CN201844699U - 一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置 - Google Patents

Abstract

一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，包括燃烧沉降室、高温除尘器、蓄热均温器、热交换器、主风机、排气筒，其特征在于：所述燃烧沉降室通过管道顺序连接高温除尘器、蓄热均温器、热交换器、主风机、排气筒。所述高温除尘器中设置有碳化硅滤芯，所述蓄热均温器包括烟气进口、蓄热体、清灰装置、烟气出口和灰斗，所述蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述蓄热体材质为碳石墨复合材料，所述清灰装置分段布置于蓄热体之间，所述清灰装置为声波清灰。本实用新型由于具有蓄热均温器，对烟气温度削峰填谷，减小温度的波动幅度，提高稳定性。由于余热发电设备放置在除尘器后，热源烟气含尘量低，使设备维护量减小，延长了设备的使用寿命。

Description

一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种余热发电装置，特别涉及一种有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，属于烟气除尘及余热发电技术领域。

背景技术

钢铁工业每年消耗大量能源，冶炼过程中产生的高温烟气和设备散热带走了大量能量。由于电炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在1100℃左右，粉尘浓度达15g/Nm³，小于10um的灰占粉尘总量的70％以上，粉尘量大，并且粘而细。并且烟气温度剧烈波动，含尘量大，普通水列管余热锅炉很难运用于电炉烟气的余热回收。目前，热交换器已经成功运用到电炉的烟气余热回收中，但由于热管的固有缺陷(造价高、不抗冻、不耐高温、使用年限短)，使得热管余热回收装置在钢铁行业的普及还面临很多问题。

由于烟气中含有大量的粉尘，粘而细的粉尘在换热元件上出现积灰、堵塞现象，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。

同时，由于电炉烟气温度波动剧烈，波幅大，余热回收装置就必须设计得足够大，确保高温烟气也能有效冷却。但实际蒸汽产量却远低于余热回收装置的最大蒸发量，出现大马拉小车的局面。这就相对减少了余热回收装置的经济价值，增加了余热回收装置的投资。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，提供一种能够有效降低电炉烟气温度波动幅度的带有蓄热均温器的余热发电装置，该装置不仅能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，拖动除尘风机，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，粉尘排放浓度小于20mg/Nm³。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：其包括燃烧沉降室、高温除尘器、蓄热均温器、热交换器、主风机、排气筒，其特征在于：所述燃烧沉降室通过管道顺序连接高温除尘器、蓄热均温器、热交换器、主风机、排气筒，所述高温除尘器中设置有碳化硅滤芯，所述蓄热均温器包括烟气进口、蓄热体、清灰装置、烟气出口和灰斗，所述蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述蓄热体材质为碳石墨复合材料，所述清灰装置分段布置于蓄热体之间，所述清灰装置为声波清灰。所述热交换器内安装有蒸发器，蒸发器的进口端与工质循环泵的高压出口端连接，蒸发器的出口端经管道后与汽轮机的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机的下部接口通过管道与冷凝器的进气口连接，冷凝器的液相出口通过管道与工质循环泵的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机与三相发电机连接，冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，冷凝器的另一个端部接冷却塔，冷却塔与水泵连接，构成一个回路。

其进一步特征在于：采用R601为循环有机工质。

由于电炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气通过本实用新型的蓄热均温器处理后，烟气温度波动幅度可以大为减少，同时也降低了烟气温度的峰值。经过蓄热均温器的烟气进热交换器，由于烟气温度峰值降低，可以使余热发电装置投资减少；烟气温度波动幅度减少，则有利于提高余热发电装置的稳定性，延长使用寿命；同时，由于本实用新型热交换器放置在除尘器后，热源烟气含尘量低，设备设计制造时可不予考虑，因此可以将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；余热利用设施体积减小，同时维护量减小，也延长了热交换器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。

