高爐煤氣回收利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括干式袋式除塵裝置、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置、多級壓縮機(jī)裝置和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置包括蒸發(fā)器、膨脹透平機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)入口與所述膨脹透平機(jī)的工質(zhì)出口通過管道連通，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)出口與所述膨脹透平機(jī)的工質(zhì)入口通過管道連通，所述發(fā)電機(jī)連接所述膨脹透平機(jī)的輸出端；所述干式袋式除塵裝置、蒸發(fā)器、多級壓縮機(jī)裝置和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置通過管道依次連接。本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，充分利用了高爐煤氣的溫度和壓力，提高了高爐煤氣的回收利用效率。
【專利說明】
高爐煤氣回收利用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高爐煤氣回收領(lǐng)域;具體地說，本發(fā)明涉及一種高爐煤氣回收利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐煤氣為高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其主要成分中可燃成分含量約占20?30%左右，熱值較低，且含塵量較大。由于高爐煤氣是冶金廢氣中排放量最大的廢氣，除了用作冶金企業(yè)的自用燃?xì)庵苯尤紵?，也發(fā)展出許多回收利用高爐煤氣的途徑。
[0003]在這些途徑中比較常見的，高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(Top Gas PressureRecovery Turbine，TRT)是利用高爐預(yù)定煤氣壓力能和氣體顯熱，把煤氣導(dǎo)入膨脹透平對外做功，并將透平與發(fā)電機(jī)連接，通過透平機(jī)將高爐煤氣壓力能和部分熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能，構(gòu)成高爐煤氣頂壓回收透平發(fā)電裝置。經(jīng)過余壓回收的高爐煤氣還可以進(jìn)入燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電進(jìn)行燃燒發(fā)電，如專利文獻(xiàn)CN102703628A公開的一種高爐煤氣循環(huán)綜合利用裝置的使用方法，該方法將高爐爐頂排出的高爐煤氣，經(jīng)原始高爐煤氣管道由下部進(jìn)入干法袋式脈沖除塵裝置過濾;經(jīng)高壓凈高爐煤氣管道進(jìn)入TRT降溫降壓，由低壓高爐煤氣管道導(dǎo)出；部分高爐煤氣經(jīng)高爐熱風(fēng)爐導(dǎo)入高爐煤氣管道進(jìn)入高爐熱風(fēng)爐裝置，完成加熱工藝，剩余部分進(jìn)入燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置回收余熱余壓。
[0004]但采用上述方法進(jìn)行干法除塵以后，氣體中剩余的顆粒會在TRT中的透平葉片上沉積，該沉積會對TRT設(shè)備造成極大的潛在隱患，會造成設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，降低了系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此多數(shù)TRT降壓發(fā)電設(shè)備均要求在其前端加入額外的濕式除塵設(shè)備以保證TRT設(shè)備能定期清除氣體中的雜質(zhì)顆粒在葉片上的沉積。但是，由于濕式除塵設(shè)備的存在，會同時降低高爐煤氣的溫度和壓力，這也會造成燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電裝置效率降低，使得高爐煤氣的回收效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，充分利用高爐煤氣的溫度和壓力，提高高爐煤氣的回收效率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，包括干式袋式除塵裝置、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置、多級壓縮機(jī)裝置和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置包括蒸發(fā)器、膨脹透平機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)入口與所述膨脹透平機(jī)的工質(zhì)出口通過管道連通，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)出口與所述膨脹透平機(jī)的工質(zhì)入口通過管道連通，所述發(fā)電機(jī)連接所述膨脹透平機(jī)的輸出端;所述干式袋式除塵裝置、蒸發(fā)器、多級壓縮機(jī)裝置和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置通過管道依次連接。
[0007]優(yōu)選地，所述多級壓縮機(jī)裝置包括至少兩個壓縮機(jī)，每兩個壓縮機(jī)之間設(shè)置有級間換熱器。
[0008]優(yōu)選地，所述級間換熱器的工質(zhì)入口與所述蒸發(fā)器的工質(zhì)入口連通，所述級間換熱器的工質(zhì)出口與所述蒸發(fā)器的工質(zhì)出口連通。
[0009]本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，通過使用有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置的蒸發(fā)器進(jìn)行換熱，保持其壓力，并通過多級壓縮機(jī)裝置進(jìn)行增壓升溫，極大的提高燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的效率，同時將蒸發(fā)器進(jìn)行換熱的能量通過有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電，進(jìn)一步提高了高爐煤氣回收利用率。而且整個系統(tǒng)不含水分，提高了整體系統(tǒng)的效率。本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，充分利用了高爐煤氣的溫度和壓力，提高了高爐煤氣的回收利用效率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參見圖1，本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，包括干式袋式除塵裝置1、有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle)發(fā)電裝置2、多級壓縮機(jī)裝置3和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4。
[0012]所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2包括蒸發(fā)器21、膨脹透平機(jī)22和發(fā)電機(jī)23，所述蒸發(fā)器21的工質(zhì)入口與所述膨脹透平機(jī)22的工質(zhì)出口通過管道連通，所述蒸發(fā)器21的工質(zhì)出口與所述膨脹透平機(jī)22的工質(zhì)入口通過管道連通，所述發(fā)電機(jī)23連接所述膨脹透平機(jī)22的輸出端。
[0013]所述干式袋式除塵裝置1、蒸發(fā)器21、多級壓縮機(jī)裝置3和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4通過管道依次連接。
