先通过电动式移动小车6将汽化烟道吸口罩7开过来，对准AOD炉36炉口和固定保温烟道口，通过增压风机19产生负压作用下，使AOD炉36炉口的高温一次烟气被吸入汽化烟道吸口罩7中再到汽化烟道，然后进入翅片管式余热锅炉15，产生和收集饱和蒸汽；然后通过增压风机19经鳍片管道20进入到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，再通过除尘主风机27到排气筒5。在上述过程中，注意要把变流式屋顶烟罩1那路管道上电动多叶蝶阀21a打开到合适开度，用来稀释和降低一次烟气中的尘含量和温度。

在加料、出钢时：二次烟气通过变流式屋顶烟罩1进入低温管道2，然后输送到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，再通过除尘主风机27到排气筒5。在上述过程中，注意要把增压风机19那路管道上的电动多叶蝶阀21b关闭。AOD炉36在加料时，通过电动式移动小车6将汽化烟道吸口罩7开走。

、余热系统：

高温烟气经过汽化烟道进入翅片管式余热锅炉15，进入翅片管式余热锅炉15中的水，因吸收了高温烟气的热能而产生部分蒸汽，蒸汽与水混合，进入汽包16里，汽包16使蒸汽与水分离，蒸汽到蒸汽蓄热器23存储，达到一定压力后，到分汽缸24，分汽缸24起到一次汽水分离作用；然后再到汽水分离器30，汽水分离器30起二次汽水分离作用，又进入凝汽式汽轮机29，来带动除尘主风机27，做完功后，凝汽式汽轮机29出口是低压汽水混合物，进入热交换冷凝器31将其冷凝成水，再通过泵输入到热力除氧器17，去除氧和二氧化碳；除过氧的水进入汽包16后，再通过循环泵输入汽化烟道和翅片管式余热锅炉15去，这样就进行第二轮汽化循环，如此反复。

本发明根据AOD冶炼的工艺、温度、烟尘性质等要求来进行除尘和余热利用，高温烟气从AOD炉36出来，其温度1810℃左右，通过热对流和热辐射原理通过汽化烟道和翅片管式余热锅炉15来产生高温饱和蒸汽，用这样的蒸汽来推动汽轮机，使汽轮机高速旋转同时直接拖动除尘主风机27，节约能源。但AOD冶炼工艺不确定因素高，温度、流量波动性大，变换范围大等特点，这样导致余热产生蒸汽量波动性大，导致汽轮机转速发生变化并小于电机转速，这样使除尘系统达不到环保效果。为解决这个难题，本发明在汽轮机和除尘主风机27之间加了离合器28，当汽轮机转速小于电机转速的85%（可调）时，离合器28将汽轮机和除尘主风机27相分离，同时电机通过电能来启动，使电机工作，这样风机始终在工作；当汽轮机转速等于电机转速时候，离合器28将汽轮机和除尘主风机27相合入，此时电机停止工作，汽轮机拖动除尘主风机27工作；汽轮机转速高于电机转速是严格不允许的，汽轮机本身额定转速在出厂前有严格要求。这样，本发明随着蒸汽量的变化，工质由汽和电发生转化，由汽轮机和电机混合驱动除尘主风机27，如此循环，达到除尘和环保要求。汽轮机电机转速有专门检测装置来检测，在电气自动化上实现控制互锁和连锁等功能。

Claims (10)

