高炉煤气回收利用系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高炉煤气回收利用系统，该系统包括干式袋式除尘装置、有机朗肯循环发电装置、多级压缩机装置和燃气蒸汽联合循环发电装置，所述有机朗肯循环发电装置包括蒸发器、膨胀透平机和发电机，所述蒸发器的工质入口与所述膨胀透平机的工质出口通过管道连通，所述蒸发器的工质出口与所述膨胀透平机的工质入口通过管道连通，所述发电机连接所述膨胀透平机的输出端；所述干式袋式除尘装置、蒸发器、多级压缩机装置和燃气蒸汽联合循环发电装置通过管道依次连接。本发明的高炉煤气回收利用系统，充分利用了高炉煤气的温度和压力，提高了高炉煤气的回收利用效率。
【专利说明】
高炉煤气回收利用系统
技术领域
[0001]本发明涉及高炉煤气回收领域;具体地说，本发明涉及一种高炉煤气回收利用系统。
【背景技术】
[0002]高炉煤气为高炉炼铁过程中产生的副产品，其主要成分中可燃成分含量约占20?30%左右，热值较低，且含尘量较大。由于高炉煤气是冶金废气中排放量最大的废气，除了用作冶金企业的自用燃气直接燃烧之外，也发展出许多回收利用高炉煤气的途径。
[0003]在这些途径中比较常见的，高炉煤气余压回收透平发电装置(Top Gas PressureRecovery Turbine，TRT)是利用高炉预定煤气压力能和气体显热，把煤气导入膨胀透平对外做功，并将透平与发电机连接，通过透平机将高炉煤气压力能和部分热能转换为机械能再转化为电能，构成高炉煤气顶压回收透平发电装置。经过余压回收的高炉煤气还可以进入燃气蒸汽联合循环发电进行燃烧发电，如专利文献CN102703628A公开的一种高炉煤气循环综合利用装置的使用方法，该方法将高炉炉顶排出的高炉煤气，经原始高炉煤气管道由下部进入干法袋式脉冲除尘装置过滤;经高压净高炉煤气管道进入TRT降温降压，由低压高炉煤气管道导出；部分高炉煤气经高炉热风炉导入高炉煤气管道进入高炉热风炉装置，完成加热工艺，剩余部分进入燃气蒸汽联合循环发电装置回收余热余压。
[0004]但采用上述方法进行干法除尘以后，气体中剩余的颗粒会在TRT中的透平叶片上沉积，该沉积会对TRT设备造成极大的潜在隐患，会造成设备运行不稳定，降低了系统稳定性。因此多数TRT降压发电设备均要求在其前端加入额外的湿式除尘设备以保证TRT设备能定期清除气体中的杂质颗粒在叶片上的沉积。但是，由于湿式除尘设备的存在，会同时降低高炉煤气的温度和压力，这也会造成燃气蒸汽联合发电装置效率降低，使得高炉煤气的回收效率降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高炉煤气回收利用系统，充分利用高炉煤气的温度和压力，提高高炉煤气的回收效率。
[0006]为实现上述目的，本发明的高炉煤气回收利用系统，包括干式袋式除尘装置、有机朗肯循环发电装置、多级压缩机装置和燃气蒸汽联合循环发电装置，所述有机朗肯循环发电装置包括蒸发器、膨胀透平机和发电机，所述蒸发器的工质入口与所述膨胀透平机的工质出口通过管道连通，所述蒸发器的工质出口与所述膨胀透平机的工质入口通过管道连通，所述发电机连接所述膨胀透平机的输出端;所述干式袋式除尘装置、蒸发器、多级压缩机装置和燃气蒸汽联合循环发电装置通过管道依次连接。
[0007]优选地，所述多级压缩机装置包括至少两个压缩机，每两个压缩机之间设置有级间换热器。
[0008]优选地，所述级间换热器的工质入口与所述蒸发器的工质入口连通，所述级间换热器的工质出口与所述蒸发器的工质出口连通。
[0009]本发明的高炉煤气回收利用系统，通过使用有机朗肯循环发电装置的蒸发器进行换热，保持其压力，并通过多级压缩机装置进行增压升温，极大的提高燃气蒸汽联合循环发电装置的效率，同时将蒸发器进行换热的能量通过有机朗肯循环发电装置进行发电，进一步提高了高炉煤气回收利用率。而且整个系统不含水分，提高了整体系统的效率。本发明的高炉煤气回收利用系统，充分利用了高炉煤气的温度和压力，提高了高炉煤气的回收利用效率。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的高炉煤气回收利用系统的示意图。
【具体实施方式】
[0011]参见图1，本发明的高炉煤气回收利用系统，包括干式袋式除尘装置1、有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)发电装置2、多级压缩机装置3和燃气蒸汽联合循环发电装置4。
[0012]所述有机朗肯循环发电装置2包括蒸发器21、膨胀透平机22和发电机23，所述蒸发器21的工质入口与所述膨胀透平机22的工质出口通过管道连通，所述蒸发器21的工质出口与所述膨胀透平机22的工质入口通过管道连通，所述发电机23连接所述膨胀透平机22的输出端。
