氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統的制作方法

氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，氬氧脫碳轉爐的二次煙氣進入屋頂煙罩到火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器，從排氣筒出來；一次煙氣進入沉降室，再由保溫煙道進入翅片式余熱鍋爐產生飽和蒸汽，降溫后煙塵進入火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器，從排氣筒出來。鍋爐產生飽和蒸汽輸送至蓄熱器，蓄熱器里的蒸汽帶動汽輪機，汽輪機帶動發電機進行發電。飽和蒸汽進入汽輪機做完功進入冷凝器形成凝結水，再通過凝結水泵打入蛇形換熱器加熱，再進入溴化鋰制冷機進行制冷。熱煙塵通過翅片式余熱鍋爐和蛇形換熱器將煙氣溫度控制100℃左右，水通過蛇形管換熱器加熱能為辦公樓取暖。本發明通過余熱將熱、冷、電轉換出來，并達到環保要求。
【專利說明】氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，屬于環保設備及資源回收【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前我國余熱資源利用比例低。據統計，我國大中型企業噸鋼產生的余熱總量為8.44GJ，約占噸鋼能耗的37%，其中最終產品或中間產品所攜帶的顯熱約占余熱總量的39%，各種熔渣的顯熱約占9%，各種廢(煙)氣占37%，冷卻水攜帶的物理熱約占15%，余熱資源豐富。我國大型鋼鐵企業余熱利用率約為30%~50%，國外先進企業余熱利用率達90%，未來提升空間大。現有80-200噸轉爐約400多座，氬氧脫碳轉爐市場更大，余熱利用回收利用率不足20%，應用比例偏低。
[0003]目前國內轉爐除塵有干法和濕法除塵，其中干法除塵技術不是很成熟主要問題是廢氣進入除塵器、溫度高、設備使用性能要求高。現有的轉爐干法除塵形式有:布袋除塵器、靜電除塵 器、噴霧蒸發式冷卻器+靜電除塵器等。而濕法除塵技術比較成熟，但投資成本高，維護費用高，環保要求不達標等，現有的轉爐濕法除塵形式有:文氏管+蒸發式冷卻器+旋風除塵器、文氏管+重力除塵器+脫水器+旋風除塵器等。
[0004]高溫廢氣余熱的利用情況較好，而中低溫廢氣余熱的回收利用率較低。各企業一般只回收利用了煙氣溫度較高的部分，用它來預熱助燃空氣，而通過空氣預熱器后約400~500°C的中溫煙氣則大部分企業沒有加以利用，至于溫度更低的更談不上充分利用。目前國內轉爐余熱采用“汽化煙道+布袋除塵器”和“熱管鍋爐+布袋除塵器”等，存在很多缺陷，主要有產生飽和蒸汽少，熱能浪費嚴重。
[0005]現有產品的主要存在以下缺點:(1)中低溫廢氣余熱的回收利用率較低，能源浪費嚴重。(2)汽化煙道使用壽命短。(3)轉爐傳統工藝，將汽化煙道以“斜向上”方式進行布置，一般汽化煙道長度在50~60米之間，汽化煙道的安裝和維護比較麻煩，廠房高度要高，建設廠房成本大；余熱利用效率不高，產蒸汽量少，不穩定；汽化煙道一般只能利用700°C以上的熱煙塵，后面采用取降溫措施，系統投資大，工藝非常不靈活。(4)采用熱管鍋爐投資比較高，且熱管鍋爐對轉爐冶煉是產生的粘性粉塵的集灰比較嚴重(與廢熱鍋爐同樣問題)。一般運行一個月就要清灰大修一次，更換換熱單元，影響生產檢修費用昂貴。同時熱管鍋爐一般只能利用800°C以下的熱煙塵，如果采用熱管鍋爐還存在在熱管鍋爐的前端采取降溫措施把溫度降到接受溫度范圍內才能進行余熱回收。(5)全濕法(未燃法)也叫雙文氏管凈化除塵系統，在整個凈化系統中都是采用噴水的方式來達到煙氣降溫和凈化的目的，耗水量大，系統材料容易腐蝕，還需要處理大量污水和泥漿設備，投資成本相當高，系統阻力大，回收煙塵、煤氣率低，排出二氧化碳量多，用戶在運行中效果一直不理想，維護量大，風機葉輪經常要清理和更換是濕法除塵的通病，好多鋼廠都在積極的改進，有些廠家改成半干法，效果不好。現在從濕法過度到干法除塵是一個大的趨勢，但沒有找到一個合理解決辦法。(6)現有干法靜電除塵器設備投資高，自己耗能大，維護費用高。
【發明內容】

[0006]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，將轉爐廢氣余熱熱量從高溫、中溫、低溫轉換為電能、冷源和熱能，實現余熱資源階梯利用，并且達到除塵環保要求。
[0007]按照本發明提供的技術方案，所述氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:包括除塵系統、余熱發電系統、余熱采暖系統和余熱制冷系統；
