CN103981328B - 氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，氩氧脱碳转炉的二次烟气进入屋顶烟罩到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，从排气筒出来；一次烟气进入沉降室，再由保温烟道进入翅片式余热锅炉产生饱和蒸汽，降温后烟尘进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，从排气筒出来。锅炉产生饱和蒸汽输送至蓄热器，蓄热器里的蒸汽带动汽轮机，汽轮机带动发电机进行发电。饱和蒸汽进入汽轮机做完功进入冷凝器形成凝结水，再通过凝结水泵打入蛇形换热器加热，再进入溴化锂制冷机进行制冷。热烟尘通过翅片式余热锅炉和蛇形换热器将烟气温度控制100℃左右，水通过蛇形管换热器加热能为办公楼取暖。本发明通过余热将热、冷、电转换出来，并达到环保要求。

Description

氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统

技术领域

本发明涉及一种氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，属于环保设备及资源回收技术领域。

背景技术

目前我国余热资源利用比例低。据统计，我国大中型企业吨钢产生的余热总量为8.44GJ，约占吨钢能耗的37%，其中最终产品或中间产品所携带的显热约占余热总量的39%，各种熔渣的显热约占9%，各种废（烟）气占37%，冷却水携带的物理热约占15%，余热资源丰富。我国大型钢铁企业余热利用率约为30%～50%，国外先进企业余热利用率达90%，未来提升空间大。现有80-200吨转炉约400多座，氩氧脱碳转炉市场更大，余热利用回收利用率不足20%，应用比例偏低。

目前国内转炉除尘有干法和湿法除尘，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有：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，现有的转炉湿法除尘形式有：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。

高温废气余热的利用情况较好，而中低温废气余热的回收利用率较低。各企业一般只回收利用了烟气温度较高的部分，用它来预热助燃空气，而通过空气预热器后约400～500℃的中温烟气则大部分企业没有加以利用，至于温度更低的更谈不上充分利用。目前国内转炉余热采用“汽化烟道+布袋除尘器”和“热管锅炉+布袋除尘器”等，存在很多缺陷，主要有产生饱和蒸汽少，热能浪费严重。

现有产品的主要存在以下缺点：（1）中低温废气余热的回收利用率较低，能源浪费严重。（2）汽化烟道使用寿命短。（3）转炉传统工艺，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，汽化烟道的安装和维护比较麻烦，厂房高度要高，建设厂房成本大；余热利用效率不高，产蒸汽量少，不稳定；汽化烟道一般只能利用700℃以上的热烟尘，后面采用取降温措施，系统投资大，工艺非常不灵活。（4）采用热管锅炉投资比较高，且热管锅炉对转炉冶炼是产生的粘性粉尘的集灰比较严重（与废热锅炉同样问题）。一般运行一个月就要清灰大修一次，更换换热单元，影响生产检修费用昂贵。同时热管锅炉一般只能利用800℃以下的热烟尘，如果采用热管锅炉还存在在热管锅炉的前端采取降温措施把温度降到接受温度范围内才能进行余热回收。（5）全湿法（未燃法）也叫双文氏管净化除尘系统，在整个净化系统中都是采用喷水的方式来达到烟气降温和净化的目的，耗水量大，系统材料容易腐蚀，还需要处理大量污水和泥浆设备，投资成本相当高，系统阻力大，回收烟尘、煤气率低，排出二氧化碳量多，用户在运行中效果一直不理想，维护量大，风机叶轮经常要清理和更换是湿法除尘的通病，好多钢厂都在积极的改进，有些厂家改成半干法，效果不好。现在从湿法过度到干法除尘是一个大的趋势，但没有找到一个合理解决办法。（6）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

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，将转炉废气余热热量从高温、中温、低温转换为电能、冷源和热能，实现余热资源阶梯利用，并且达到除尘环保要求。

按照本发明提供的技术方案，所述氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：包括除尘系统、余热发电系统、余热采暖系统和余热制冷系统；

所述除尘系统包括安装在氩氧脱碳转炉顶部范围内的厂房屋架上的屋顶烟罩，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，火花捕集式低压脉冲布袋除尘器的进风口设有混风阀，火花捕集式低压脉冲布袋除尘器的出风口通过排烟管道连接排气筒，排烟管道上设有主风机；在所述氩氧脱碳转炉的炉口上方设置电动式移动小车，电动式移动小车上吊挂吸口烟罩，吸口烟罩后端连接第一隔热保温烟道，第一隔热保温烟道后端连接燃烧沉降室，燃烧沉降室通过第二隔热保温烟道连接翅片管式余热锅炉，翅片管式余热锅炉的烟气出口连接增压风机的进风口，增压风机的出风口连接蛇形换热器的烟气进口，蛇形换热器的烟气出口连接鳍片管道的进口端，鳍片管道的出口端通过高温管道连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器；

