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1、(10)申请公布号 CN 103134331 A(43)申请公布日 2013.06.05CN103134331A*CN103134331A*(21)申请号 201110371600.5(22)申请日 2011.11.22F27D 17/00(2006.01)F01K 27/00(2006.01)F01D 15/10(2006.01)(71)申请人无锡市东优环保科技有限公司地址 214181 江苏省无锡市前洲街道堰玉中路99号(72)发明人陆耀忠(54) 发明名称半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法(57) 摘要半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，其特征在于：半密闭电炉烟气。
2、由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，然后进入燃烧沉降室，再进入高温除尘器，经除尘后，通过陶瓷材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入集气室中，完成热交换，由主风机压入排气筒排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵驱动，进入安装于集气室的换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物。有机工质液体，吸收汽水混合物的热量，在多级有机透平内膨胀做功，带动发电机发电。所述高温除尘器中设置有碳化硅复合材料滤芯。采用R114为循环有机工质。本发明具有削峰填谷，减小温度的波动幅度，又能最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图1页(19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图1页(10)申请公布号 CN 103134331 ACN 103134331 A1/1页21.半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，其特征在于：本发明半密闭电炉烟气由第四孔排出，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；燃烧沉降室的作用是：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750，由燃烧沉降室出来的烟气进入高温除尘器，经除尘后粉尘浓度8mg/Nm3。通过蓄热均温器中陶瓷材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入集气室中，高温烟气放出热量，。
4、完成热交换，温度降至80，由主风机压入排气筒排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵驱动，进入安装于集气室内的分离式热管换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物(温度150)，汽水混合物在自然循环力推动下进入高压级蒸发器中放出热量，温度降至120，然后进入中压级蒸发器中放出热量，温度降至90，再进入低压级蒸发器中放出热量，温度降至60，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环。同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵的驱动，先在低压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成低压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵加压后，进入中压级蒸发器中吸收余热。
5、载体的热量，变成中压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平的中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵加压后，进入高压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成高压级工质蒸汽；经管道进入带补汽口有机透平的高压进汽缸，工质蒸汽在多级有机透平内膨胀做功，并带动三相发电机发电。从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由冷凝器冷凝为饱和液体，再由低压级工质加压泵将工质液体加压后送入低压级蒸发器中，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，进入铜肋板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。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。
6、，或直接送给用电设备使用。2.根据权利要求1所述的半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，其特征在于：所述高温除尘器中设置有碳化硅复合材料滤芯。3.根据权利要求1所述的半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，其特征在于：采用R114为循环有机工质。权 利 要 求 书CN 103134331 A1/4页3半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法技术领域0001 本发明涉及一种半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，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，属于半密闭电炉除尘技术领域。背景技术0002 钢铁工业每年消耗大量能源，冶炼过程。
7、中产生的高温烟气和设备散热带走了大量能量。由于半密闭电炉炼钢烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在1200左右，粉尘浓度达35g/Nm3，小于5um的灰占粉尘总量的80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半密闭电炉烟气的余热回收。目前，热管换热器已经成功运用到半密闭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。0003 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。
8、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。0004 同时，由于半密闭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0005 针对上述问题，本发明提供了半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，通过该方法不仅能有效降低半密闭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。
9、好的除尘效果，排放的粉尘浓度8mg/Nm3，并且不影响半密闭电炉生产的稳定和连续。0006 本发明所采用的技术方案如下：0007 半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，其特征在于：本发明半密闭电炉烟气由第四孔排出，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；燃烧沉降室的作用是：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750，由燃烧沉降室出来的烟气进入高温除尘器，经除尘后粉尘浓度8mg/Nm3。通过蓄热均温器中陶瓷材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入集气室中，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至80。