所述除塵系統包括安裝在氬氧脫碳轉爐頂部范圍內的廠房屋架上的屋頂煙罩，屋頂煙罩通過低溫鋼管道連接火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器，火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器的進風口設有混風閥，火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器的出風口通過排煙管道連接排氣筒，排煙管道上設有主風機；在所述氬氧脫碳轉爐的爐口上方設置電動式移動小車，電動式移動小車上吊掛吸口煙罩，吸口煙罩后端連接第一隔熱保溫煙道，第一隔熱保溫煙道后端連接燃燒沉降室，燃燒沉降室通過第二隔熱保溫煙道連接翅片管式余熱鍋爐，翅片管式余熱鍋爐的煙氣出口連接增壓風機的進風口，增壓風機的出風口連接蛇形換熱器的煙氣進口，蛇形換熱器的煙氣出口連接鰭片管道的進口端，鰭片管道的出口端通過高溫管道連接火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器； 所述余熱發電系統包括翅片管式余熱鍋爐，翅片管式余熱鍋爐的蒸汽出口與汽包的蒸汽進口連接，汽包的蒸汽出口與第一分汽缸的進口端連接，第一分汽缸的出口端與蓄熱器的進口端連接，蓄熱器的出口端連接第二分汽缸的進口端，第二分汽缸的出口端連接汽水分尚器的進口，汽水分尚器的出口與汽輪機連接，汽輪機的動力輸出端與勵磁發電機連接；
所述余熱采暖系統包括蛇形換熱器，蛇形換熱器的第一液體進口與熱交換器的出口連接，蛇形換熱器的第一液體出口與熱水包的進口連接，熱水包的出口與第二水泵的輸入端連接，第二水泵的輸出端與熱交換器的進口連接；
所述余熱制冷系統包括熱交換冷凝器，熱交換冷凝器的蒸汽進口與汽輪機的出口連接，熱交換冷凝器的冷凝水出口與第一水泵的輸入端連接，第一水泵的輸出端與蛇形換熱器的第二液體進口連接，蛇形換熱器的第二液體出口與溴化鋰制冷機連接，溴化鋰制冷機與水冷交換器連接。
[0008]進一步的，所述溴化鋰制冷機包括高溫發生器、低溫發生器、冷凝器、高溫換熱器、低溫換熱器、吸收器和蒸發器；所述高溫發生器的換熱管進口與蛇形換熱器的第二液體出口連接，高溫發生器的換熱管出口與除氧器的液體進口連接，高溫發生器的管殼下部液體出口與高溫換熱器的換熱管進口接，高溫換熱器的換熱管出口通過第一節流閥與吸收器的管殼進口連接；所述高溫發生器的管殼上部蒸汽出口與低溫發生器的換熱管進口連接，低溫發生器的管殼下部液體出口與低溫換熱器的換熱管進口連接，低溫換熱器的換熱管出口通過第二節流閥與吸收器的管殼進口連接；所述低溫發生器的換熱管出口、管殼上部蒸汽出口與冷凝器的管殼進口連接，冷凝器的管殼出口通過第三節流閥與蒸發器的管殼進口連接，蒸發器的管殼出口與吸收器的管殼進口連接，蒸發器的冷媒水出口通過第一冷水泵與分水箱的進口連接，分水箱的第一出口與水冷交換器的進口連接，水冷交換器的出口與蒸發器的冷媒水進口連接。[0009]進一步的，所述吸收器的管殼下部液體出口分別通過高溫泵、低溫泵與高溫換熱器的管殼進口、低溫換熱器的管殼進口連接，高溫換熱器的管殼出口與高溫發生器的管殼進口連接，低溫換熱器的管殼出口與低溫發生器的管殼進口連接。
[0010]進一步的，所述分水箱的第二出口通過冷水閥與集水包的進口連接，集水包的出口通過第四水泵與混水器的第一進口連接，混水器的第二進口通過第五水泵與第一冷卻塔的出口連接，混水器的出口與吸收器的換熱管進口連接，吸收器的換熱管出口與冷凝器的換熱管進口連接，冷凝器的換熱管出口與第一冷卻塔的進口連接。
[0011]進一步的，所述除氧器的液體出口與汽包的液體進口連接，汽包的液體出口與翅片管式余熱鍋爐的液體進口連接，在汽包的液體進口與除氧器的液體出口之間設置第一補水水泵；所述除氧器的液體進口通過第二補水水泵與水箱連接，除氧器的氣體出口與第一分汽缸的進口端連接。
[0012]進一步的，在所述鰭片管道的出口端設置第四電動多葉蝶閥。 [0013]進一步的，所述熱交換冷凝器的冷卻水進口通過第三水泵與第二冷卻塔的出口連接，第二冷卻塔的進口與熱交換冷凝器的冷卻水出口連接。
[0014]進一步的，在所述增壓風機的出風口與蛇形換熱器的煙氣進口之間設置第二電動多葉蝶閥；所述增壓風機的出風口通過管道與鰭片管道的進口端連接，并在增壓風機的出風口與鰭片管道的進口端之間設置第三電動多葉蝶閥。
[0015]進一步的，在所述低溫鋼管道上設置第一電動多葉蝶閥。
[0016]進一步的，在所述屋頂煙罩下方設置煙氣導流板排煙罩。
[0017]本發明具有以下優點:(I)本發明改變傳統工藝，不受廠房高度限制，采用“水平式”隔熱保溫煙道，布置靈活，減少廠房直接投入。(2)本發明采用水冷式隔熱保溫煙道+翅片式余熱鍋爐聯合的工藝，這樣煙塵的高、中溫區的余熱能全部回收，產出飽和蒸汽量大，發電功功率大。(3)本發明采用屋頂煙罩，罩體不受轉爐工藝設備布置的限制，不妨礙車間各生產設備的工藝操作和維修。(4)本發明采用汽輪機帶動電機進行發電，有效提高了能量利用率，降低企業成本。(5)本發明通過汽輪機帶動電機進行發電，可以有效降低電動機使用電能，減少SO2XO2排放等。(6)本發明流程簡單，排氣筒排放濃度達到15mg/Nm左右、CO濃度低于國家安全排放標。(7)本發明采用全干法(燃燒法)得到是干煙塵，沒有腐蝕作用，勿需設置污水、泥漿處理設備等，投資成本少，使用維護量小，延長系統使用壽命。(8)本發明通過余熱將熱、冷、電轉換出來，并達到環保要求，這樣形成“四項一體”余熱利用系統。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。
