[发明专利]矿热炉高含尘烟气有机朗肯余热发电及除尘方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种矿热炉高含尘烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，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，属于矿热炉除尘技术领域。

背景技术

矿热炉烟气温度很高，经捕集后进入管道的温度一般在700℃左右，粉尘浓度达15g/Nm³，小于5um的灰占粉尘总量的90％以上，粉尘量大，并且粘而细。目前通常采用先换热降温(换热降温方式有：机力冷却器换热、喷雾冷却换热等)后除尘的方法。上述方法存在诸多缺点：

1、机力冷却器换热后除尘：降温效果差，进口烟气温度不宜大于450℃，降温范围有限，机冷器管壁容易堵灰，造成烧布袋，系统无法正常运行。

2、喷雾冷却换热后除尘：增加烟气中水的含量，不仅使布袋板结，还容易造成水与粉尘粘结，造成系统设备堵塞。

由于以上缺点，工程中采用许多吹灰方法：如激波吹灰、蒸汽吹灰、落丸清灰等，但由于粉尘细而粘，并且粉尘量大，每生产1吨钢就会产生35kg粉尘，这些清灰方式收效甚微，无法从根本上解决积灰、堵塞问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了矿热炉高含尘烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，通过该方法不仅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，达到好的环保效果，并且不影响矿热炉生产的稳定和连续，还能得到很好的除尘效果，排放的粉尘浓度10mg/Nm³。

本发明所采用的技术方案如下：

矿热炉高含尘烟气有机朗肯余热发电及除尘方法，其特征在于；本发明矿热炉高含尘烟气由炉内排出，经水冷烟道混入冷风，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，由燃烧沉降室出来的烟气进入高温热管蒸发器，蒸汽汽包中的水在高温热管蒸发器中吸收高温烟气余热后产生蒸汽进入蒸汽汽包，蒸汽汽包中的蒸汽通过管道进入蒸汽蓄热器，经调节后外供稳定、连续、参数符合用户要求的蒸汽用于发电，通过高温热管蒸发器换热后，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，烟气由高温变为中低温烟气，再进入布袋除尘器，经除尘后粉尘浓度10mg/Nm³，然后进入中低温均流蓄热室中，烟气放出热量，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，进入安装于中低温均流蓄热室内的一次表面换热器中吸收烟气的热量，形成汽水混合物，汽水混合物在自然循环力推动下进入管壳式蒸发器内，放出热量，变成低温水，低温水流入循环水池，开始新一轮循环，低沸点有机工质通过工质循环泵驱动，在管壳式蒸发器中吸收汽水混合物的热量，变成饱和蒸汽，进入工质汽包，工质汽包可滤除气源中过饱和水份和杂质，确保汽轮机平稳运行，工质蒸汽通过调压阀后，在低沸点工质汽轮机内膨胀做功，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，从低沸点工质汽轮机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，储液罐可确保工质循环泵连续加压，工质循环泵将工质液体加压后送入管壳式蒸发器中，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R141B为循环有机工质。

由于矿热炉烟气温度波动剧烈，烟气温度峰值高，当烟气经过本发明的高温热管蒸发器换热后，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，烟气由高温变为中低温烟气，进入中低温均流蓄热室，经过一次表面换热器换热，再通过低沸点工质有机朗肯循环余热发电来回收矿热炉中低温烟气的余热，实现矿热炉烟气余热梯级利用。

采用先除尘后余热发电装置，即先将高含尘烟气进入碳钨滤芯除尘器净化，除尘器中的碳钨滤芯，一般能够承受350℃左右的长期工作温度，最高能承受400℃的高温，且能承受大颗粒的冲刷，因此可以直接净化烟气，而不需要做任何预处理。净化后的粉尘浓度降至10mg/Nm³成为洁净烟气，不需要处理灰尘的堵塞、清灰等问题。

由于本发明余热发电设备放置在布袋除尘器后，热源烟气含尘量低，因此可以将中低温均流蓄热室内的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；体积减小，同时维护量减小，也延长了一次表面换热器的使用寿命，粉尘排放浓度更低。