所述余热发电系统包括翅片管式余热锅炉，翅片管式余热锅炉的蒸汽出口与汽包的蒸汽进口连接，汽包的蒸汽出口与第一分汽缸的进口端连接，第一分汽缸的出口端与蓄热器的进口端连接，蓄热器的出口端连接第二分汽缸的进口端，第二分汽缸的出口端连接汽水分离器的进口，汽水分离器的出口与汽轮机连接，汽轮机的动力输出端与励磁发电机连接；

所述余热采暖系统包括蛇形换热器，蛇形换热器的第一液体进口与热交换器的出口连接，蛇形换热器的第一液体出口与热水包的进口连接，热水包的出口与第二水泵的输入端连接，第二水泵的输出端与热交换器的进口连接；

所述余热制冷系统包括热交换冷凝器，热交换冷凝器的蒸汽进口与汽轮机的出口连接，热交换冷凝器的冷凝水出口与第一水泵的输入端连接，第一水泵的输出端与蛇形换热器的第二液体进口连接，蛇形换热器的第二液体出口与溴化锂制冷机连接，溴化锂制冷机与水冷交换器连接。

进一步的，所述溴化锂制冷机包括高温发生器、低温发生器、冷凝器、高温换热器、低温换热器、吸收器和蒸发器；所述高温发生器的换热管进口与蛇形换热器的第二液体出口连接，高温发生器的换热管出口与除氧器的液体进口连接，高温发生器的管壳下部液体出口与高温换热器的换热管进口接，高温换热器的换热管出口通过第一节流阀与吸收器的管壳进口连接；所述高温发生器的管壳上部蒸汽出口与低温发生器的换热管进口连接，低温发生器的管壳下部液体出口与低温换热器的换热管进口连接，低温换热器的换热管出口通过第二节流阀与吸收器的管壳进口连接；所述低温发生器的换热管出口、管壳上部蒸汽出口与冷凝器的管壳进口连接，冷凝器的管壳出口通过第三节流阀与蒸发器的管壳进口连接，蒸发器的管壳出口与吸收器的管壳进口连接，蒸发器的冷媒水出口通过第一冷水泵与分水箱的进口连接，分水箱的第一出口与水冷交换器的进口连接，水冷交换器的出口与蒸发器的冷媒水进口连接。

进一步的，所述吸收器的管壳下部液体出口分别通过高温泵、低温泵与高温换热器的管壳进口、低温换热器的管壳进口连接，高温换热器的管壳出口与高温发生器的管壳进口连接，低温换热器的管壳出口与低温发生器的管壳进口连接。

进一步的，所述分水箱的第二出口通过冷水阀与集水包的进口连接，集水包的出口通过第四水泵与混水器的第一进口连接，混水器的第二进口通过第五水泵与第一冷却塔的出口连接，混水器的出口与吸收器的换热管进口连接，吸收器的换热管出口与冷凝器的换热管进口连接，冷凝器的换热管出口与第一冷却塔的进口连接。

进一步的，所述除氧器的液体出口与汽包的液体进口连接，汽包的液体出口与翅片管式余热锅炉的液体进口连接，在汽包的液体进口与除氧器的液体出口之间设置第一补水水泵；所述除氧器的液体进口通过第二补水水泵与水箱连接，除氧器的气体出口与第一分汽缸的进口端连接。

进一步的，在所述鳍片管道的出口端设置第四电动多叶蝶阀。

进一步的，所述热交换冷凝器的冷却水进口通过第三水泵与第二冷却塔的出口连接，第二冷却塔的进口与热交换冷凝器的冷却水出口连接。

进一步的，在所述增压风机的出风口与蛇形换热器的烟气进口之间设置第二电动多叶蝶阀；所述增压风机的出风口通过管道与鳍片管道的进口端连接，并在增压风机的出风口与鳍片管道的进口端之间设置第三电动多叶蝶阀。

