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1、(10)申请公布号 CN 104075578 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104075578 A (21)申请号 201310130466.9 (22)申请日 2013.03.28 F27D 17/00(2006.01) F01K 11/02(2006.01) F01K 25/10(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 王逸萍 (54) 发明名称 电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法 (57) 摘要 电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 其特征在于 ： 电炉内排烟气由。
2、第四孔排出， 经水 冷滑套混入冷风， 进入沉降室， 进入余热交换室 中， 高温烟气放出热量， 经降温的烟气由增压风机 出来与连接在电炉上方的外排管道出来的烟气混 合一并进入除尘器， 经除尘后由主风机压入排气 筒排入大气， 同时， 有机工质液体， 在低压级蒸发 器、 中压级蒸发器、 高压级蒸发器中吸收烟气余热 载体的热量， 变成工质蒸汽， 在带补汽口有机透平 内膨胀做功， 并带动发电机发电。其特征在于 ： 采 用R290为循环有机工质。 本发明方法可最大限度 地回收烟气中的热能直接转化为高品位电能， 其 热效率比单级蒸发有机朗肯循环提高3136， 环保效果好。 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (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 104075578 A CN 104075578 A 1/1 页 2 1. 电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 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， 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， 经过燃烧沉降室的烟气进入余热交换室中， 高温烟气放出热量， 温度降至 80， 经降 温的烟气。
4、由增压风机出来与连接在电炉上方的外排管道出来的烟气混合一并进入除尘器， 经除尘后粉尘浓度 10mg/Nm3， 由主风机压入排气筒排入大气， 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， 先在安装于余热交换室内的低压级蒸发器中吸收烟气 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烟气余热载体的热量， 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烟气余热载体的热量， 变成高压级工质蒸汽， 经管 道进。
5、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， 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， 从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由铝肋板式冷凝器冷 凝为饱和液体， 进入储液罐， 储液罐可确保低压级工质加压泵连续加压， 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， 从铝肋板式冷凝器出来的 循环水， 通过溴化锂吸收式制冷机冷却， 冷却水的温度降至 10 15， 满足工质蒸汽冷凝 为饱和液体对冷却水的要求， 经循环水泵送入铝肋板式冷凝器中， 开始新一轮循环。 。
6、2. 根据权利要求 1 所述的电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 其特征在于 ： 采 用 R290 为循环有机工质。 权 利 要 求 书 CN 104075578 A 2 1/4 页 3 电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法 技术领域 0001 本发明涉及一种电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 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 0002 在现有技术中电炉烟气的净化装置为电炉烟气发生设备、 余热利用设施、 除尘器 通过管路依次连接。 0003 目前通常采用的余热利用设施 ： 水列管余热锅炉、 蓄热式余热锅炉来。
7、回收电炉烟 气的余热， 产生饱和蒸汽等。由于电炉烟气温度剧烈波动， 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， 蓄热式余热锅炉已经成功运用到电炉烟气余热回 收中， 但由于换热管的固有缺陷 ( 造价高、 不抗冻、 不耐高温、 使用年限短 )， 使得蓄热式余 热锅炉在钢铁行业的普及还面临很多问题。 0004 同时， 由于电炉烟气温度波动剧烈， 波幅大， 余热系统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系统的最大蒸发量， 出现大马拉小 车的局面。这就相对减少了余热系统的经济价值， 增加了余热系统的投资。 发明内容 0005 针对上述问题，。
8、 本发明提供了电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 通过该 方法不仅能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， 拖动除尘风机， 同时可降低烟气的排放温度， 改善除尘能力， 并且不影响电炉生产的稳定和 连续。 0006 本发明所采用的技术方案如下 ： 0007 电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法， 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， 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， 经过燃烧沉降室的烟气进入余热交换室中， 。
9、高温烟气放出热量， 温度降至 80， 经 降温的烟气由增压风机出来与连接在电炉上方的外排管道出来的烟气混合一并进入除尘 器， 经除尘后粉尘浓度 10mg/Nm3， 由主风机压入排气筒排入大气， 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， 先在安装于余热交换室内的低压级蒸发器中吸收 烟气余热载体的热量， 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烟气余热载体的热量， 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。
