电炉一次烟气余热发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及电炉烟气余热回收技术领域，尤其涉及一种电炉一次烟气余热发电系统。


背景技术：

2.电炉炼钢以废钢为主要原料，具有流程短、能耗低等特点。由于废钢中含有聚氯乙烯塑料、橡胶、油污等物质，在高温燃烧时会形成二噁英，二噁英是一种非常稳定的致癌物质，对环境造成极大的污染，对人类的身心健康危害极大。为遏制二噁英的形成，通常需要将高温的一次烟气用水冷急速冷却到300℃以下，冷却到300℃以下的一次烟气与低温的二次烟气混合后进行除尘后排放，导致一次烟气的余热不能得到回收利用。随着现代电炉的发展，此部分一次烟气的余热回收利用受到广泛的重视。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电炉一次烟气余热发电系统，包括沿电炉一次烟气流通方向依次设置的烟气预处理装置、喷雾快速冷却系统、氨水混合工质动力循环系统和除尘放散系统；所述烟气预处理装置与所述电炉烟气出口连接，所述烟气预处理装置包括废钢预热系统和沉降室，所述喷雾快速冷却系统与所述沉降室的烟气出口端连接；所述氨水混合工质动力循环系统连接有发电机，所述喷雾快速冷却系统的烟气出口管路和所述氨水混合工质动力循环系统的烟气出口管路连通且设置有旁通阀。
4.进一步地，所述喷雾快速冷却系统包括喷雾冷却塔，所述喷雾冷却塔内设置有至少两层水雾喷嘴，所述喷雾冷却塔可以将烟气冷却至300℃以下。
5.进一步地，所述旁通阀开启时，喷雾冷却塔可以将烟气冷却至200℃以下。
6.进一步地，所述氨水混合工质动力循环系统包括氨水循环系统、烟气循环通道和冷却水循环通道，所述烟气循环通道的两端分别连通所述喷雾快速冷却系统的烟气出口管路以及所述除尘放散系统的烟气进口管路，所述冷却水循环通道上分别设置有冷却水进口管路和冷却水出口管路，所述冷却水进口管路和冷却水出口管路分别与外部冷却塔连通，所述氨水循环系统与所述发电机连接。
7.进一步地，所述氨水循环系统包括过热器、蒸发器、膨胀机、回热器、冷凝器、循环泵、高压回热器、闪蒸器，所述电炉一次烟气依次流经所述过热器和所述蒸发器中的烟气循环通道后与所述除尘放散系统连通；位于所述闪蒸器的富氨蒸汽出口的富氨蒸汽管路流经所述过热器后连接所述膨胀机，所述膨胀机与所述发电机连接，所述膨胀机的乏汽出口连接有乏汽管路，位于所述闪蒸器的稀氨溶液出口的稀氨溶液管路流经所述高压回热器后与所述乏汽管路汇合后依次流经所述回热器和冷凝器后与所述循环泵的进口端连接；所述循环泵的出口端连接有高压工作溶液管路，所述高压工作溶液管路依次流经所述高压回热器、蒸发器后与所述闪蒸器的进口端连接；所述冷凝器上还连接有所述冷却水循环通道。
8.进一步地，在所述稀氨溶液管路上流经所述高压回热器后设置有节流阀。
9.进一步地，所述除尘放散系统包括沿烟气方向依次设置的布袋除尘器、引风机和排气筒，所述布袋除尘器的进气端与所述旁通阀的烟气出口端以及所述氨水混合工质动力循环系统的烟气出口端连接。
10.本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：
11.1)本实用新型提供的电炉一次烟气余热发电系统，电炉排出的一次烟气经过废钢余热系统可以初步回收余热，在喷雾快速冷却系统将一次烟气冷却至300℃，可以有效的遏制二噁英的生成，减少了有害物质的影响，氨水混合工质动力循环系统可以进一步的实现一次烟气余热回收，充分利用一次烟气的热量，进行余热资源化回收利用，提高经济效益，降低生产成本；
12.2)本实用新型提供的电炉一次烟气余热发电系统，氨水混合工质动力循环系统中的氨水工质循环利用，经济性和环保性均得到保障，在喷雾快速冷却系统的烟气出口管路和氨水混合工质动力循环系统的烟气出口管路连通且设置有旁通阀，当氨水混合工质动力循环系统发生故障或检修时，可开启旁通阀，将降温后的一次烟气经过除尘放散系统后排放，可以持续对烟气进行处理。
附图说明
13.图1为本实用新型电炉一次烟气余热发电系统的结构示意图；
