CN202470793U - 矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备 - Google Patents

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Abstract

矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括沉降室、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温蓄热室、主风机、排气筒，其特征在于：所述沉降室通过管道顺序连接高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温蓄热室、主风机、排气筒。所述高温热管蒸发器通过管道连接汽包，汽包连接蒸汽蓄热器。所述布袋除尘器中设置有碳钨复合材料滤芯。所述中低温蓄热室内装有换热器，换热器一端与工质循环泵连接，另一端与汽轮机连接，汽轮机一端与冷凝器连接，另一端与发电机连接。其特征在于：采用R141B为循环有机工质。本实用新型可实现矿热炉烟气余热梯级利用，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，装置投资低、运行能耗低。

Description

矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备
所属技术领域
本实用新型涉及一种余热利用装置，特别涉及矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，属于烟气除尘及余热利用技术领域。
背景技术
矿热炉烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在700℃左右，粉尘浓度达15g/Nm3，小于5um的灰占粉尘总量的90％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、喷雾冷却换热等)后除尘的方法。上述方法存在诸多缺点：
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。
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
本实用新型针对现有技术中存在的问题，提供一种矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，该专用设备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，达到好的环保效果，并且不影响矿热炉生产的稳定和连续，还能得到很好的除尘效果，排放的粉尘浓度10mg/Nm3。
本实用新型所采用的技术方案如下：矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温蓄热室、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热管蒸发器、布袋除尘器、中低温蓄热室、主风机、排气筒。所述高温热管蒸发器通过管道连接汽包，汽包通过管道连接蒸汽蓄热器。所述布袋除尘器中设置有碳钨复合材料滤芯。所述中低温蓄热室内安装有一次表面换热器，一次表面换热器的进口端与工质循环泵的高压出口端连接，一次表面换热器的出口端经管道后与低沸点工质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管壳式冷凝器的进气口连接，管壳式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，管壳式冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，管壳式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R141B为循环有机工质。
由于矿热炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气经过本实用新型的高温热管蒸发器换热后，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，烟气由高温变为中低温烟气，进入中低温蓄热室，经过一次表面换热器换热，再通过低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收矿热炉中低温烟气的余热，实现矿热炉烟气余热梯级利用。
由于本实用新型余热发电设备放置在布袋除尘器后，热源烟气含尘量低，因此可以将中低温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，也延长了一次表面换热器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点、经济效果：
1.采用高温热管蒸发器来回收矿热炉高温烟气的余热、低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收矿热炉中低温烟气的余热，实现矿热炉烟气余热梯级利用；
2.一次表面换热器不积灰，不堵塞，换热效率提高8～9倍；
3.省掉了一次表面换热器的吹灰系统，从而降低了造价及运行费用；
4.采用碳钨复合材料滤芯除尘器，排放浓度10mg/Nm3；
5.应用范围广，矿热炉除尘余热发电都可采用。
附图说明
图1是本实用新型的装置结构示意图。