进一步的，在所述低温钢管道上设置第一电动多叶蝶阀。

进一步的，在所述屋顶烟罩下方设置烟气导流板排烟罩。

本发明具有以下优点：（1）本发明改变传统工艺，不受厂房高度限制，采用“水平式”隔热保温烟道，布置灵活，减少厂房直接投入。（2）本发明采用水冷式隔热保温烟道+翅片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）本发明采用屋顶烟罩，罩体不受转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。（4）本发明采用汽轮机带动电机进行发电，有效提高了能量利用率，降低企业成本。（5）本发明通过汽轮机带动电机进行发电，可以有效降低电动机使用电能，减少SO₂、CO₂排放等。（6）本发明流程简单，排气筒排放浓度达到15mg/Nm左右、CO浓度低于国家安全排放标。（7）本发明采用全干法（燃烧法）得到是干烟尘,没有腐蚀作用，勿需设置污水、泥浆处理设备等，投资成本少，使用维护量小，延长系统使用寿命。（8）本发明通过余热将热、冷、电转换出来，并达到环保要求，这样形成“四项一体”余热利用系统。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1所示：所述氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统包括屋顶烟罩1、低温钢管道2、混风阀3、火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4、排气筒5、电动式移动小车6、吸口烟罩7、烟气导流板排烟罩8、第一隔热保温烟道9、防爆阀10、补偿器11、燃烧沉降室12、第二隔热保温烟道13、翅片管式余热锅炉14、汽包15、除氧器16、第一补水水泵17-1、第二补水水泵17-2、水箱18、第一分汽缸19、鳍片管道20、第一电动多叶蝶阀21-1、第二电动多叶蝶阀21-2、第三电动多叶蝶阀21-3、第四电动多叶蝶阀21-4、高温管道22、蓄热器23、第二分汽缸24、主电机25、联轴器26、主风机27、汽轮机28、汽水分离器29、变电所30、励磁发电机31、热交换冷凝器32、第一水泵33、蛇形换热器34、增压风机35、热水包36、第二水泵37、第一冷却塔38、第五水泵39、混水器40、第四水泵41、集水包42、冷水阀43、分水箱44、第二冷却塔45、第三水泵46、高温发生器47、低温发生器48、冷凝器49、高温换热器50、低温换热器51、第一节流阀52-1、第二节流阀52-2、第三节流阀53、高温泵54、低温泵55、吸收器56、蒸发器57、第一冷水泵58、水冷交换器59、办公楼60、热交换器61、氩氧脱碳转炉62、溴化锂制冷机63等。

本发明包括除尘系统、余热发电系统、余热采暖系统和余热制冷系统；

如图1所示，所述除尘系统包括氩氧脱碳转炉62，氩氧脱碳转炉62用于冶炼低档不锈钢，是除尘系统的污染源和余热利用的热源；在所述氩氧脱碳转炉62顶部范围内的厂房屋架上设置屋顶烟罩1，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，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，在低温钢管道2上设置第一电动多叶蝶阀21-1；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，排烟管道上设有主风机27，主风机27将经过除尘的废气排入排气筒5，排入大气，主风机27通过联轴器26连接主电机25；在所述屋顶烟罩1下方设置烟气导流板排烟罩8，烟气导流板排烟罩8充分利用转炉热烟气向上原理，不受车间横向气流的干扰，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，转炉在冶炼时产生的弧光、噪声和辐射等有吸收和遮挡，烟气导流板排烟罩主要由金属框架及内外钢板（内衬隔音消声材料）等组成；在所述氩氧脱碳转炉62的炉口上方设置电动式移动小车6，电动式移动小车6上吊挂吸口烟罩7，吸口烟罩7后端连接第一隔热保温烟道9，第一隔热保温烟道9后端连接燃烧沉降室12，在第一隔热保温烟道9与燃烧沉降室12之间连接补偿器11，燃烧沉降室12上设有防爆阀10和检修门；所述燃烧沉降室12通过第二隔热保温烟道13连接翅片管式余热锅炉14，翅片管式余热锅炉14包括翅片管式蒸汽发生器、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12出来的热烟气进入翅片管式余热锅炉14后与水发生热交换，产生水蒸汽；所述翅片管式余热锅炉14的烟气出口连接增压风机35的进风口，增压风机35的出风口连接蛇形换热器34的烟气进口，蛇形换热器34的烟气出口连接鳍片管道20的进口端，鳍片管道20的出口端通过高温管道22连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4；在所述增压风机35的出风口与蛇形换热器34的烟气进口之间设置第二电动多叶蝶阀21-2；所述增压风机35的出风口通过管道与鳍片管道20的进口端连接，并在增压风机35的出风口与鳍片管道20的进口端之间设置第三电动多叶蝶阀21-3。