[0013]所述干式袋式除尘装置1、蒸发器21、多级压缩机装置3和燃气蒸汽联合循环发电装置4通过管道依次连接。
[0014]所述燃气蒸汽联合循环发电装置4包括燃气蒸汽联合循环机组41和由所述燃气蒸汽联合循环机组41驱动的第二发电机42构成，经过多级压缩机装置3增压达到要求参数的煤气进入燃气蒸汽联合循环机组41中的燃气轮机机组进行燃烧，进行充分燃烧并产生高温烟气，推动燃气轮机转动进而发电，而后排出的高温烟气进入后续蒸汽回收装置，产生蒸汽后进入蒸汽轮机，带动第二发电机42旋转发电。经过所述燃气蒸汽联合循环发电装置4的高炉煤气烟气经过净化处理(未示出)，排放到大气中。所述燃气蒸汽联合循环发电装置4构成为已知技术，这里不再赘述。
[0015]采用本发明的高炉煤气回收利用系统，高温高压带杂质的高炉煤气经过干法袋式除尘装置I的过滤，去除所含的杂质后进入有机朗肯循环发电装置2的蒸发器21，高炉煤气经过蒸发器21的降温后，压力维持不变，此状态下的高炉煤气进入多级压缩机装置3进行增压后，进入燃气蒸汽联合循环发电装置4进行发电。除尘后的高炉煤气，经过有机朗肯循环发电装置2的蒸发器21，进行换热，过程中高炉煤气压力不变，温度根据有机朗肯循环的设计需要进行设计，同时应满足多级压缩机装置3入口温度的限制。经过蒸发器21进行换热的有机工质，由初始的低温液态工质变为高温高压的有机工质气体，进入膨胀透平机22进行做功，驱动发电机23进行发电，同时经过膨胀透平机22的高温高压有机工质重新变为低温液态有机工质，进入蒸发器21再次进行换热过程。
[0016]在多级压缩机装置3的出口满足进入所述燃气蒸汽联合循环发电装置4的压力要求，同时高炉煤气温度也得到了提升，高温、高压的高炉煤气可以进一步提高所述燃气蒸汽联合循环发电装置4的效率。燃气蒸汽联合循环发电装置4的第二发电机42也可以为多级压缩机装置3提供驱动电源，可进一步提高能源转换效率，并同时减少设备投入。同样，有机朗肯循环发电装置2的发电机23也可以为多级压缩机装置3提供驱动电源，或另作他用。
[0017]所述多级压缩机装置3包括至少两个压缩机31，每两个压缩机31之间设置有级间换热器32，级间换热器32对压缩机31排出的煤气进行降温。经过上一级加压的煤气进入级间换热器32进行降温，然后再进入下一级压缩机进行增压，从而大大提高下一级压缩机效率。所述级间换热器32的工质入口与所述蒸发器21的工质入口连通，所述级间换热器32的工质出口与所述蒸发器21的工质出口连通，使得级间换热器32能够与蒸发器21—起为有机朗肯循环发电装置2中循环的有机工质换热，提高换热效率。所述级间换热器32交换的热能会使有机朗肯循环发电装置2中循环的有机工质进行相变，由低温低压液体有机工质相变为高温高压的气态有机工质，与有机朗肯循环发电装置2中的蒸发器21中已经由低温低压液态有机工质相变为高温高压气态有机工质进行汇合，共同驱动膨胀透平机22，发电机23由膨胀透平机22驱动进行发电。
[0018]本发明的高炉煤气回收利用系统，通过使用有机朗肯循环发电装置2，将高温高压的高炉煤气进行换热过程，经过换热的高炉煤气进行了降温，但是其压力没有降低。在此状态下的高炉煤气，对多级压缩机装置3而言是处在非常高的压缩效率上，提高了压缩机的整体效率。同时，由于压缩机在压缩过程中会对高炉煤气进行升温，级间换热器32对已经升温的高炉煤气进行降温，提高压缩机的整体效率后，压缩机末级不带后冷却器，经过最后压缩机末级压缩的高炉煤气重新变为高温状态，同时压力也满足了燃气蒸汽联合循环发电装置4的入口压力要求。入口温度的提高，可以极大的提高燃气蒸汽联合循环发电装置4的效率。
[0019]以上【具体实施方式】仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种高炉煤气回收利用系统，其特征在于，包括干式袋式除尘装置、有机朗肯循环发电装置、多级压缩机装置和燃气蒸汽联合循环发电装置， 所述有机朗肯循环发电装置包括蒸发器、膨胀透平机和发电机，所述蒸发器的工质入口与所述膨胀透平机的工质出口通过管道连通，所述蒸发器的工质出口与所述膨胀透平机的工质入口通过管道连通，所述发电机连接所述膨胀透平机的输出端； 所述干式袋式除尘装置、蒸发器、多级压缩机装置和燃气蒸汽联合循环发电装置通过管道依次连接。2.如权利要求1所述的高炉煤气回收利用系统，其特征在于，所述多级压缩机装置包括至少两个压缩机，每两个压缩机之间设置有级间换热器。3.如权利要求2所述的高炉煤气回收利用系统，其特征在于，所述级间换热器的工质入口与所述蒸发器的工质入口连通，所述级间换热器的工质出口与所述蒸发器的工质出口连通。
【文档编号】C21B5/06GK106048118SQ201610697669
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月19日
【发明人】斯蒂芬·铂森
【申请人】阿特拉斯·科普柯（上海）工艺设备有限公司