[0020]如圖1所示:所述氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統包括屋頂煙罩1、低溫鋼管道2、混風閥3、火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4、排氣筒5、電動式移動小車6、吸口煙罩7、煙氣導流板排煙罩8、第一隔熱保溫煙道9、防爆閥10、補償器11、燃燒沉降室12、第二隔熱保溫煙道13、翅片管式余熱鍋爐14、汽包15、除氧器16、第一補水水泵17_1、第二補水水泵17-2、水箱18、第一分汽缸19、鰭片管道20、第一電動多葉蝶閥21_1、第二電動多葉蝶閥21-2、第三電動多葉蝶閥21-3、第四電動多葉蝶閥21-4、高溫管道22、蓄熱器23、第二分汽缸24、主電機25、聯軸器26、主風機27、汽輪機28、汽水分離器29、變電所30、勵磁發電機31、熱交換冷凝器32、第一水泵33、蛇形換熱器34、增壓風機35、熱水包36、第二水泵37、第一冷卻塔38、第五水泵39、混水器40、第四水泵41、集水包42、冷水閥43、分水箱44、第二冷卻塔45、第三水泵46、高溫發生器47、低溫發生器48、冷凝器49、高溫換熱器50、低溫換熱器51、第一節流閥52-1、第二節流閥52-2、第三節流閥53、高溫泵54、低溫泵55、吸收器56、蒸發器57、第一冷水泵58、水冷交換器59、辦公樓60、熱交換器61、気氧脫碳轉爐62、溴化鋰制冷機63等。
[0021]本發明包括除塵系統、余熱發電系統、余熱采暖系統和余熱制冷系統；
如圖1所示，所述除塵系統包括氬氧脫碳轉爐62，氬氧脫碳轉爐62用于冶煉低檔不銹鋼，是除塵系統的污染源和余熱利用的熱源；在所述氬氧脫碳轉爐62頂部范圍內的廠房屋架上設置屋頂煙罩1，屋頂煙罩I通過低溫鋼管道2連接火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4，火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4的進風口設有混風閥3，在低溫鋼管道2上設置第一電動多葉蝶閥21-1 ;所述火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4的出風口通過排煙管道連接排氣筒5，排煙管道上設有主風機27，主風機27將經過除塵的廢氣排入排氣筒5，排入大氣，主風機27通過聯軸器26連接主電機25 ;在所述屋頂煙罩I下方設置煙氣導流板排煙罩8，煙氣導流板排煙罩8充分利用轉爐熱煙氣向上原理，不受車間橫向氣流的干擾，對轉爐加料、出鋼和熔煉等產生煙氣進行導向進入變流式屋頂煙罩，轉爐在冶煉時產生的弧光、噪聲和輻射等有吸收和遮擋，煙氣導流板排煙罩主要由金屬框架及內外鋼板(內襯隔音消聲材料)等組成；在所述氬氧脫碳轉爐62的爐口上方設置電動式移動小車6，電動式移動小車6上吊掛吸口煙罩7，吸口煙罩7后端連接第一隔熱保溫煙道9，第一隔熱保溫煙道9后端連接燃燒沉降室12，在第一隔熱保 溫煙道9與燃燒沉降室12之間連接補償器11，燃燒沉降室12上設有防爆閥10和檢修門；所述燃燒沉降室12通過第二隔熱保溫煙道13連接翅片管式余熱鍋爐14，翅片管式余熱鍋爐14包括翅片管式蒸汽發生器、水預熱器和蒸汽過熱器，翅片管式蒸汽發生器采用高頻焊接翅片管作為換熱元件，通過翅片來強化傳熱，整套裝置傳熱效率高，設備結構緊湊，熱側流體流動阻力小；從燃燒沉降室12出來的熱煙氣進入翅片管式余熱鍋爐14后與水發生熱交換，產生水蒸汽；所述翅片管式余熱鍋爐14的煙氣出口連接增壓風機35的進風口，增壓風機35的出風口連接蛇形換熱器34的煙氣進口，蛇形換熱器34的煙氣出口連接鰭片管道20的進口端，鰭片管道20的出口端通過高溫管道22連接火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4 ;在所述增壓風機35的出風口與蛇形換熱器34的煙氣進口之間設置第二電動多葉蝶閥21-2 ;所述增壓風機35的出風口通過管道與鰭片管道20的進口端連接，并在增壓風機35的出風口與鰭片管道20的進口端之間設置第三電動多葉蝶閥21-3。
[0022]所述余熱發電系統包括翅片管式余熱鍋爐14，翅片管式余熱鍋爐14的蒸汽出口與汽包15的蒸汽進口連接，汽包15的蒸汽出口與第一分汽缸19的進口端連接，第一分汽缸19的出口端與蓄熱器23的進口端連接，蓄熱器23的出口端連接第二分汽缸24的進口端，第二分汽缸24的出口端連接汽水分離器29的進口，汽水分離器29將高壓蒸汽中的水進行分尚，可以保證汽輪機使用壽命，汽水分尚器29的出口與汽輪機28連接，汽輪機28的動力輸出端與勵磁發電機31連接，汽輪機28帶動勵磁發電機31進行發電，勵磁發電機31的電能輸出端與變電所30連接。