图中，1.矿热炉，2.四孔水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.高温热管蒸发器，5.布袋除尘器，6.中低温蓄热室，7.主风机，8.排气筒，9.汽包，10.蒸汽蓄热器，11.一次表面换热器，12.低沸点工质汽轮机，13.三相发电机，14.工质循环泵，15.水泵，16.管壳式冷凝器，17.冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型中矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括燃烧沉降室3、高温热管蒸发器4、布袋除尘器5、中低温蓄热室6、主风机7、排气筒8，其特征在于：所述燃烧沉降室3通过管道顺序连接高温热管蒸发器4、布袋除尘器5、中低温蓄热室6、主风机7、排气筒8。所述高温热管蒸发器4通过管道连接汽包9，汽包9通过管道连接蒸汽蓄热器10。所述布袋除尘器5中设置有碳钨复合材料滤芯。所述中低温蓄热室6内安装有一次表面换热器11，一次表面换热器11的进口端与工质循环泵14的高压出口端连接，一次表面换热器11的出口端经管道后与低沸点工质汽轮机12的上部法兰接口连接，低沸点工质汽轮机12的下部接口通过管道与管壳式冷凝器16的进气口连接，管壳式冷凝器16的液相出口通过管道与工质循环泵14的低压进口端连接，低沸点工质汽轮机12与三相发电机13连接，管壳式冷凝器16的一个端部法兰接口与水泵15连接，管壳式冷凝器16的另一个端部接冷却塔17，冷却塔17与水泵15连接，构成一个回路。
所述低沸点工质为R141B，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为1.95MPa，膨胀做功后的工质压力为0.25MPa时，系统输出电功率为1000KW，朗肯循环效率为22.5％，系统排出的烟气温度为80℃。
采用先除尘后余热发电装置，即先将高含尘烟气进入碳钨滤芯除尘器净化，除尘器中的碳钨滤芯，一般能够承受350℃左右的长期工作温度，最高能承受400℃的高温，且能承受大颗粒的冲刷，因此可以直接净化烟气，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，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：30000KVA矿热炉排烟量25×104/Nm3/h，温度700℃，含尘浓度15g/Nm3由炉内排出，经水冷烟道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热管蒸发器4，汽包9中的水在高温热管蒸发器4中吸收高温烟气余热后产生蒸汽进入汽包9，汽包9中的蒸汽通过管道进入蒸汽蓄热器10，经调节后外供稳定、连续、参数符合用户要求的蒸汽用于发电。通过高温热管蒸发器4换热后，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，烟气由高温变为中低温烟气，再进入布袋除尘器5，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm3，然后进入中低温蓄热室6中，烟气放出热量，温度降至80℃，由主风机7压入排气筒8排入大气。同时，低沸点工质通过工质泵14驱动，先在安装于中低温蓄热室6内的一次表面换热器11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12内膨胀做功，并带动三相发电机13发电。从低沸点工质汽轮机12排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器16冷凝为饱和液体，再由工质泵14将工质液体加压后送入一次表面换热器11中，开始新一轮循环。从管壳式冷凝器16出来的循环水，通过冷却塔17冷却，经水泵15送入管壳式冷凝器16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，经过调压后并入厂内电网，或直接送给用电设备使用。
该设备的最大特点是首先采用高温热管蒸发器来回收矿热炉高温烟气的余热产生蒸汽发电、再采用先除尘后有机朗肯循环余热发电来回收矿热炉中低温烟气的余热，实现矿热炉高含尘烟气余热梯级利用。以30000KVA矿热炉余热利用及除尘工艺为例，本实用新型装置与常规装置比较，说明如下：
Figure BSA00000683488200051
注：按年工作330日计算。
由此可见，本实用新型可实现矿热炉高含尘烟气余热梯级利用，最大限度地回收矿热炉高含尘烟气中的热能转化为高品位电能，一次表面换热器无须卸灰、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，并且不影响矿热炉生产的稳定和连续，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 (5)

1.矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、高温热管蒸发器、布袋除尘器、中低温蓄热室、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热管蒸发器、布袋除尘器、中低温蓄热室、主风机、排气筒。
2.根据权利要求1所述的矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于：所述高温热管蒸发器通过管道连接汽包，汽包通过管道连接蒸汽蓄热器。
3.根据权利要求1所述的矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于：所述布袋除尘器中设置有碳钨复合材料滤芯。
4.根据权利要求1所述的矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于：所述中低温蓄热室内安装有一次表面换热器，一次表面换热器的进口端与工质循环泵的高压出口端连接，一次表面换热器的出口端经管道后与低沸点工质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管壳式冷凝器的进气口连接，管壳式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，管壳式冷凝器的一个端部法兰接口与水泵连接，管壳式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。
5.根据权利要求4所述的矿热炉高含尘烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于：采用R141B为循环有机工质。
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