电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法.pdf

电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法，其特征在于：电炉内排烟气由第四孔排出，经水冷滑套混入冷风，进入沉降室，进入蓄热均温器，烟气从蓄热均温器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均流蓄热室中，从均流蓄热室出来的烟气再进入塑烧板除尘器，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R600a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30～35％，环保效果好。

权利要求书
1.  电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法，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，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蓄热均温器，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳铜复合材料蓄热体、声波清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳铜复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述声波清灰装置分段布置于碳铜复合材料蓄热体之间，通过蓄热均温器中碳铜复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气从蓄热均温器出来与连接在半密闭电炉上方的外排管道出来的烟气混合一并进入均流蓄热室中，高温烟气放出热量，温度降至80℃，经降温的烟气进入塑烧板除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/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，先在安装于均流蓄热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管壳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，从管壳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，经循环水泵送入管壳式冷凝器中，开始新一轮循环。

2.  根据权利要求1所述的电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法，其特征在于：采用R600a为循环有机工质。

说明书电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法
技术领域
本发明涉及一种电炉内外排烟气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，属于电炉除尘技术领域。
背景技术
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、塑烧板除尘器通过管路依次连接。
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。
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
针对上述问题，本发明提供了电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法，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。
本发明所采用的技术方案如下：
电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法，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，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蓄热均温器，所述蓄热均温器包括烟气进口、碳铜复合材料蓄热体、声波清灰装置、烟气出口和灰斗，所述碳铜复合材料蓄热体设置于烟气进口和烟气出口之间，所述声波清灰装置分段布置于碳铜复合材料蓄热体之间，通过蓄热均温器中碳铜复合材料蓄热体对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气从蓄热均温器出来与连接在半密闭电炉上方的外排管道出来的烟气混合一并进入均流蓄热室中，高温烟气放出热量，温度降至80℃，经降温的烟气进入塑烧板除尘器，经除尘后粉尘浓度3mg/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，先在安装于均流蓄热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管壳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，从管壳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，经循环水泵送入管壳式冷凝器中，开始新一轮循环。
其进一步特征在于：采用R600a为循环有机工质。
本发明的有益效果是：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30～35％，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℃，塑烧板除尘器中的滤料可选用价格低的滤料，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3mg/Nm3。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1.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，解决热胀冷缩问题；
2.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30～35％；
3.除尘精度高：采用塑烧板除尘器对于粒径小于等于2.5微米(PM2.5)的细微粉尘除尘效率为99.99％，确保排放粉尘浓度2mg/Nm3；
4.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；
5.外排烟气与内排烟气一并进入均流蓄热室，不仅将内排烟气的余热得到利用，而且外排的中温烟气与内排的高温烟气混合，降低烟气的最高温度，进一步解决热胀冷缩问题；
6.工质储液罐，可确保工质循环泵连续加压；
7.提高余热发电装置效率，减少余热发电装置投资，运行能耗低，净化效果好。
附图说明
图1是实现本发明的工艺流程图。
图1中：1.半密闭电炉，2.水冷滑套，3.燃烧沉降室，4.外排管道，5.蓄热均温器，6.烟气进口，7.碳铜复合材料蓄热体，8.灰斗，9.声波清灰装置，10.烟气出口，11.均流蓄热室，12.高压级蒸发器，13.中压级蒸发器，14.低压级蒸发器，15.塑烧板除尘器，16.主风机，17.排气筒，18.低压级工质加压泵，19.中压级工质加压泵，20.高压级工质加压泵，21.储液罐，22.带补汽口有机透平，23.三相发电机，24.循环水泵，25.管壳式冷凝器，26.溴化锂吸收式制冷机。
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：本发明电炉内外排烟气余热发电节能除尘方法步骤如下：
70t/h炼钢半密闭电炉1内排烟气流量20×104Nm3/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，经过燃烧沉降室3的烟气进入蓄热均温器5，所述蓄热均温器5包括烟气进口6、碳铜复合材料蓄热体7、声波清灰装置9、烟气出口10和灰斗8，所述碳铜复合材料蓄热体7设置于烟气进口6和烟气出口10之间，所述声波清灰装置9分段布置于碳铜复合材料蓄热体7之间，通过蓄热均温器5中碳铜复合材料蓄热体7对高温烟气的蓄热均温作用后，烟气从蓄热均温器5出来与连接在半密闭电炉1上方的外排管道4出来的烟气混合一并进入均流蓄热室11中，高温烟气放出热量，温度降至100℃左右进入塑烧板除尘器15，经除尘后粉尘浓度2mg/Nm3，由主风机16压入排气筒17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18的驱动，先在安装于均流蓄热室11内的低压级蒸发器14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22的低压补汽口，另一路经中压级工质加压泵19加压后，进入中压级蒸发器13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22的中压补汽口，另一路经高压级工质加压泵20加压后，进入高压级蒸发器12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22的高压进汽缸，工质蒸汽在多级有机透平22内膨胀做功，并带动三相发电机23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22排出的工质蒸汽由管壳式冷凝器25冷凝为饱和液体，进入储液罐21，储液罐21可确保低压级工质加压泵18连续加压，再由低压级工质加压泵18将工质液体加压后送入低压级蒸发器14中，开始新一轮循环，从管壳式冷凝器25出来的循 环水，通过溴化锂吸收式制冷机26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24送入管壳式冷凝器25中，开始新一轮循环。
所述低沸点有机工质为R600a，三级蒸发，低压级蒸发压力为0.282MPa，中压级蒸发压力为1.19MPa，高压级蒸发压力为2.18MPa，膨胀做功后的工质压力为0.36MPa时，系统输出电功率为2000KW，朗肯循环效率为25.6％，系统排出的烟气温度为80℃。
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，采用塑烧板除尘器收集细微粉尘，对于粒径小于等于2.5微米(PM2.5)的细微粉尘除尘效率为99.99％，可以确保排放粉尘浓度2mg/Nm3。
以70t/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：


注：按年工作330日计算。
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。
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30～35％，采用塑烧板除尘器收集细微粉尘，对于粒径小于等于2.5微米(PM2.5)的细微粉尘除尘效率为99.99％，确保低浓度排放，装置运行阻力低，降低了系统运行能耗，装置投资费用低、维护费用低、装置占地省、排放浓度低，可以确保排放粉尘浓度2mg/Nm3。