14.图2为本实用新型中氨水混合工质动力循环系统的结构示意图。
15.1-电炉；2-废钢预热系统；3-沉降室；4-喷雾冷却塔；5-氨水混合工质动力循环系统；6-发电机；7-旁通阀；8-布袋除尘器；9-引风机；10-排气筒；11-蒸发器；12-过热器；13-膨胀机；14-回热器；15-冷凝器；16-循环泵；17-高压回热器；18-闪蒸器；19-节流阀；20-冷却塔。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。附图中，为清晰可见，可能放大了某部分的尺寸及相对尺寸。
17.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
18.在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
19.此外，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分。
20.如说明书附图1所示，本实用新型提供了一种电炉一次烟气余热发电系统，包括沿电炉一次烟气流通方向依次设置的烟气预处理装置、喷雾快速冷却系统、氨水混合工质动力循环系统和除尘放散系统；所述烟气预处理装置与所述电炉1烟气出口连接，所述烟气预处理装置包括废钢预热系统2和沉降室3，所述喷雾快速冷却系统与所述沉降室3的烟气出口端连接；所述氨水混合工质动力循环系统5连接有发电机6，所述喷雾快速冷却系统的烟气出口管路和所述氨水混合工质动力循环系统5的烟气出口管路连通且设置有旁通阀7；具体的，电炉1排出的高温一次烟气经过废钢余热系统2后可以被初步回收余热，对一次烟气的余热进行一次回收，沉降室3可以将一次烟气中的杂质进行粗除尘，经喷雾快速冷却系统急速冷却后的一次烟气进入氨水混合工质动力循环系统5中进一步余热回收进行发电，最后经除尘放散系统处理达标后排放。
21.优化实施方式，所述喷雾快速冷却系统包括喷雾冷却塔4，所述喷雾冷却塔4内设置有至少两层水雾喷嘴，所述喷雾冷却塔4可以将烟气冷却至300℃以下，具体的，所述喷雾冷却塔包括m n层水雾喷嘴(m≥1，n≥1)，其中，n为备用，当发电系统正常工作时，开启适量的常规使用水雾喷嘴，通过喷水雾在t时间内急速将烟气温度降至300℃或以下，有效遏制二噁英等有害物质的生成，降温后的一次烟气进入氨水混合工质动力循环系统5中进行发电；当氨水混合工质动力循环系统5发生故障进行检修或停运时，可以开启旁通阀7，并开启喷雾冷却塔中适量的备用水雾喷嘴，通过喷水雾在t时间内急速将烟气温度降至200℃或以下，t《2s，喷雾冷却塔4排出的烟气经旁通阀7后进入除尘放散系统处理达标后排放。
22.优化实施方式，所述除尘放散系统包括沿烟气方向依次设置的布袋除尘器8、引风机9和排气筒10，所述布袋除尘器8的进气端与所述旁通阀7的烟气出口端以及所述氨水混合工质动力循环系统5的烟气出口端连接，布袋除尘器8可以进一步除去烟气中的小颗粒杂质，净化后的烟气经检测达到排放标准后经由排气筒10排放；在电炉1的烟气出口端以及排气筒10的前端均设置有气体成分检测仪，可对烟气中各成分进行检测，并在发电系统的各管路上设置温度检测仪，实时监测系统运行过程中各处的温度，保证系统的安全运行。
23.优化实施方式，所述氨水混合工质动力循环系统5包括氨水循环系统、烟气循环通道和冷却水循环通道，所述烟气循环通道的两端分别连通所述喷雾快速冷却系统的烟气出口管路以及所述除尘放散系统的烟气进口管路，即，经喷雾冷却塔4急速降温后的一次烟气经过烟气循环通道后进入布袋除尘器8，所述冷却水循环通道上分别设置有冷却水进口管路和冷却水出口管路，所述冷却水进口管路和冷却水出口管路分别与外部冷却塔20连通，所述氨水循环系统与所述发电机6连接，一次烟气进入烟气循环管道后与氨水循环系统进行换热，降温后的一次烟气经除尘处理后排放，氨水循环系统可以将一次烟气的余热进行回收利用，进而带动发电机6进行发电。
