[发明专利]冶金炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金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，属于冶金炉除尘技术领域。

背景技术

在现有技术中冶金炉烟气的净化装置为冶金炉烟气发生设备、余热利用设施、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冶金炉烟气的余热，产生饱和蒸汽等。由于冶金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冶金炉烟气的余热回收。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，由于冶金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，本发明提供了冶金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10mg/Nm³，并且不影响冶金炉生产的稳定和连续。

本发明所采用的技术方案如下：

冶金炉烟气多级有机朗肯余热发电节能除尘方法，其特征在于：冶金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，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余热换热室，高温烟气放出热量，完成热交换，温度降至120℃，直接进入除尘器，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，循环水通过换热器给水泵驱动，进入安装于余热换热室内的分离套管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，或直接送给用电设备使用。

其进一步特征在于：采用R124为循环有机工质。

本发明的有益效果是：该发电设备与单级单压有机朗肯循环最大的区别在于，该发电设备在有机工质高、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10～20％，降低了烟气的排放温度，由于烟气的排放温度可以维持在120℃，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。

附图说明