[0023]所述余熱采暖系統包括蛇形換熱器34，蛇形換熱器34的第一液體進口與熱交換器61的出口連接，蛇形換熱器34的第一液體出口與熱水包36的進口連接，熱水包36的出口與第二水泵37的輸入端連接，第二水泵37的輸出端與熱交換器61的進口連接；所述熱交換器61用于將熱水的熱能利用出來，給室內空氣加熱，實現辦公樓60的采暖。
[0024]所述余熱制冷系統包括熱交換冷凝器32，熱交換冷凝器32的蒸汽進口與汽輪機28的出口連接，熱交換冷凝器32的冷凝水出口與第一水泵33的輸入端連接，第一水泵33的輸出端與蛇形換熱器34的第二液體進口連接，蛇形換熱器34的第二液體出口與溴化鋰制冷機63連接，溴化鋰制冷機63與水冷交換器59連接，水冷交換器59將冷水與空氣換熱，降低辦公樓60室內溫度；
所述溴化鋰制冷機63包括高溫發生器47、低溫發生器48、冷凝器49、高溫換熱器50、低溫換熱器51、吸收器56和蒸發器57 ;所述高溫發生器47的換熱管進口與蛇形換熱器34的第二液體出口連接，高溫發生器47的換熱管出口與除氧器16的液體進口連接，高溫發生器47的管殼下部液體出口與高溫換熱器50的換熱管進口接，高溫換熱器50的換熱管出口通過第一節流閥52-1與吸收器56的管殼進口連接；所述高溫發生器47的管殼上部蒸汽出口與低溫發生器48的換熱 管進口連接，低溫發生器48的管殼下部液體出口與低溫換熱器51的換熱管進口連接，低溫換熱器51的換熱管出口通過第二節流閥52-2與吸收器56的管殼進口連接；所述低溫發生器48的換熱管出口、管殼上部蒸汽出口與冷凝器49的管殼進口連接，冷凝器49的管殼出口通過第三節流閥53與蒸發器57的管殼進口連接，蒸發器57的管殼出口與吸收器56的管殼進口連接，蒸發器57的冷媒水出口通過第一冷水泵58與分水箱44的進口連接，分水箱44的第一出口與水冷交換器59的進口連接，水冷交換器59的出口與蒸發器57的冷媒水進口連接；
所述吸收器56的管殼下部液體出口分別通過高溫泵54、低溫泵55與高溫換熱器50的管殼進口、低溫換熱器51的管殼進口連接，高溫換熱器50的管殼出口與高溫發生器47的管殼進口連接，低溫換熱器51的管殼出口與低溫發生器48的管殼進口連接；
所述分水箱44的第二出口通過冷水閥43與集水包42的進口連接，集水包42的出口通過第四水泵41與混水器40的第一進口連接，混水器40的第二進口通過第五水泵39與第一冷卻塔38的出口連接，混水器40的出口與吸收器56的換熱管進口連接，吸收器56的換熱管出口與冷凝器49的換熱管進口連接，冷凝器49的換熱管出口與第一冷卻塔38的進口連接；
所述除氧器16的液體出口與汽包15的液體進口連接，汽包15的液體出口與翅片管式余熱鍋爐14的液體進口連接，在汽包15的液體進口與除氧器16的液體出口之間設置第一補水水泵17-1 ;所述除氧器16的液體進口通過第二補水水泵17-2與水箱18連接，除氧器16的氣體出口與第一分汽缸19的進口端連接；
在所述鰭片管道20的出口端設置第四電動多葉蝶閥21-4 ；
所述熱交換冷凝器32的冷卻水進口通過第三水泵46與第二冷卻塔45的出口連接，第二冷卻塔45的進口與熱交換冷凝器32的冷卻水出口連接。
[0025]所述屋頂煙罩I不受轉爐工藝設備布置的限制，不妨礙車間各生產設備的工藝操作和維修，將氬氧脫碳轉爐頂部范圍內的廠房屋架加以合理的圍擋形成排煙罩，其結構形式的設計應與建筑密切配合，做成方錐體體或長棱錐體，錐體壁板傾角以45~60°C為佳，屋頂煙罩內設有導流增速板。屋頂煙罩I的主要作用是使氬氧脫碳轉爐62在加料和出鋼等過程中瞬間所產生的大量含塵熱氣流煙塵，即二次煙氣貯留在廠房屋架內，然后在一個適當的時間內有組織地被抽走；被抽走的粉塵粒徑細小，多在0.1~8 μ m之間。
[0026]所述低溫鋼管道2是用來通過煙塵的裝置，在材料上要保證腐蝕性、高強度性等。
[0027]所述混風閥3是一種最為簡單的冷卻方式，通常是在除塵器的進口設置。根據系統設計和除塵設備對溫度的要求，直接向高溫煙氣混入冷風，以達到煙氣降溫的目的，保護整個除塵系統。
[0028]所述火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4專用于AOD爐、電爐、轉爐、礦熱爐、回轉窯等的高溫煙氣的凈化，這種在低壓脈沖袋除塵器內配置導流式火花捕集裝置，它有效的捕集了高溫煙氣中的粗顆粒粉塵，起到保護布袋的作用，解決了高溫煙塵常燒壞布袋的難題，長期穩定運行，占地面積小，流速小而均勻，捕集效果高，降低溫度大，更經濟性，排放達標，布袋不容易壞。技術指標:煙氣捕集率> 99.5%，崗位粉塵濃度< 9mg/Nm3，煙塵排放濃度(25mg/Nm3，捕集粗顆粒≤20um，除塵器阻力≤(1500~1700) Pa，額定過濾速度≤1.1m/min，20 μ m以上粗顆粒捕集效率> 95%，布袋壽命> 15月。運用了重力和慣性等原理。高煙氣進入除塵器后，經過柵架板先把帶有殘余火花撲滅并把粗顆粒進行一次沉降到灰斗里去，這種柵架板與風道隔箱體板相焊接，其形狀像“ 口琴式”那樣隔板，在經過每個進氣室中對稱式導流板把中等 顆粒再二次沉降下來并落入灰斗里，這樣氣體成二次曲線流向，使各室流速均勻并起緩沖作用，對布袋保護作用，這種對稱式導流板是成波浪曲線形導流隔板，其煙氣通過阻力小，有效降低煙氣的的溫度。