专利名称：电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法
技术领域：
本发明涉及电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，具体地说是能最大 限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，又能改善除尘能力，属于电炉除尘技术领域。
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°c左右，粉尘浓度 达18g/Nm3，小于Sum的灰占粉尘总量的75%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，热管式 换热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
针对上述问题，本发明提供了电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法， 通过该方法不仅能有效降低电炉烟气温度波动幅度，同时也降低了烟气温度的峰值，高效 地冷却高温烟气，还能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，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，排放的粉尘浓度9mg/Nm3，并且不影响电 炉生产的稳定和连续。
本发明所采用的技术方案如下
电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于本发明电炉内排 烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进入燃烧沉降室，使烟气中 的一氧化碳气体充分燃烬，调节控制沉降室的烟气温度900°C，经过燃烧沉降室的烟气进入 蓄热均温器，通过蓄热均温器中碳铝复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气 进入余热交换室，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至120°C左右，然后烟气进入布袋 除尘器，经除尘后粉尘浓度9mg/Nm3，由主风机压入排气筒排入大气。同时，低沸点有机工 质通过工质循环泵驱动，在一次表面蒸发器中吸收烟气的热量，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内膨胀做功，并带动三相发电机发电。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。从 低沸点工质汽轮机排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器冷凝为饱和液体，再由工质泵将工质液体加压后送入一次表面蒸发器中，开始新一轮循环。从冷却塔过来的循环水通过循环水泵 驱动，进入管壳式冷凝器中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔内，放出热量，变成 低温水，开始新一轮循环。
其进一步特征在于本发明采用R123为循环有机工质。
本发明的有益效果是由于电炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气通过 本发明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余热交换室，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； 由于烟气的排放温度可以维持在120°C，布袋除尘器中的滤料可选用价格最低的常温布袋， 降低了投资及运行费用；排放浓度低，可以确保排放粉尘浓度10mg/Nm3，达到节能环保生产 的目的。
本发明与已有技术相比具有以下优点
1、可以缓解烟气温度的骤升骤降；
2、解决热胀冷缩问题；
3、延长设备的使用寿命；
4、提高余热发电装置效率；
5、减少余热发电装置投资；
6、可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。
图1是实现本发明电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法的工艺流程 图。
图中，1.电炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.蓄热均温器，5.烟气进口，6.碳铝 复合材料蓄热体，7.灰斗，8.声波清灰装置，9.烟气出口，10.余热交换室，11. 一次表面蒸 发器，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，18.除尘器，19.主风机，20.排气筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述
如图1所示本发明电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法步骤如下 100t/h电炉I烟气流量28X 104Nm3/h，温度1100°C，含尘浓度18g/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， 调节控制沉降室的烟气温度900°C，由燃烧沉降室3出来的烟气进入蓄热均温器4，通过蓄 热均温器4中碳铝复合材料蓄热体6对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入余热交换室 10中，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至120°c，进入除尘器18，经除尘后粉尘浓度 9mg/Nm3,由主风机19压入排气筒20排入大气。同时，低沸点有机工质通过工质泵14驱动， 先在安装于余热交换室内的一次表面蒸发器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。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。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蒸发器11中，开始新一轮循环。从冷却塔17过来的循环水通过循环水泵15驱动，进入管壳式冷凝器16中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔17内，放出热量，变成低温水，开始新一轮循环。
所述蓄热均温器4包括烟气进口 5、碳铝复合材料蓄热体6、声波清灰装置8、烟气出口 9和灰斗7，所述碳铝复合材料蓄热体6设置于烟气进口 5和烟气出口 9之间，所述声波清灰装置8分段布置于碳铝复合材料蓄热体6之间。
所述低沸点工质为R123，进入低沸点工质汽轮机的工质压力为2. 8MPa，膨胀做功后的工质压力为O. 35MPa时，系统输出电功率为3000KW，朗肯循环效率为17. 5%，系统排出的烟气温度为120°C。
由于蓄热均温器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。
本发明的最大特点是采用蓄热均温器，当烟气通过本发明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，可最大限度地回收烟气中的热能转化为闻品位电能。
以100t/h炼钢电炉余热回收及除尘工艺为例，本发明方法与常规方法比较，说明如下
权利要求
1.电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于本发明电炉内排烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，燃烧一氧化碳气体后进入燃烧沉降室，使烟气中的一氧化碳气体充分燃烬，调节控制沉降室的烟气温度900°c，经过燃烧沉降室的烟气进入蓄热均温器，通过蓄热均温器中碳铝复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入余热交换室，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至120°C左右，然后烟气进入布袋除尘器，经除尘后粉尘浓度9mg/Nm3，由主风机压入排气筒排入大气。同时，低沸点有机工质通过工质循环泵驱动，在一次表面蒸发器中吸收烟气的热量，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内膨胀做功，并带动三相发电机发电。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。从低沸点工质汽轮机排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器冷凝为饱和液体，再由工质泵将工质液体加压后送入一次表面蒸发器中，开始新一轮循环。从冷却塔过来的循环水通过循环水泵驱动，进入管壳式冷凝器中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔内，放出热量，变成低温水，开始新一轮循环。
2.根据权利要求1所述的电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于采用R123为循环有机工质。
全文摘要
电炉高温交变烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于电炉内排烟气排出，经水冷滑套混入冷风后进入燃烧沉降室，经过燃烧沉降室的烟气进入蓄热均温器，经过蓄热均温的烟气进入余热交换室，烟气放出热量，然后烟气进入布袋除尘器，经除尘后由主风机压入排气筒排入大气。同时，有机工质通过工质泵，在蒸发器中吸收热量，变成蒸汽，工质蒸汽在汽轮机内膨胀做功，带动发电机发电。从低沸点工质汽轮机排出的工质蒸汽由冷凝器冷凝为饱和液体，由工质泵将工质液体加压后送入蒸发器中，开始新一轮循环。其特征在于采用R123为循环有机工质。本发明采用蓄热均温器，降低烟气的波动幅度和峰值，将热能转化为高品位电能，装置投资低、运行能耗低。
文档编号F01D15/10GK103017550SQ20111028952
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者陆耀忠 申请人:无锡市东优环保科技有限公司