所述余热发电系统包括翅片管式余热锅炉14，翅片管式余热锅炉14的蒸汽出口与汽包15的蒸汽进口连接，汽包15的蒸汽出口与第一分汽缸19的进口端连接，第一分汽缸19的出口端与蓄热器23的进口端连接，蓄热器23的出口端连接第二分汽缸24的进口端，第二分汽缸24的出口端连接汽水分离器29的进口，汽水分离器29将高压蒸汽中的水进行分离，可以保证汽轮机使用寿命，汽水分离器29的出口与汽轮机28连接，汽轮机28的动力输出端与励磁发电机31连接，汽轮机28带动励磁发电机31进行发电，励磁发电机31的电能输出端与变电所30连接。

所述余热采暖系统包括蛇形换热器34，蛇形换热器34的第一液体进口与热交换器61的出口连接，蛇形换热器34的第一液体出口与热水包36的进口连接，热水包36的出口与第二水泵37的输入端连接，第二水泵37的输出端与热交换器61的进口连接；所述热交换器61用于将热水的热能利用出来，给室内空气加热，实现办公楼60的采暖。

所述余热制冷系统包括热交换冷凝器32，热交换冷凝器32的蒸汽进口与汽轮机28的出口连接，热交换冷凝器32的冷凝水出口与第一水泵33的输入端连接，第一水泵33的输出端与蛇形换热器34的第二液体进口连接，蛇形换热器34的第二液体出口与溴化锂制冷机63连接，溴化锂制冷机63与水冷交换器59连接，水冷交换器59将冷水与空气换热，降低办公楼60室内温度；

所述溴化锂制冷机63包括高温发生器47、低温发生器48、冷凝器49、高温换热器50、低温换热器51、吸收器56和蒸发器57；所述高温发生器47的换热管进口与蛇形换热器34的第二液体出口连接，高温发生器47的换热管出口与除氧器16的液体进口连接，高温发生器47的管壳下部液体出口与高温换热器50的换热管进口接，高温换热器50的换热管出口通过第一节流阀52-1与吸收器56的管壳进口连接；所述高温发生器47的管壳上部蒸汽出口与低温发生器48的换热管进口连接，低温发生器48的管壳下部液体出口与低温换热器51的换热管进口连接，低温换热器51的换热管出口通过第二节流阀52-2与吸收器56的管壳进口连接；所述低温发生器48的换热管出口、管壳上部蒸汽出口与冷凝器49的管壳进口连接，冷凝器49的管壳出口通过第三节流阀53与蒸发器57的管壳进口连接，蒸发器57的管壳出口与吸收器56的管壳进口连接，蒸发器57的冷媒水出口通过第一冷水泵58与分水箱44的进口连接，分水箱44的第一出口与水冷交换器59的进口连接，水冷交换器59的出口与蒸发器57的冷媒水进口连接；

所述吸收器56的管壳下部液体出口分别通过高温泵54、低温泵55与高温换热器50的管壳进口、低温换热器51的管壳进口连接，高温换热器50的管壳出口与高温发生器47的管壳进口连接，低温换热器51的管壳出口与低温发生器48的管壳进口连接；

所述分水箱44的第二出口通过冷水阀43与集水包42的进口连接，集水包42的出口通过第四水泵41与混水器40的第一进口连接，混水器40的第二进口通过第五水泵39与第一冷却塔38的出口连接，混水器40的出口与吸收器56的换热管进口连接，吸收器56的换热管出口与冷凝器49的换热管进口连接，冷凝器49的换热管出口与第一冷却塔38的进口连接；

所述除氧器16的液体出口与汽包15的液体进口连接，汽包15的液体出口与翅片管式余热锅炉14的液体进口连接，在汽包15的液体进口与除氧器16的液体出口之间设置第一补水水泵17-1；所述除氧器16的液体进口通过第二补水水泵17-2与水箱18连接，除氧器16的气体出口与第一分汽缸19的进口端连接；