在通過濾袋過濾，凈化后的空氣進入除塵器上部的凈氣室內，并通過離線閥在到出風道室，最后出除塵器。當濾袋上的粉塵達到一定厚度，除塵器阻力增加到我們設定值時，用PLC控制來先把其中一個室離線閥關閉再打開脈沖閥，氣包中壓縮空氣經噴吹管，噴嘴向濾袋作瞬間的噴射、振動并反吹濾袋，使粉塵層破碎脫落，粉塵離開濾袋，落入灰斗，以此循環。這個過程叫做分室離線清灰，這樣清灰效果好，不產生逆氣流。整個裝置的箱體板用壓形板和加強筋做成，同時每個室分離隔開，支架用三角斜撐橫向力造成的框架剪刀，使其整體強度增大，特別是抗傾翻強度上符合風壓要求(可以采用中國專利ZL200920036067.5、ZL200920035928.8所公開的結構)。
[0029]所述排氣筒5用來排放經除塵設備凈化處理后的廢氣，或排放未經處理的氣體。排氣筒的排放高度與氣體的排放速率和排放濃度有關，排氣筒的設置又與地方的氣象因素、地形條件和建筑環境等有關，要符合國家排放標準。
[0030]所述電動式移動小車6用于吊掛吸口煙罩7，在加料時候將其拉走，保證氬氧脫碳轉爐工作可靠；電動式移動小車6由電機減速機驅動，具有車架、車輪組、鏈輪組、雙排鏈
坐寸ο
[0031]所述吸口煙罩7為異型式水冷密排管吸口罩,具有密集排列的多個水冷管道,密排管之間采用連續焊接而成水冷煙道，將其形狀排成90°異型管一樣，使罩口流速20m/s，這樣使爐口 CO燃燒更充分，混入冷風增多，傳熱能力大，水路明確，運行穩定。
[0032]所述第一隔熱保溫煙道9具有密排水冷管道和保溫棉等，用來通過高溫熱的煙塵，使熱煙塵散熱量最小，產生蒸汽更多，主要起保溫、冷卻，增加系統強度的作用。[0033]所述防爆閥10在燃燒沉降室內產生過量的CO時，當達到一定濃度及溫度時，將出現劇烈燃燒、爆炸，防爆閥這時打開。
[0034]所述補償器11是考慮到利用汽化煙道熱脹冷縮原理，來補償汽化煙道的熱變形。
[0035]所述燃燒沉降室12是由高鋁磚和保溫材料等組成，一般成拱形型，作用是能燒除有毒有害氣體，而且還要有初除塵的作用。
[0036]所述除氧器16是利用:在一定的壓力下，隨著水溫升高，氣體的溶解度相應降低的原理，將水的加熱到沸點，使水中的氣體溶解度為零，而達到除氧和除二氧化碳的目的。
[0037]所述鰭片管道20主要運用自然對流換熱原理，主要增加其換熱面積，降低煙氣的溫度，冷卻效果好。
[0038]所述蓄熱器23是一種節能裝置，一般可節約燃料5%~15%。其原理是:當鍋爐負荷減少時，將多余蒸汽供入蒸汽蓄熱器內，使蒸汽在一定壓力下變為高壓飽和水，當供熱負荷增大，鍋爐的蒸發量供不應求時，降低蓄熱器中壓力，高壓飽和水即分離為蒸汽和低壓飽和水，產生蒸汽供用戶使用。
[0039]所述汽輪機28是用蒸汽來作功的旋轉式原動機，蒸汽的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械功需要經過兩次能量轉換，即:蒸汽流過汽輪機的噴嘴時，將熱能轉換成蒸汽高速流動的動能；高速汽流流過工作葉片時，將蒸汽動能轉換成汽輪機轉子旋轉的機械功。
[0040]所述熱交換冷凝器32:由于冷卻的介質水，所以系統對各個部件和管道的密封性要求很高，中溫余熱發電中以水為介質冷凝器采用到了板翅式換熱器，板翅式換熱器與管殼式換熱器相比，結構較為緊湊、單位體積傳熱面積較大。
[0041]所述蛇形換熱器34用于將翅片管式余熱鍋爐14出來的高溫煙氣的熱能交換出來，蛇形換熱管34采用蛇形狀，傳熱系數大，體積小，主要用來加熱水。
[0042]所述熱水包36是一種儲水容器。作用補水、外接點和放散等。
[0043]所述高溫發生器47是制冷機中非常關鍵的組成部分，是將溴化鋰溶液進行加熱產高溫水蒸氣。
[0044]所述低溫發生器48是一種管殼式換熱器，低溫發生器內部為噴淋式結構。稀溶液被噴淋至換熱管外表面，由高溫發生器產生的蒸汽在換熱管內流動，加熱稀溶液，同時并與產生的冷劑蒸汽一道流向冷凝器。
[0045]所述冷凝器49由高、低溫發生器過來的冷劑蒸汽在換熱管表面凝結成冷劑水，釋放的熱量被換熱管內流動的冷卻水帶走。
[0046]所述高溫換熱器50是一種節能裝置，是將高溫發生器底部高溫高濃度溴化鋰溶液通入該裝置與高溫泵送上來低溫溴化鋰溶液相互熱交換。使低溫溴化鋰溶液溫度上升，再進入高溫發生器中。這樣外部加熱熱量小，達到節能效果。
[0047] 所述低溫換熱器51是一種節能裝置，是將低溫發生器底部高溫高濃度溴化鋰溶液通入該裝置與低溫泵送上來低溫溴化鋰溶液相互熱交換。使低溫溴化鋰溶液溫度上升，再進入低溫發生器中。這樣外部加熱熱量小，達到節能效果。
[0048]所述吸收器56也是管殼式熱交換器，內部為螺旋噴淋式結構，換熱管為銅光管。由蒸發器通過擋液板過來的冷劑蒸汽被噴淋的濃溶液所吸收，濃溶液變成稀溶液，同時釋放出熱量。熱量被換熱管內流動的冷卻水帶走。
[0049]所述蒸發器57是機組制成冷水的場所，管殼式熱交換器，內部為噴淋式結構，換熱管為高效翅片換熱管。冷劑水被冷劑泵噴淋至高效翅片換熱管的外表面并不斷蒸發，吸收管內循環水的熱量，使其溫度下降。
[0050]本發明的工作原理:
1、余熱除塵系統:
在加料、出鋼時，煙氣通過屋頂煙罩1，進入低溫鋼管道2到火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4，再通過主風機27到排氣筒5，注意要把增壓風機35那路管道閥門關閉，在加料時候將電動式移動小6車、吸口煙罩7開走。加料、出鋼時的工作過程為:高溫煙氣一煙氣導流板排煙罩8 —屋頂煙罩I —低溫鋼管道2 —第一電動多葉蝶閥21-1 —混風閥3 —火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4 —主風機27 —排氣筒5 —排入大氣。 [0051]在正常冶煉時，首先將電動式移動小車6、吸口煙罩7開過來，對準爐口和第一隔熱保溫煙道9，通過增壓風機35產生負壓作用下，使爐口高溫熱煙塵被吸入吸口煙罩7中再到第一隔熱保溫煙道9，進入翅片管式余熱鍋爐14 (來產生和收集飽和蒸汽)和蛇形換熱器34來降溫，溫度控制100°C，進入火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4，進入主風機27到排氣筒5。在正常冶煉時的工作過程為:高溫煙氣一吸口煙罩7—第一隔熱保溫煙道9—燃燒沉降室12 —第二隔熱保溫煙道13 —翅片管式余熱鍋爐14 —增壓風機35 —蛇形換熱器34 —鰭片管道20 —混風閥3 —火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器4 —主風機27 —排氣筒5。
[0052]在加料、出鋼和正常冶煉時同時進行，將一次煙氣和二次煙氣排煙系統合并設置，其最大的優點是利用二次煙氣較低的含塵濃度很低的煙氣溫度以及大風量的特點，來稀釋和降低一次煙氣中的高塵和溫度狀況，注意要把變流式屋頂煙罩那路管道閥門開到一定面積(現場可調)。
[0053]2、余熱發電、采暖、制冷系統:
熱煙塵進入翅片管式余熱鍋爐，因受熱面溫度較低，高溫煙氣將自身的熱能，傳給受熱面冷卻。受熱面管中的水，因吸收了煙氣熱能而產生部分蒸汽，是蒸汽和水混合，進入汽包里去，汽包是汽水分離，蒸汽到蓄熱器存儲，達到一定壓力后，到分汽缸，主要是一次汽水分離作用，然后到汽水分離器，起二次汽水分離作用，又進入凝汽式汽輪機，用蒸汽來作功帶動發電機組進行發電，發出電能到變電所去，其電能用于設備工作。
[0054]凝汽式汽輪機做完功后出口是低壓汽水蒸汽(真空)，低壓汽水蒸汽進入熱交換冷凝器通過冷卻水將其冷凝成水，冷卻水是通過第二冷卻塔冷卻后在水泵作用下輸送到熱交換冷凝器，換熱后的水再進入第二冷卻塔中冷卻，這樣如此循環。熱交換冷凝器出口冷凝水的溫度在45°C左右，在通過凝結水泵打入蛇形管換熱器將水的溫度加熱到85~95°C (熱水)，進入溴化鋰制冷機進行制冷。制冷過程為:當溴化鋰水溶液在高溫發生器內受到熱水的加熱后，通過熱交換原理將熱水溫度降低，熱交換后水通過凝結水泵作用下輸入到熱力除氧器，將水的加熱到沸點，使水中的氣體溶解度為零，而達到除氧和除二氧化碳的目的；除過氧的水進入汽包后，再通過循環泵輸入翅片管式余熱鍋爐去，這樣就第二輪汽化循環，如此反復。在高溫發生器中受熱溴化鋰水溶液的水不斷汽化，隨著水的不斷汽化，高溫發生器內的溴化鋰水溶液濃度不斷升高，達到一定濃度后通過閥門控制進入高溫換熱器進入熱交換然后到吸收器，汽化后產生的焓值高水蒸氣進人低溫發生器進行熱交換，這時低溫發生器中受熱溴化鋰水溶液的水不斷汽化，隨著水的不斷汽化，低溫發生器內的溴化鋰水溶液濃度不斷升高，達到一定濃度后通過閥門控制進入低溫換熱器進入熱交換然后到吸收器，汽化后產生焓值低水蒸氣。這兩種焓值水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內從第一冷卻塔過來冷卻水降溫后凝結，成為高壓低溫的液態水；當冷凝器內的水通過節流閥進入蒸發器時，急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發器內冷媒水的熱量，從而達到降溫制冷的目的，在此過程中，低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的溴化鋰水溶液吸收，與此同時從第一冷卻塔過來冷卻水溫度比溴化鋰水溶液要高，一則給冷卻水降溫，提高冷凝器冷卻效率；二則提高溴化鋰水溶液溫度，使低溫水蒸氣被溴化鋰水溶液更加吸收，整體吸收效率提高。這樣溴化鋰水溶液逐步降低，再由高、低溫循環泵送回高、低溫發生器，完成整個循環。如此循環不息，連續制取冷量。