24.具体实施方式，如说明书附图2所示，所述氨水循环系统包括蒸发器11、过热器12、膨胀机13、回热器14、冷凝器15、循环泵16、高压回热器17、闪蒸器18，所述电炉1一次烟气依次流经所述过热器12和所述蒸发器11中的烟气循环通道后与所述除尘放散系统连通；位于所述闪蒸器18的富氨蒸汽出口的富氨蒸汽管路流经所述过热器12后连接所述膨胀机13，过热器中的烟气循环通道与富氨蒸汽管路逆向换热，富氨蒸汽管路吸热后进入膨胀机13，所述膨胀机13与所述发电机6连接，所述膨胀机13的乏汽出口连接有乏汽管路，位于所述闪蒸器18的稀氨溶液出口的稀氨溶液管路流经所述高压回热器17后与所述乏汽管路汇合后依
次流经所述回热器14和冷凝器15后与所述循环泵16的进口端连接，稀氨溶液与乏汽管路汇合后形成低压工作溶液，所述冷凝器15上还连接有所述冷却水循环通道用于热量交换，冷却水循环通道外接有冷却塔20；所述循环泵16的出口端连接有高压工作溶液管路，所述高压工作溶液管路依次流经所述高压回热器17、蒸发器11后通过饱和工作溶液管路与所述闪蒸器18的进口端连接；在所述稀氨溶液管路上流经所述高压回热器17后设置有节流阀19。
25.进一步地，所述氨水混合工质动力循环系统5的烟气进口端的烟气温度≤300℃，所述氨水混合工质动力循环系统5的烟气出口端的烟气温度为80～85℃，一次烟气的余热用于发电。
26.进一步地，在所述氨水混合工质动力循环系统5中，氨水工质在不同段浓度不同，低压工作溶液管路、高压工作溶液管路内的氨水浓度为75-85％质量浓度，稀氨溶液管路内溶液浓度35-45％质量浓度，富氨蒸汽管路和乏汽管路内氨浓度为95-98％质量浓度。
27.所述氨水混合工质动力循环系统5的工作原理是，在所述蒸发器11中，一次烟气将热量传递给饱和工作溶液管路中的工作溶液，使之发生部分相变形成两相流，两相流进入闪蒸器18后，由于压力突然降低而发生闪蒸，形成稀氨溶液和富氨蒸汽，稀氨溶液经稀氨溶液管路输出与乏汽管路汇合；富氨蒸汽经富氨蒸汽管路输出与过热器12换热后进入膨胀机13做功；一次烟气将热量传递给过热器12中的富氨蒸汽，富氨蒸汽吸收热量后形成过热蒸汽，进入膨胀机13做功，膨胀机带动发电机6对外发电，膨胀做功后的乏汽经泛起管路与通过高压回热器17和节流阀19的稀氨溶液混合后形成新的低压工作溶液，低压工作溶液经低压工作溶液管路通过回热器14和冷凝器15冷却为液体，然后通过回热器14、循环泵16和高压回热器17流入蒸发器11，完成一个循环；在冷凝器15中，冷却水循环通道与经回热器14后的低压工作溶液管路逆流换热，与冷却水循环道并行的低压工作溶液管路与循环泵16的进口端连通。冷凝器15的冷却水进口管路水温为常温，冷却水出口管路水温控制在50℃以下，通过冷却塔20冷却后循环使用。
28.另一方面，本实用新型还提供了一种电炉一次烟气余热发电方法，采用如上所述的发电系统，包括以下步骤：
29.所述电炉1排出的一次烟气经过所述废钢余热系统2以及沉降室3后进入所述喷雾快速冷却系统中降温，所述喷雾快速冷却系统排出的一次烟气进入所述氨水混合工质动力循环系统5中驱动所述发电机6发电，所述氨水混合工质动力循环系统5排出的一次烟气经所述除尘放散系统处理后排放；
30.当所述氨水混合工质动力循环系统5停止工作时，开启所述旁通阀7，所述喷雾快速冷却系统排出的一次烟气通过所述旁通阀7后经所述除尘放散系统处理后排放。
31.综上所述，本实用新型提供了电炉一次烟气余热发电系统和方法，电炉排出的一次烟气经过废钢余热系统可以初步回收余热，在喷雾快速冷却系统将一次烟气冷却至300℃，可以有效的遏制二噁英的生成，减少了有害物质的影响，氨水混合工质动力循环系统可以进一步的实现一次烟气余热回收，充分利用一次烟气的热量，进行余热资源化回收利用，提高经济效益，降低生产成本。
32.本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离本实用新型的精神和范围。尽管已描述了本实用新型的实施例，应理解本实用新型不应限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型精神和范
围之内作出变化和修改。