在所述鳍片管道20的出口端设置第四电动多叶蝶阀21-4；

所述热交换冷凝器32的冷却水进口通过第三水泵46与第二冷却塔45的出口连接，第二冷却塔45的进口与热交换冷凝器32的冷却水出口连接。

所述屋顶烟罩1不受转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，将氩氧脱碳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，做成方锥体体或长棱锥体，锥体壁板倾角以45～60℃为佳，屋顶烟罩内设有导流增速板。屋顶烟罩1的主要作用是使氩氧脱碳转炉62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，即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0.1～8μm之间。

所述低温钢管道2是用来通过烟尘的装置，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，通常是在除尘器的进口设置。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，这种在低压脉冲袋除尘器内配置导流式火花捕集装置，它有效的捕集了高温烟气中的粗颗粒粉尘，起到保护布袋的作用，解决了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，20μm以上粗颗粒捕集效率≥95%，布袋寿命≥15月。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（可以采用中国专利ZL200920036067.5 、ZL200920035928.8所公开的结构）。

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。排气筒的排放高度与气体的排放速率和排放浓度有关，排气筒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用于吊挂吸口烟罩7，在加料时候将其拉走，保证氩氧脱碳转炉工作可靠；电动式移动小车6由电机减速机驱动，具有车架、车轮组、链轮组、双排链等。

所述吸口烟罩7为异型式水冷密排管吸口罩，具有密集排列的多个水冷管道，密排管之间采用连续焊接而成水冷烟道，将其形状排成90o异型管一样，使罩口流速20m/s，这样使炉口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。

所述第一隔热保温烟道9具有密排水冷管道和保温棉等，用来通过高温热的烟尘，使热烟尘散热量最小，产生蒸汽更多，主要起保温、冷却，增加系统强度的作用。

所述防爆阀10在燃烧沉降室内产生过量的CO时，当达到一定浓度及温度时，将出现剧烈燃烧、爆炸，防爆阀这时打开。

所述补偿器11是考虑到利用汽化烟道热胀冷缩原理，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。

所述除氧器16是利用：在一定的压力下，随着水温升高，气体的溶解度相应降低的原理，将水的加热到沸点，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。

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

所述蓄热器23是一种节能装置，一般可节约燃料5%～15%。其原理是：当锅炉负荷减少时，将多余蒸汽供入蒸汽蓄热器内，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，降低蓄热器中压力，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。

所述汽轮机28是用蒸汽来作功的旋转式原动机，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。

所述热交换冷凝器32：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到了板翅式换热器，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。

所述蛇形换热器34用于将翅片管式余热锅炉14出来的高温烟气的热能交换出来，蛇形换热管34采用蛇形状，传热系数大，体积小，主要用来加热水。

所述热水包36是一种储水容器。作用补水、外接点和放散等。

所述高温发生器47是制冷机中非常关键的组成部分，是将溴化锂溶液进行加热产高温水蒸气。

所述低温发生器48是一种管壳式换热器，低温发生器内部为喷淋式结构。稀溶液被喷淋至换热管外表面，由高温发生器产生的蒸汽在换热管内流动，加热稀溶液，同时并与产生的冷剂蒸汽一道流向冷凝器。

所述冷凝器49由高、低温发生器过来的冷剂蒸汽在换热管表面凝结成冷剂水，释放的热量被换热管内流动的冷却水带走。

所述高温换热器50是一种节能装置，是将高温发生器底部高温高浓度溴化锂溶液通入该装置与高温泵送上来低温溴化锂溶液相互热交换。使低温溴化锂溶液温度上升，再进入高温发生器中。这样外部加热热量小，达到节能效果。

所述低温换热器51是一种节能装置，是将低温发生器底部高温高浓度溴化锂溶液通入该装置与低温泵送上来低温溴化锂溶液相互热交换。使低温溴化锂溶液温度上升，再进入低温发生器中。这样外部加热热量小，达到节能效果。

所述吸收器56也是管壳式热交换器，内部为螺旋喷淋式结构，换热管为铜光管。由蒸发器通过挡液板过来的冷剂蒸汽被喷淋的浓溶液所吸收，浓溶液变成稀溶液，同时释放出热量。热量被换热管内流动的冷却水带走。

所述蒸发器57是机组制成冷水的场所，管壳式热交换器，内部为喷淋式结构，换热管为高效翅片换热管。冷剂水被冷剂泵喷淋至高效翅片换热管的外表面并不断蒸发，吸收管内循环水的热量，使其温度下降。