1.AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：包括变流式屋顶烟罩（1）、低温管道（2）、混风阀（3）、烟气导流板排烟罩（8）、布袋除尘器（4）、排气筒（5）、电动式移动小车（6）、汽化烟道吸口罩（7）、烟气导流板排烟罩（8）、翅片管式余热锅炉（15）、汽包（16）、热力除氧器（17）、水泵、增压风机（19）、鳍片管道（20）、电动多叶蝶阀（21a、21b）、高温管道（22）、蒸汽蓄热器（23）、分汽缸（24）、除尘主风机（27）、离合器（28）、凝汽式汽轮机（29）、汽水分离器（30）、热交换冷凝器（31）、水泵、水箱（35）；所述烟气导流板排烟罩（8）设置在AOD炉（36）外围，变流式屋顶烟罩（1）设置在烟气导流板排烟罩（8）正上方，变流式屋顶烟罩（1）通过低温管道（2）与布袋除尘器（4）的进口连接，所述低温管道（2）上安装有电动多叶蝶阀（21a），在电动多叶蝶阀（21a）后的低温管道（2）上并联有混风管道，混风管道上安装混风阀（3）；所述布袋除尘器（4）的出口通过管道连接至除尘主风机（27），除尘主风机（27）的出口连接至排气筒（5）；所述汽化烟道吸口罩（7）设置在烟气导流板排烟罩（8）内，汽化烟道吸口罩（7）位于AOD炉（36）正上方，汽化烟道吸口罩（7）通过电动式移动小车（6）吊住；所述汽化烟道吸口罩（7）的出口端通过汽化烟道与翅片管式余热锅炉（15）的高温烟气进口连接，汽包（16）的出水口通过管道与翅片管式余热锅炉（15）的进水口连接，水在翅片管式余热锅炉（15）内与高温烟气进行热交换，水受热汽化转为高温蒸汽；翅片管式余热锅炉（15）的蒸汽出口通过管道与汽包（16）的蒸汽进口连通；所述热力除氧器（17）的进水口通过进水管道与水箱（35）连通，进水管道上安装有进水水泵（18a）；所述热力除氧器（17）的出水口通过输水管道与汽包（16）的进水口连接，输水管道上安装有输水水泵（18b）；所述汽包（16）的蒸汽出口通过蒸汽输出管道与蒸汽蓄热器（23）连接，蒸汽输出管道上有一个支管道连接至热力除氧器（17）；所述翅片管式余热锅炉（15）的烟气出口通过高温管道（22）连通至混风管道前的低温管道（2）上，高温管道（22）安装有电动多叶蝶阀（21b）；所述蒸汽蓄热器（23）的蒸汽出口与分汽缸（24）连接，分汽缸（24）具有多个阀座，用于分配蒸汽以供使用；分汽缸（24）的其中一个阀座通过管道经汽水分离器（30）与凝汽式汽轮机（29）连接，向凝汽式汽轮机（29）输出蒸汽作为动力源；所述凝汽式汽轮机（29）的动力输出端通过离合器（28）与除尘主风机（27）的动力输入端连接；所述凝汽式汽轮机（29）的冷凝水出口通过管道与热交换冷凝器（31）的进水口连接，热交换冷凝器（31）的出水口通过管道经水泵（34）与热力除氧器（17）的进水口连接；所述热交换冷凝器（31）的冷却介质进出口与冷凝换热系统连接。

2.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述汽化烟道包括第一汽化烟道段（9）、第二汽化烟道段（10）、第三汽化烟道段（13）和第四汽化烟道段（14），第一汽化烟道段（9）第一端与汽化烟道吸口罩（7）的出口端连接，第一汽化烟道段（9）第二端与第二汽化烟道段（10）第一端连接，所述汽化烟道吸口罩（7）的进出口端、第一汽化烟道段（9）两端和第二汽化烟道段（10）第一端均设有水冷式接头（37）；所述第二汽化烟道段（10）第二端通过不锈钢补偿器（11）与燃烧沉降室（12）的进口连接，燃烧沉降室（12）的出口与第三汽化烟道段（13）第一端连接，第三汽化烟道段（13）第二端与第四汽化烟道段（14）第一端连接，第四汽化烟道段（14）第二端连接至翅片管式余热锅炉（15）的进烟口；所述各水冷式接头（37）的进水口通过管道与汽包（16）的出水口连通，水在各水冷式接头（37）中与高温烟气进行热交换，转换为高温蒸汽，各水冷式接头（37）的蒸汽出口与通过管道与汽包（16）的蒸汽进口连通。

3.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述冷凝换热系统为水冷式，其包括冷却塔（32）和水循环泵（33），所述热交换冷凝器（31）的冷却水出口通过管道与冷却塔（32）的进口连接，冷却塔（32）的出口通过管道经水循环泵（33）与热交换冷凝器（31）的冷却水进口连接。

4.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述变流式屋顶烟罩（1）为方锥体或长棱锥体，锥体壁板倾角45～60℃。

5.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述变流式屋顶烟罩（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。

6.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述除尘主风机（27）的动力输入端还通过联轴器（26）连接有主电机（25）。

7.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述高温管道（22）上设置有增压风机（19）。

8.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述高温管道（22）上设置有鳍片管道（20）。

9.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述布袋除尘器（4）采用火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）。

10.如权利要求1所述的AOD炉烟尘高中温余热正能回收利用及除尘系统，其特征在于：所述烟气导流板排烟罩（8）主要由金属框架及内外钢板组成，在内侧钢板内表面衬设有隔音消声材料。

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