10、烟气余热载体的热量， 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， 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， 从带补汽口有机透平排出的工质蒸汽由铝肋板式冷凝 说 明 书 CN 104075578 A 3 2/4 页 4 器冷凝为饱和液体， 进入储液罐， 储液罐可确保低压级工质加压泵连续加压， 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， 从铝肋板式冷凝器出 来的循环水， 通过溴化锂吸收式制冷机冷却， 冷却水的温度降至。
11、 10 15， 满足工质蒸汽 冷凝为饱和液体对冷却水的要求， 经循环水泵送入铝肋板式冷凝器中， 开始新一轮循环。 0008 其进一步特征在于 ： 采用 R290 为循环有机工质。 0009 本发明的有益效果是 ： 本发明在有机工质高、 中、 低蒸发器里采用多级蒸发的措 施， 利用电炉烟气余热的低温段加热产生低压蒸汽， 进入有机透平的低压补汽口膨胀做功， 利用电炉烟气余热的中温段加热产生中压蒸汽， 进入有机透平的中压补汽口膨胀做功， 利 用电炉烟气余热的高温段加热产生高压蒸汽， 进入有机透平的高压缸膨胀做功， 实现电炉 烟气余热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。
12、的传 热温差的不均衡性， 降低了由于温差传热不可逆损失带来的熵增， 其热效率可比单级蒸发 有机朗肯循环提高 31 36， 降低了烟气的排放温度， 由于烟气的排放温度可以维持在 80， 布袋除尘器中的滤料可选用价格最低的涤纶针刺毡布袋， 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在 10mg/Nm3。 0010 本发明与已有技术相比具有以下优点 ： 0011 1. 采用多级蒸发有机朗肯循环余热发电来回收电炉烟气的余热， 其热效率可比单 级蒸发有机朗肯循环提高 31 36 ； 0012 2.通过溴化锂吸收式制冷机冷却， 冷却水的温度降至1015， 满足工质蒸汽冷 凝为饱和液体对冷。
13、却水的要求 ； 0013 3. 工质储液罐， 可确保工质循环泵连续加压 ； 0014 4. 提高余热发电装置效率 ； 0015 5. 减少余热发电装置投资 ； 0016 6. 运行能耗低， 净化效果好。 附图说明 0017 图 1 是实现本发明的工艺流程图。 0018 图1中 ： 1.电炉， 2.水冷滑套， 3.燃烧沉降室， 4.外排管道， 5.余热交换室， 6.高压 级蒸发器， 7. 中压级蒸发器， 8. 低压级蒸发器， 9. 增压风机， 10. 除尘器， 11. 主风机， 12. 排 气筒， 13. 低压级工质加压泵， 14. 中压级工质加压泵， 15. 高压级工质加压泵， 16. 储液罐。
14、， 17. 带补汽口有机透平， 18. 三相发电机， 19. 循环水泵， 20. 铝肋板式冷凝器， 21. 溴化锂吸 收式制冷机。 具体实施方式 0019 下面结合附图对本发明作进一步的描述 ： 0020 如图 1 所示 ： 本发明电炉烟气多级有机朗肯循环余热发电方法步骤如下 ： 0021 50t/h 炼钢电炉 1 内排烟气流量 18104Nm3/h， 温度 1000， 含尘浓度 25g/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， 。
15、经过燃烧沉降室 3 的烟气进入余热交换室 5 中， 高温烟气放出热量， 温度降至 说 明 书 CN 104075578 A 4 3/4 页 5 80， 经降温的烟气由增压风机 9 出来与连接在电炉 1 上方的外排管道 4 出来的烟气混合 一并进入除尘器 10， 经除尘后粉尘浓度 10mg/Nm3， 由主风机 11 压入排气筒 12 排入大气， 同 时， 经过冷凝的有机工质液体， 经过低压级工质加压泵 13 的驱动， 先在安装于余热交换室 5 内的低压级蒸发器 8 中吸收烟气余热载体的热量， 变成低压级工质蒸汽， 一路经管道进入 带补汽口有机透平17的低压补汽口， 另一路经中压级工质加压泵14加。
16、压后， 进入中压级蒸 发器 7 中吸收烟气余热载体的热量， 变成中压级工质蒸汽， 一路经管道进入带补汽口有机 透平 17 的中压补汽口， 另一路经高压级工质加压泵 15 加压后， 进入高压级蒸发器 6 中吸收 烟气余热载体的热量， 变成高压级工质蒸汽， 经管道进入带补汽口有机透平 17 的高压进汽 缸， 工质蒸汽在多级有机透平 17 内膨胀做功， 并带动三相发电机 18 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， 从带补汽口有机透平 17 排出的工质蒸汽由铝肋板式冷凝器 20 冷凝为饱和液体， 进入储液 罐 16， 储液。
17、罐 16 可确保低压级工质加压泵 13 连续加压， 再由低压级工质加压泵 13 将工质 液体加压后送入低压级蒸发器8中， 开始新一轮循环， 从铝肋板式冷凝器20出来的循环水， 通过溴化锂吸收式制冷机21冷却， 冷却水的温度降至1015， 满足工质蒸汽冷凝为饱和 液体对冷却水的要求， 经循环水泵 19 送入铝肋板式冷凝器 20 中， 开始新一轮循环。 0022 所述低沸点有机工质为 R290， 三级蒸发， 低压级蒸发压力为 0.182MPa， 中压级蒸 发压力为1.09MPa， 高压级蒸发压力为2.58MPa， 膨胀做功后的工质压力为0.46MPa时， 系统 输出电功率为 2500KW， 朗肯循。
18、环效率为 27.6， 系统排出的烟气温度为 80。 0023 本发明的最大特点是采用有机工质在高、 中、 低蒸发器里多级蒸发的措施， 来回收 电炉烟气的余热， 通过溴化锂吸收式制冷机冷却从管壳式冷凝器出来的循环冷却水， 冷却 水的温度降至 10 15， 满足工质蒸汽冷凝为饱和液体对冷却水的要求。 0024 以 50t/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 ： 0025 0026 说 明 书 CN 104075578 A 5 4/4 页 6 0027 注 ： 按年工作 330 日计算。 0028 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。 0029 本发明方法可最大限度地回收烟气中的热能直接转化为高品位电能， 其热效率比 单级蒸发有机朗肯循环提高 31 36， 还能达到好的环保效果。 说 明 书 CN 104075578 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104075578 A 7 。