[0055]由于溴化鋰稀溶液在吸收器內已被冷卻，溫度較低，為了節省加熱稀溶液的熱量，提高整個裝置的熱效率，在系統中增加了高、低溫換熱器，讓高、低溫發生器流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進行熱交換，提高稀溶液進入高、低溫發生器的溫度。冷制后冷媒水溫度在5~8°C之間，通過冷媒水泵作用下使冷媒水進入分水箱，然后進入用戶水冷交換器，來降低室內溫度，熱交換后水溫度升高，再進入蒸發器來降低水溫度，這樣如此循環不息。在夏天時候冷卻塔出口水溫度高，影響制冷效果，這時閥門開，部分冷媒水進入集水箱，再通過水泵打入混水器中，來降低冷卻塔出口水溫度；冷卻塔出口水溫度正常時候將閥門和水泵關閉。溴化鋰制冷中冷凝器和吸收器的冷卻水循環過程:從冷卻塔中冷卻下來水通過水泵作用下，將冷卻水輸送到混水器，進行混冷媒水冷卻，然后到吸收器再次冷卻后，進入冷凝器進行熱交換(將水蒸氣冷凝成高壓低溫的液態水)，最后進入冷卻塔將換熱高溫水進行冷卻，完成整個循環。如此循環不息。采暖過程是泵作用下通過蛇形換熱器對冷水進行熱交換，讓冷水變成熱水，進入熱水包后，熱水包的作用補水、外接點和放散等，然后輸送到熱交換器對室內進行供暖和洗澡等，熱交換器出來的水已經冷卻，再進入蛇形換熱器進行加熱。這樣此循環不息。
[0056]本發明根據氬氧脫碳轉爐冶煉的工藝、溫度、煙塵性質等要求來進行除塵和余熱利用。熱煙塵從氬氧脫碳轉爐出來，其溫度1650°C左右，氬氧脫碳轉爐在正常冶煉時，煙氣主要通過爐口上方捕集(一次煙氣捕集)；在加料、出鋼的時候煙氣是通過變流式屋頂煙罩捕集(二次煙氣捕集)。二次煙氣進入變流式屋頂煙罩進入低溫鋼管道的到火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器，從排氣筒出來；一次煙氣通過水冷式保溫煙道進入沉降室，將大顆粒熱煙塵沉降下來，熱煙塵再次進入水冷式保溫煙道然后進入翅片式余熱鍋爐來產生飽和蒸汽，降溫后煙塵進入火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器，從排氣筒出來。從鍋爐來產生飽和蒸汽輸送蓄熱器儲存起來(直接將飽和蒸汽提供給鋼廠設備運行)，用蓄熱器里蒸汽帶動汽輪機，使汽輪機高速旋轉同時帶動發電機，這樣進行發電，將電能輸送到變電所。因氬氧脫碳轉爐冶煉工藝不確定因素高，溫度、流量波動性大、變法范圍大等特點，這樣導致余熱產生蒸汽量波動性大，根據這樣特性要增加蓄熱器，是一種節能裝置，一般可節約燃料5%~15%，可保證到汽輪器蒸汽壓力是恒定不變。飽和蒸汽進入汽輪機做功，做完功進入冷凝器形成凝結水，水的溫度在45°C左右，在通過凝結水泵打入蛇形管換熱器將水的溫度加熱到85~95°C，再進入溴化鋰制冷機進行制冷，制冷水輸送到鋼鐵企業中辦公室、操作室、電氣室、宿舍等地方。熱煙塵通過翅片式余熱鍋爐和蛇形式換熱器等將煙氣溫度控制10(TC左右，進入火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器，能達國家排放新標準。水通過蛇形管換熱器加熱在冬天能為辦公樓取暖。通過余熱將熱、冷、電轉換出來，并達到環保要求，這樣形成“四項一體”余熱利用系統 。
【權利要求】
1.一種氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:包括除塵系統、余熱發電系統、余熱采暖系統和余熱制冷系統； 所述除塵系統包括安裝在氬氧脫碳轉爐(62)頂部范圍內的廠房屋架上的屋頂煙罩(1)，屋頂煙罩(I)通過低溫鋼管道(2)連接火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器(4)，火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器(4)的進風口設有混風閥(3)，火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器(4)的出風口通過排煙管道連接排氣筒(5)，排煙管道上設有主風機(27);在所述氬氧脫碳轉爐(62)的爐口上方設置電動式移動小車(6)，電動式移動小車(6)上吊掛吸口煙罩(7)，吸口煙罩(7)后端連接第一隔熱保溫煙道(9)，第一隔熱保溫煙道(9)后端連接燃燒沉降室(12)，燃燒沉降室(12)通過第二隔熱保溫煙道(13)連接翅片管式余熱鍋爐(14)，翅片管式余熱鍋爐(14)的煙氣出口連接增壓風機(35)的進風口，增壓風機(35)的出風口連接蛇形換熱器(34 )的煙氣進口，蛇形換熱器(34 )的煙氣出口連接鰭片管道(20 )的進口端，鰭片管道(20)的出口端通過高溫管道(22)連接火花捕集式低壓脈沖布袋除塵器(4)； 所述余熱發電系統包括翅片管式余熱鍋爐(14)，翅片管式余熱鍋爐(14)的蒸汽出口與汽包(15)的蒸汽進口連接，汽包(15)的蒸汽出口與第一分汽缸(19)的進口端連接，第一分汽缸(19)的出口端與蓄熱器(23)的進口端連接，蓄熱器(23)的出口端連接第二分汽缸(24)的進口端，第二分汽缸(24)的出口端連接汽水分離器(29)的進口，汽水分離器(29)的出口與汽輪機(28)連接，汽輪機(28)的動力輸出端與勵磁發電機(31)連接； 所述余熱采暖系統包括蛇形換熱器(34)，蛇形換熱器(34)的第一液體進口與熱交換器(61)的出口連接，蛇形換熱器(34)的第一液體出口與熱水包(36)的進口連接，熱水包(36)的出口與第二水泵(37)的輸入端連接，第二水泵(37)的輸出端與熱交換器(61)的進口連接； 所述余熱制冷系統包括熱交換冷凝器(32)，熱交換冷凝器(32)的蒸汽進口與汽輪機(28)的出口連接，熱交換冷凝器(32)的冷凝水出口與第一水泵(33)的輸入端連接，第一水泵(33)的輸出端與蛇形換熱器(34)的第二液體進口連接，蛇形換熱器(34)的第二液體出口與溴化鋰制冷機(63)連接，溴化鋰制冷機(63)與水冷交換器(59)連接。