本发明的工作原理：

1、余热除尘系统：

在加料、出钢时，烟气通过屋顶烟罩1，进入低温钢管道2到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，再通过主风机27到排气筒5，注意要把增压风机35那路管道阀门关闭，在加料时候将电动式移动小6车、吸口烟罩7开走。加料、出钢时的工作过程为：高温烟气→烟气导流板排烟罩8→屋顶烟罩1→低温钢管道2→第一电动多叶蝶阀21-1→混风阀3→火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4→主风机27→排气筒5→排入大气。

在正常冶炼时，首先将电动式移动小车6、吸口烟罩7开过来，对准炉口和第一隔热保温烟道9，通过增压风机35产生负压作用下，使炉口高温热烟尘被吸入吸口烟罩7中再到第一隔热保温烟道9，进入翅片管式余热锅炉14（来产生和收集饱和蒸汽）和蛇形换热器34来降温，温度控制100℃，进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4，进入主风机27到排气筒5。在正常冶炼时的工作过程为：高温烟气→吸口烟罩7→第一隔热保温烟道9→燃烧沉降室12→第二隔热保温烟道13→翅片管式余热锅炉14→增压风机35→蛇形换热器34→鳍片管道20→混风阀3→火花捕集式低压脉冲布袋除尘器4→主风机27→排气筒5。

在加料、出钢和正常冶炼时同时进行，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，注意要把变流式屋顶烟罩那路管道阀门开到一定面积（现场可调）。

2、余热发电、采暖、制冷系统：

热烟尘进入翅片管式余热锅炉，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。受热面管中的水，因吸收了烟气热能而产生部分蒸汽，是蒸汽和水混合，进入汽包里去，汽包是汽水分离，蒸汽到蓄热器存储，达到一定压力后，到分汽缸，主要是一次汽水分离作用，然后到汽水分离器，起二次汽水分离作用，又进入凝汽式汽轮机，用蒸汽来作功带动发电机组进行发电，发出电能到变电所去，其电能用于设备工作。

凝汽式汽轮机做完功后出口是低压汽水蒸汽（真空），低压汽水蒸汽进入热交换冷凝器通过冷却水将其冷凝成水，冷却水是通过第二冷却塔冷却后在水泵作用下输送到热交换冷凝器，换热后的水再进入第二冷却塔中冷却，这样如此循环。热交换冷凝器出口冷凝水的温度在45℃左右，在通过凝结水泵打入蛇形管换热器将水的温度加热到85～95℃（热水），进入溴化锂制冷机进行制冷。制冷过程为：当溴化锂水溶液在高温发生器内受到热水的加热后，通过热交换原理将热水温度降低，热交换后水通过凝结水泵作用下输入到热力除氧器，将水的加热到沸点，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；除过氧的水进入汽包后，再通过循环泵输入翅片管式余热锅炉去，这样就第二轮汽化循环，如此反复。在高温发生器中受热溴化锂水溶液的水不断汽化，随着水的不断汽化，高温发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，达到一定浓度后通过阀门控制进入高温换热器进入热交换然后到吸收器， 汽化后产生的焓值高水蒸气进人低温发生器进行热交换，这时低温发生器中受热溴化锂水溶液的水不断汽化，随着水的不断汽化，低温发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，达到一定浓度后通过阀门控制进入低温换热器进入热交换然后到吸收器，汽化后产生焓值低水蒸气。这两种焓值水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内从第一冷却塔过来冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的，在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，与此同时从第一冷却塔过来冷却水温度比溴化锂水溶液要高，一则给冷却水降温，提高冷凝器冷却效率；二则提高溴化锂水溶液温度，使低温水蒸气被溴化锂水溶液更加吸收，整体吸收效率提高。这样溴化锂水溶液逐步降低，再由高、低温循环泵送回高、低温发生器，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。

由于溴化锂稀溶液在吸收器内已被冷却，温度较低，为了节省加热稀溶液的热量，提高整个装置的热效率，在系统中增加了高、低温换热器，让高、低温发生器流出的高温浓溶液与吸收器流出的低温稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入高、低温发生器的温度。冷制后冷媒水温度在5～8℃之间，通过冷媒水泵作用下使冷媒水进入分水箱，然后进入用户水冷交换器，来降低室内温度，热交换后水温度升高，再进入蒸发器来降低水温度，这样如此循环不息。在夏天时候冷却塔出口水温度高，影响制冷效果，这时阀门开，部分冷媒水进入集水箱，再通过水泵打入混水器中，来降低冷却塔出口水温度；冷却塔出口水温度正常时候将阀门和水泵关闭。溴化锂制冷中冷凝器和吸收器的冷却水循环过程：从冷却塔中冷却下来水通过水泵作用下，将冷却水输送到混水器，进行混冷媒水冷却，然后到吸收器再次冷却后，进入冷凝器进行热交换（将水蒸气冷凝成高压低温的液态水），最后进入冷却塔将换热高温水进行冷却，完成整个循环。如此循环不息。采暖过程是泵作用下通过蛇形换热器对冷水进行热交换，让冷水变成热水，进入热水包后，热水包的作用补水、外接点和放散等，然后输送到热交换器对室内进行供暖和洗澡等，热交换器出来的水已经冷却，再进入蛇形换热器进行加热。这样此循环不息。