本实用新型的优点在于：

1.可以缓解烟气温度的骤升骤降；

2.解决热胀冷缩问题；

3.热交换器不积灰，不堵塞；

4.延长设备的使用寿命；

5.提高余热发电装置效率；

6.减少余热发电装置投资；

7.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构示意图。

图中，1.电炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.高温除尘器，5.蓄热均温器，6.烟气进口，7.蓄热体、8.灰斗，9.清灰装置，10.烟气出口，11.热交换器，12.蒸发器，13.低沸点工质汽轮机，14.三相发电机，15.工质循环泵，16.水泵，17.冷凝器，18.冷却塔，19.主风机，20.排气筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型中一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置包括燃烧沉降室3、高温除尘器4、蓄热均温器5、热交换器11、主风机19、排气筒20，其特征在于：所述燃烧沉降室3通过管道顺序连接高温除尘器4、蓄热均温器5、热交换器11、主风机19、排气筒20，所述高温除尘器4中设置有碳化硅滤芯，所述蓄热均温器5包括烟气进口6、蓄热体7、清灰装置9、烟气出口10和灰斗8，所述蓄热体7设置于烟气进口6和烟气出口10之间，所述清灰装置9分段布置于蓄热体7之间，所述蓄热体7材质为碳石墨复合材料，所述清灰装置9为声波清灰。所述热交换器11内安装有蒸发器12，蒸发器12的进口端与工质循环泵15的高压出口端连接，蒸发器12的出口端经管道后与低沸点工质汽轮机13的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机13的下部接口通过管道与冷凝器17的进气口连接，冷凝器17的液相出口通过管道与工质循环泵15的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机13与三相发电机14连接，冷凝器17的一个端部法兰接口与水泵16连接，冷凝器17的另一个端部接冷却塔18，冷却塔18与水泵16连接，构成一个回路。

所述低沸点工质为R601，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为3.5MPa，膨胀做功后的工质压力为0.95MPa时，系统输出电功率为2500KW，朗肯循环效率为13.5％，系统排出的烟气温度为80℃。

采用先除尘后余热回收装置，即先将高温含尘烟气进入碳化硅滤芯除尘器净化，除尘器中的碳化硅滤芯，一般能够承受1100℃左右的长期工作温度，最高能承受1200℃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小于20mg/Nm3成为洁净烟气，余热发电装置不需要处理灰尘的堵塞、清灰等问题。

本实用新型的工作过程：150t/h电炉1烟气流量25×104Nm3/h，温度1100℃，含尘浓度10g/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，由燃烧沉降室3出来的烟气进入高温除尘器4，经除尘后粉尘浓度小于20mg/Nm3。然后高温烟气与蓄热均温器5的蓄热体7进行热交换后，进入热交换器11中，温度降至80℃左右，由主风机19压入排气筒20排入大气。同时，低沸点工质通过工质泵15驱动，先在安装于热交换器内的蒸发器12中吸收烟气余热载体的热量，变成饱和蒸汽，通过调压阀后，工质蒸汽在低沸点工质汽轮机13内膨胀做功，并带动三相发电机14发电。从低沸点工质汽轮机13排出的工质蒸汽由冷凝器17冷凝为饱和液体，再由工质泵15将工质液体加压后送入蒸发器12中，开始新一轮循环。从冷凝器17出来的循环水，通过冷却塔18冷却，经水泵16送入冷凝器17中，开始新一轮循环。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。

由于蓄热均温器5可对烟气温度削峰填谷，降低烟气的最高温度、减小烟气温度的波动幅度，缓解烟气温度的骤升骤降，因而可减少余热发电装置的投资，提高余热发电装置的稳定性，并可安全地配置各类余热发电设备。

该装置的最大特点是采用低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收电炉烟气的余热。以150t/h炼钢电炉余热发电及除尘工艺为例，本实用新型装置与常规装置比较，说明如下：

注：按年工作330日计算。

由此可见，本实用新型烟尘排放浓度低，装置投资低、运行能耗低，净化效果好。

本实用新型可最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，还能达到好的环保效果。

Claims (5)

1.一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，包括燃烧沉降室、高温除尘器、蓄热均温器、热交换器、主风机、排气筒，其特征在于：所述燃烧沉降室通过管道顺序连接高温除尘器、蓄热均温器、热交换器、主风机、排气筒。

2.根据权利要求1所述的一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，其特征在于：所述高温除尘器中设置有碳化硅滤芯。

3.根据权利要求1所述的一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，其特征在于：所述蓄热均温器包括烟气进口、蓄热体、清灰装置、烟气出口和灰斗，所述蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述清灰装置分段布置于蓄热体之间。

4.根据权利要求3所述的一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，其特征在于：所述蓄热体材质为碳石墨复合材料。

5.根据权利要求3所述的一种带有蓄热均温器的电炉烟气余热发电装置，其特征在于：所述清灰装置为声波清灰。

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