专利名称：冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种余热利用装置，特别涉及冶金炉高温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：
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。由于冶金炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在1050°C左右，粉尘浓 度达15g/Nm3，小于8um的灰占粉尘总量的65%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冶金炉烟气的余热回收。目前，热管 式换热器已经成功运用到冶金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，由于冶金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冶金炉烟气温度 的余热梯级利用装置，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 5mg/Nm3。本实用新型所采用的技术方案如下冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设 备，包括燃烧沉降室、高温等流速直管板蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、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等流速直管板蒸发器、中低温余热 交换室、除尘器、主风机、排气筒，所述高温等流速直管板蒸发器通过管道连接汽包，汽包通 过管道连接蒸汽蓄热器。所述中低温余热交换室内安装有分离套管式换热器，分离套管式 换热器的进口端与工质循环泵的高压出口端连接，分离套管式换热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R236EA为循环有机工质。由于冶金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等流遝息営攸蒸友器怏热后，烟气温度汲动幅度n」以大为減少，冋时也降低J烟气温度的 峰值，烟气由高温变为中低温烟气，再进入分离套管式换热器，可通过低沸点工质有机朗肯 循环余热发电来回收冶金炉中低温烟气的余热，实现冶金炉烟气余热梯级利用。本实用新型的优点在于1.采用高温等流速直管板蒸发器来回收冶金炉高温烟气的余热、低沸点工质有机 朗肯循环余热发电来回收冶金炉中低温烟气的余热，实现冶金炉烟气余热梯级利用；2.可以缓解烟气温度的骤升骤降，解决热胀冷缩问题；3. 一次表面蒸发器不积灰，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。
图1为本实用新型的装置结构示意图。图中，1.冶金炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.高温等流速直管板蒸发器，5.中 低温余热交换室，6.除尘器，7.主风机，8.排气筒，9.汽包，10.蒸汽蓄热器，11.分离套管 式换热器，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
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型中冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备包括燃烧沉降室3、 高温等流速直管板蒸发器4、中低温余热交换室5、除尘器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等流速直管板蒸发器4、中低温余热交换室5、 除尘器6、主风机7、排气筒8，所述高温等流速直管板蒸发器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。所述中低温余热交换室5内安装有分离套管式换热器11， 分离套管式换热器11的进口端与工质循环泵14的高压出口端连接，分离套管式换热器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R236EA，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为1. 9MPa，膨胀做 功后的工质压力为0. 29MPa时，系统输出电功率为1500KW，朗肯循环效率为20. 5%，系统排 出的烟气温度为80°C。本实用新型的工作过程150t/h冶金炉1烟气流量36X 104Nm3/h，温度1050°C，含 尘浓度15g/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等流速直管板蒸发器 4，汽包9中的水在高温等流速直管板蒸发器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。通过高温等流速直管板蒸发器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，再进入中低温余热交换室 5中，烟气放出热量，温度降至80°C，进入除尘器6，经除尘后粉尘浓度5mg/Nm3，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，先在安装于中低温余热交换 室5内的分离套管式换热器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 加压后送入分离套管式换热器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采用高温等流速直管板蒸发器来回收冶金炉高温烟气的余 热产生蒸汽发电、再采用低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收冶金炉中低温烟气的余 热，实现冶金炉烟气余热梯级利用。以150t/h冶金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
权利要求1.冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、高温等流速直管板蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、主风机、排气筒，其特征在干所述燃烧沉降室通过管道顺序连接高温等流速直管板蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、主风机、排气筒。
2.根据权利要求I所述的冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于所述高温等流速直管板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I所述的冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在干所述中低温余热交换室内安装有分离套管式换热器，分离套管式换热器的进ロ端与エ质循环泵的高压出口端连接，分离套管式换热器的出口端经管道后与汽轮机的上部法兰接ロ连接，低沸点エ质汽轮机的下部接ロ通过管道与管壳式冷凝器的进气ロ连接，管壳式冷凝器的液相出口通过管道与エ质循环泵的低压进ロ端连接，低沸点エ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ロ与水泵连接，管壳式冷凝器的另ー个端部接冷却塔，冷却塔与水泵连接，构成ー个回路。
4.根据权利要求3所述的冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备，其特征在于采用R236EA为循环有机エ质。
专利摘要冶金炉高温烟气余热梯级利用及除尘专用设备，包括燃烧沉降室、高温等流速直管板蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、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等流速直管板蒸发器、中低温余热交换室、除尘器、主风机、排气筒。所述高温等流速直管板蒸发器通过管道连接汽包，汽包连接蒸汽蓄热器。所述中低温余热交换室内装有换热器，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R236EA为循环有机工质。本实用新型可实现冶金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。
文档编号F22B1/18GK202470792SQ201220093168
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者王正新 申请人:王正新