本发明根据氩氧脱碳转炉冶炼的工艺、温度、烟尘性质等要求来进行除尘和余热利用。热烟尘从氩氧脱碳转炉出来，其温度1650℃左右，氩氧脱碳转炉在正常冶炼时，烟气主要通过炉口上方捕集（一次烟气捕集）；在加料、出钢的时候烟气是通过变流式屋顶烟罩捕集（二次烟气捕集）。二次烟气进入变流式屋顶烟罩进入低温钢管道的到火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，从排气筒出来；一次烟气通过水冷式保温烟道进入沉降室，将大颗粒热烟尘沉降下来，热烟尘再次进入水冷式保温烟道然后进入翅片式余热锅炉来产生饱和蒸汽，降温后烟尘进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，从排气筒出来。从锅炉来产生饱和蒸汽输送蓄热器储存起来（直接将饱和蒸汽提供给钢厂设备运行），用蓄热器里蒸汽带动汽轮机，使汽轮机高速旋转同时带动发电机，这样进行发电，将电能输送到变电所。因氩氧脱碳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，这样导致余热产生蒸汽量波动性大，根据这样特性要增加蓄热器，是一种节能装置，一般可节约燃料5%～15%，可保证到汽轮器蒸汽压力是恒定不变。饱和蒸汽进入汽轮机做功，做完功进入冷凝器形成凝结水，水的温度在45℃左右，在通过凝结水泵打入蛇形管换热器将水的温度加热到85～95℃，再进入溴化锂制冷机进行制冷，制冷水输送到钢铁企业中办公室、操作室、电气室、宿舍等地方。热烟尘通过翅片式余热锅炉和蛇形式换热器等将烟气温度控制100℃左右，进入火花捕集式低压脉冲布袋除尘器，能达国家排放新标准。水通过蛇形管换热器加热在冬天能为办公楼取暖。通过余热将热、冷、电转换出来，并达到环保要求，这样形成“四项一体”余热利用系统。

Claims (9)

1.一种氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：包括除尘系统、余热发电系统、余热采暖系统和余热制冷系统；

所述除尘系统包括安装在氩氧脱碳转炉（62）顶部范围内的厂房屋架上的屋顶烟罩（1），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），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），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），排烟管道上设有主风机（27）；在所述氩氧脱碳转炉（62）的炉口上方设置电动式移动小车（6），电动式移动小车（6）上吊挂吸口烟罩（7），吸口烟罩（7）后端连接第一隔热保温烟道（9），第一隔热保温烟道（9）后端连接燃烧沉降室（12），燃烧沉降室（12）通过第二隔热保温烟道（13）连接翅片管式余热锅炉（14），翅片管式余热锅炉（14）的烟气出口连接增压风机（35）的进风口，增压风机（35）的出风口连接蛇形换热器（34）的烟气进口，蛇形换热器（34）的烟气出口连接鳍片管道（20）的进口端，鳍片管道（20）的出口端通过高温管道（22）连接火花捕集式低压脉冲布袋除尘器（4）；

所述余热发电系统包括翅片管式余热锅炉（14），翅片管式余热锅炉（14）的蒸汽出口与汽包（15）的蒸汽进口连接，汽包（15）的蒸汽出口与第一分汽缸（19）的进口端连接，第一分汽缸（19）的出口端与蓄热器（23）的进口端连接，蓄热器（23）的出口端连接第二分汽缸（24）的进口端，第二分汽缸（24）的出口端连接汽水分离器（29）的进口，汽水分离器（29）的出口与汽轮机（28）连接，汽轮机（28）的动力输出端与励磁发电机（31）连接；