2.如權利要求1所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:所述溴化鋰制冷機(63)包括高溫發生器(47)、低溫發生器(48)、冷凝器(49)、高溫換熱器(50)、低溫換熱器(51)、吸收器(56)和蒸發器(57);所述高溫發生器(47)的換熱管進口與蛇形換熱器(34)的第二液體出口連接，高溫發生器(47)的換熱管出口與除氧器(16)的液體進口連接，高溫發生器(47)的管殼下部液體出口與高溫換熱器(50)的換熱管進口接，高溫換熱器(50)的換熱管出口通過第一節流閥(52-1)與吸收器(56)的管殼進口連接；所述高溫發生器(47)的管殼上部蒸汽出口與低溫發生器(48)的換熱管進口連接，低溫發生器(48)的管殼下部液體出口與低溫換熱器(51)的換熱管進口連接，低溫換熱器(51)的換熱管出口通過第二節流閥(52-2)與吸收器(56)的管殼進口連接；所述低溫發生器(48)的換熱管出口、管殼上部蒸汽出口與冷凝器(49)的管殼進口連接，冷凝器(49)的管殼出口通過第三節流閥(53 )與蒸發器(57 )的管殼進口連接，蒸發器(57 )的管殼出口與吸收器(56 )的管殼進口連接，蒸發器(57 )的冷媒水出口通過第一冷水泵(58 )與分水箱(44 )的進口連接，分水箱(44)的第一出口與水冷交換器(59)的進口連接，水冷交換器(59)的出口與蒸發器(57)的冷媒水進口連接。
3.如權利要求2所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:所述吸收器(56)的管殼下部液體出口分別通過高溫泵(54)、低溫泵(55)與高溫換熱器(50)的管殼進口、低溫換熱器(51)的管殼進口連接，高溫換熱器(50)的管殼出口與高溫發生器(47)的管殼進口連接，低溫換熱器(51)的管殼出口與低溫發生器(48)的管殼進口連接。
4.如權利要求2所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:所述分水箱(44 )的第二出口通過冷水閥(43 )與集水包(42 )的進口連接，集水包(42 )的出口通過第四水泵(41)與混水器(40)的第一進口連接，混水器(40)的第二進口通過第五水泵(39 )與第一冷卻塔(38 )的出口連接，混水器(40 )的出口與吸收器(56 )的換熱管進口連接，吸收器(56)的換熱管出口與冷凝器(49)的換熱管進口連接，冷凝器(49)的換熱管出口與第一冷卻塔(38)的進口連接。
5.如權利要求2所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:所述除氧器(16)的液體出口與汽包(15)的液體進口連接，汽包(15)的液體出口與翅片管式余熱鍋爐(14)的液體進口連接，在汽包(15)的液體進口與除氧器(16)的液體出口之間設置第一補水水泵(17-1);所述除氧器(16)的液體進口通過第二補水水泵(17-2)與水箱(18)連接，除氧器(16)的氣體出口與第一分汽缸(19)的進口端連接。
6.如權利要求 1所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:在所述鰭片管道(20)的出口端設置第四電動多葉蝶閥(21-4)。
7.如權利要求1所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:所述熱交換冷凝器(32)的冷卻水進口通過第三水泵(46)與第二冷卻塔(45)的出口連接，第二冷卻塔(45)的進口與熱交換冷凝器(32)的冷卻水出口連接。
8.如權利要求1所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:在所述增壓風機(35)的出風口與蛇形換熱器(34)的煙氣進口之間設置第二電動多葉蝶閥(21-2);所述增壓風機(35)的出風口通過管道與鰭片管道(20)的進口端連接，并在增壓風機(35)的出風口與鰭片管道(20)的進口端之間設置第三電動多葉蝶閥(21-3)。
9.如權利要求1所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:在所述低溫鋼管道(2)上設置第一電動多葉蝶閥(21-1)。
10.如權利要求1所述的氬氧脫碳轉爐煙氣余熱熱電冷三聯產及除塵系統，其特征是:在所述屋頂煙罩(I)下方設置煙氣導流板排煙罩(8)。
【文檔編號】F22B1/18GK103981328SQ201410226783
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】張衛東, 陸俊杰, 曹春華, 楊乙斌 申請人:無錫三達環保科技有限公司