10、，由主风机压入排气筒排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵驱动，进入安装于集气室内的分离式热管换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物(温度150)，汽水混合物在自然循环说 明 书CN 103134331 A2/4页4力推动下进入高压级蒸发器中放出热量，温度降至120，然后进入中压级蒸发器中放出热量，温度降至90，再进入低压级蒸发器中放出热量，温度降至60，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环。0008 同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵的驱动，先在低压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成低压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵。
11、加压后，进入中压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成中压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平的中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵加压后，进入高压级蒸发器中吸收余热载体的热量，变成高压级工质蒸汽；经管道进入带补汽口有机透平的高压进汽缸，工质蒸汽在多级有机透平内膨胀做功，并带动三相发电机发电。从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由冷凝器冷凝为饱和液体，再由低压级工质加压泵将工质液体加压后送入低压级蒸发器中，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，进入铜肋板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。系统发出的电能为三相交流电，额定电压为。
12、380V，可经过调压后并入厂内电网，或直接送给用电设备使用。0009 其进一步特征在于：采用R114为循环有机工质。0010 本发明的有益效果是：由于半密闭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换热器，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，由于本发明的换热器放置在除尘器后，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。
13、设施体积减小，同时维护量减小，也延长了换热器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。0011 该发电装置与单级单压有机朗肯循环最大的区别在于，该发电装置在有机工质高、中、低蒸发器里采用多级蒸发的措施，利用热水的低温段(进口90，出口60)加热工质产生低压工质蒸汽，进入有机透平的低压补汽口膨胀做功；利用热水的中温段(进口120，出口90)加热工质产生中压工质蒸汽，进入有机透平的中压补汽口膨胀做功；利用饱和水蒸汽的高温段(进口150，出口120)加热工质产生高压工质蒸汽，进入有机透平的高压缸膨胀做功；实现余热流对有机工质的梯级分压加热，这样就在各级受热面中减少了余热流与工质间的传热温差的不均衡性，降低了由于。
14、温差传热不可逆损失带来的熵增，可在单级蒸发有机朗肯循环热效率的基础上提高1020，降低了烟气的排放温度，减少了热污染。0012 本发明的优点在于：0013 1.可以缓解烟气温度的骤升骤降；0014 2.解决热胀冷缩问题；0015 3.换热器不积灰，不堵塞；0016 4.延长设备的使用寿命；0017 5.提高余热发电装置效率1020；0018 6.减少余热发电装置投资；0019 7.可以减少混入冷风量，节约除尘能耗。说 明 书CN 103134331 A3/4页5附图说明0020 图1是实现本发明半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法的工艺流程图。0021 图1中：1.半密闭电炉，2.水。
15、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.陶瓷材料蓄热体，8.灰斗，9.激波清灰装置，10.烟气出口，11.集气室，12.分离式热管换热器，13.主风机，14.排气筒，15.换热器给水泵，16.循环水池，17.低压级蒸发器，18.中压级蒸发器，19.高压级蒸发器，20.低压级工质加压泵，21.中压级工质加压泵，22.高压级工质加压泵，23.带补汽口有机透平，24.三相发电机，25.循环水泵，26.铜肋板式冷凝器，27.冷却塔。具体实施方式0022 下面结合附图对本发明作进一步的描述：0023 如图1所示：本发明半密闭电炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法步骤如。
16、下：150t/h半密闭电炉1烟气流量35104Nm3/h，温度1200，含尘浓度35g/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750，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8mg/Nm3。通过蓄热均温器5中陶瓷材料蓄热体7对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气进入集气室11中，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至80，由主风机13压入排气筒14排入大气。同时，循环水通过换热器给水泵15驱动，进入安装于集气室11内。
17、的分离式热管换热器12中吸收烟气的热量，形成汽水混合物(温度150)，汽水混合物在自然循环力推动下进入高压级蒸发器19中放出热量，温度降至120，然后进入中压级蒸发器18中放出热量，温度降至90，再进入低压级蒸发器17中放出热量，温度降至60，变成低温水，低温水流入循环水池16，开始新一轮循环。0024 同时，经过冷凝的有机工质液体，经过低压级工质加压泵20的驱动，先在低压级蒸发器17中吸收余热载体的热量，变成低压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有机透平23的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵21加压后，进入中压级蒸发器18中吸收余热载体的热量，变成中压级工质蒸汽；一路经管道进入带补汽口有。
18、机透平23的中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵22加压后，进入高压级蒸发器19中吸收余热载体的热量，变成高压级工质蒸汽；经管道进入带补汽口有机透平23的高压进汽缸，工质蒸汽在多级有机透平23内膨胀做功，并带动三相发电机24发电。从带补汽口有机透平23排出的工质蒸汽由冷凝器26冷凝为饱和液体，再由低压级工质加压泵20将工质液体加压后送入低压级蒸发器17中，开始新一轮循环。从冷却塔27过来的循环水通过循环水泵25驱动，进入铜肋板式冷凝器26中吸收热量，在自然循环力推动下进入冷却塔27内，放出热量，变成低温水，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。
19、，或直接送给用电设备使用。0025 所述低沸点有机工质为R114，三级蒸发，低压级蒸发压力为0.592MPa，中压级蒸发压力为0.918MPa，高压级蒸发压力为1.827MPa，膨胀做功后的工质压力为0.326MPa时，说 明 书CN 103134331 A4/4页6系统输出电功率为3500KW，朗肯循环效率为21.3，系统排出的烟气温度为80。0026 采用先除尘后余热发电装置，即先将高温含尘烟气进入碳化硅复合材料滤芯除尘器净化，除尘器中的碳化硅复合材料滤芯，一般能够承受850左右的长期工作温度，最高能承受900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。
20、。净化后的粉尘浓度降至8mg/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。0027 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。0028 本发明的最大特点是采用先除尘后多级蒸发有机朗肯循环余热发电来回收半密闭电炉烟气的余热。以150t/h半密闭电炉余热发电及除尘工艺为例，本发明方法与常规方法比较，说明如下：0029 0030 注：按年工作330日计算。0031 由此可见，本发明方法烟尘排放浓度低，装置投资低、运行能耗低，净化效果好。0032 本发明方法可最大限度地回收烟气中的热能转化为高品位电能，可在单级蒸发有机朗肯循环热效率的基础上提高1020，降低了烟气的排放温度，减少了热污染，达到好的环保效果。说 明 书CN 103134331 A1/1页7图1说 明 书 附 图CN 103134331 A。