所述余热采暖系统包括蛇形换热器（34），蛇形换热器（34）的第一液体进口与热交换器（61）的出口连接，蛇形换热器（34）的第一液体出口与热水包（36）的进口连接，热水包（36）的出口与第二水泵（37）的输入端连接，第二水泵（37）的输出端与热交换器（61）的进口连接；

所述余热制冷系统包括热交换冷凝器（32），热交换冷凝器（32）的蒸汽进口与汽轮机（28）的出口连接，热交换冷凝器（32）的冷凝水出口与第一水泵（33）的输入端连接，第一水泵（33）的输出端与蛇形换热器（34）的第二液体进口连接，蛇形换热器（34）的第二液体出口与溴化锂制冷机（63）连接，溴化锂制冷机（63）与水冷交换器（59）连接；

所述溴化锂制冷机（63）包括高温发生器（47）、低温发生器（48）、冷凝器（49）、高温换热器（50）、低温换热器（51）、吸收器（56）和蒸发器（57）；所述高温发生器（47）的换热管进口与蛇形换热器（34）的第二液体出口连接，高温发生器（47）的换热管出口与除氧器（16）的液体进口连接，高温发生器（47）的管壳下部液体出口与高温换热器（50）的换热管进口接，高温换热器（50）的换热管出口通过第一节流阀（52-1）与吸收器（56）的管壳进口连接；所述高温发生器（47）的管壳上部蒸汽出口与低温发生器（48）的换热管进口连接，低温发生器（48）的管壳下部液体出口与低温换热器（51）的换热管进口连接，低温换热器（51）的换热管出口通过第二节流阀（52-2）与吸收器（56）的管壳进口连接；所述低温发生器（48）的换热管出口、管壳上部蒸汽出口与冷凝器（49）的管壳进口连接，冷凝器（49）的管壳出口通过第三节流阀（53）与蒸发器（57）的管壳进口连接，蒸发器（57）的管壳出口与吸收器（56）的管壳进口连接，蒸发器（57）的冷媒水出口通过第一冷水泵（58）与分水箱（44）的进口连接，分水箱（44）的第一出口与水冷交换器（59）的进口连接，水冷交换器（59）的出口与蒸发器（57）的冷媒水进口连接。

2.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：所述吸收器（56）的管壳下部液体出口分别通过高温泵（54）、低温泵（55）与高温换热器（50）的管壳进口、低温换热器（51）的管壳进口连接，高温换热器（50）的管壳出口与高温发生器（47）的管壳进口连接，低温换热器（51）的管壳出口与低温发生器（48）的管壳进口连接。

3.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：所述分水箱（44）的第二出口通过冷水阀（43）与集水包（42）的进口连接，集水包（42）的出口通过第四水泵（41）与混水器（40）的第一进口连接，混水器（40）的第二进口通过第五水泵（39）与第一冷却塔（38）的出口连接，混水器（40）的出口与吸收器（56）的换热管进口连接，吸收器（56）的换热管出口与冷凝器（49）的换热管进口连接，冷凝器（49）的换热管出口与第一冷却塔（38）的进口连接。

4.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：所述除氧器（16）的液体出口与汽包（15）的液体进口连接，汽包（15）的液体出口与翅片管式余热锅炉（14）的液体进口连接，在汽包（15）的液体进口与除氧器（16）的液体出口之间设置第一补水水泵（17-1）；所述除氧器（16）的液体进口通过第二补水水泵（17-2）与水箱（18）连接，除氧器（16）的气体出口与第一分汽缸（19）的进口端连接。

5.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：在所述鳍片管道（20）的出口端设置第四电动多叶蝶阀（21-4）。

6.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：所述热交换冷凝器（32）的冷却水进口通过第三水泵（46）与第二冷却塔（45）的出口连接，第二冷却塔（45）的进口与热交换冷凝器（32）的冷却水出口连接。

7.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：在所述增压风机（35）的出风口与蛇形换热器（34）的烟气进口之间设置第二电动多叶蝶阀（21-2）；所述增压风机（35）的出风口通过管道与鳍片管道（20）的进口端连接，并在增压风机（35）的出风口与鳍片管道（20）的进口端之间设置第三电动多叶蝶阀（21-3）。

8.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：在所述低温钢管道（2）上设置第一电动多叶蝶阀（21-1）。

9.如权利要求1所述的氩氧脱碳转炉烟气余热热电冷三联产及除尘系统，其特征是：在所述屋顶烟罩（1）下方设置烟气导流板排烟罩（8）。