[0014]所述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4包括燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組41和由所述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組41驅(qū)動的第二發(fā)電機(jī)42構(gòu)成，經(jīng)過多級壓縮機(jī)裝置3增壓達(dá)到要求參數(shù)的煤氣進(jìn)入燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組41中的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組進(jìn)行燃燒，進(jìn)行充分燃燒并產(chǎn)生高溫?zé)煔?，推動燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)而發(fā)電，而后排出的高溫?zé)煔膺M(jìn)入后續(xù)蒸汽回收裝置，產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入蒸汽輪機(jī)，帶動第二發(fā)電機(jī)42旋轉(zhuǎn)發(fā)電。經(jīng)過所述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4的高爐煤氣煙氣經(jīng)過凈化處理(未示出)，排放到大氣中。所述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4構(gòu)成為已知技術(shù)，這里不再贅述。
[0015]采用本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，高溫高壓帶雜質(zhì)的高爐煤氣經(jīng)過干法袋式除塵裝置I的過濾，去除所含的雜質(zhì)后進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2的蒸發(fā)器21，高爐煤氣經(jīng)過蒸發(fā)器21的降溫后，壓力維持不變，此狀態(tài)下的高爐煤氣進(jìn)入多級壓縮機(jī)裝置3進(jìn)行增壓后，進(jìn)入燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4進(jìn)行發(fā)電。除塵后的高爐煤氣，經(jīng)過有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2的蒸發(fā)器21，進(jìn)行換熱，過程中高爐煤氣壓力不變，溫度根據(jù)有機(jī)朗肯循環(huán)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時應(yīng)滿足多級壓縮機(jī)裝置3入口溫度的限制。經(jīng)過蒸發(fā)器21進(jìn)行換熱的有機(jī)工質(zhì)，由初始的低溫液態(tài)工質(zhì)變?yōu)楦邷馗邏旱挠袡C(jī)工質(zhì)氣體，進(jìn)入膨脹透平機(jī)22進(jìn)行做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)23進(jìn)行發(fā)電，同時經(jīng)過膨脹透平機(jī)22的高溫高壓有機(jī)工質(zhì)重新變?yōu)榈蜏匾簯B(tài)有機(jī)工質(zhì)，進(jìn)入蒸發(fā)器21再次進(jìn)行換熱過程。
[0016]在多級壓縮機(jī)裝置3的出口滿足進(jìn)入所述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4的壓力要求，同時高爐煤氣溫度也得到了提升，高溫、高壓的高爐煤氣可以進(jìn)一步提高所述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4的效率。燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4的第二發(fā)電機(jī)42也可以為多級壓縮機(jī)裝置3提供驅(qū)動電源，可進(jìn)一步提高能源轉(zhuǎn)換效率，并同時減少設(shè)備投入。同樣，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2的發(fā)電機(jī)23也可以為多級壓縮機(jī)裝置3提供驅(qū)動電源，或另作他用。
[0017]所述多級壓縮機(jī)裝置3包括至少兩個壓縮機(jī)31，每兩個壓縮機(jī)31之間設(shè)置有級間換熱器32，級間換熱器32對壓縮機(jī)31排出的煤氣進(jìn)行降溫。經(jīng)過上一級加壓的煤氣進(jìn)入級間換熱器32進(jìn)行降溫，然后再進(jìn)入下一級壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，從而大大提高下一級壓縮機(jī)效率。所述級間換熱器32的工質(zhì)入口與所述蒸發(fā)器21的工質(zhì)入口連通，所述級間換熱器32的工質(zhì)出口與所述蒸發(fā)器21的工質(zhì)出口連通，使得級間換熱器32能夠與蒸發(fā)器21—起為有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2中循環(huán)的有機(jī)工質(zhì)換熱，提高換熱效率。所述級間換熱器32交換的熱能會使有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2中循環(huán)的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行相變，由低溫低壓液體有機(jī)工質(zhì)相變?yōu)楦邷馗邏旱臍鈶B(tài)有機(jī)工質(zhì)，與有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2中的蒸發(fā)器21中已經(jīng)由低溫低壓液態(tài)有機(jī)工質(zhì)相變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行匯合，共同驅(qū)動膨脹透平機(jī)22，發(fā)電機(jī)23由膨脹透平機(jī)22驅(qū)動進(jìn)行發(fā)電。
[0018]本發(fā)明的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，通過使用有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置2，將高溫高壓的高爐煤氣進(jìn)行換熱過程，經(jīng)過換熱的高爐煤氣進(jìn)行了降溫，但是其壓力沒有降低。在此狀態(tài)下的高爐煤氣，對多級壓縮機(jī)裝置3而言是處在非常高的壓縮效率上，提高了壓縮機(jī)的整體效率。同時，由于壓縮機(jī)在壓縮過程中會對高爐煤氣進(jìn)行升溫，級間換熱器32對已經(jīng)升溫的高爐煤氣進(jìn)行降溫，提高壓縮機(jī)的整體效率后，壓縮機(jī)末級不帶后冷卻器，經(jīng)過最后壓縮機(jī)末級壓縮的高爐煤氣重新變?yōu)楦邷貭顟B(tài)，同時壓力也滿足了燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4的入口壓力要求。入口溫度的提高，可以極大的提高燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置4的效率。
[0019]以上【具體實(shí)施方式】僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，不能用于限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，包括干式袋式除塵裝置、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置、多級壓縮機(jī)裝置和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置， 所述有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置包括蒸發(fā)器、膨脹透平機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)入口與所述膨脹透平機(jī)的工質(zhì)出口通過管道連通，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)出口與所述膨脹透平機(jī)的工質(zhì)入口通過管道連通，所述發(fā)電機(jī)連接所述膨脹透平機(jī)的輸出端； 所述干式袋式除塵裝置、蒸發(fā)器、多級壓縮機(jī)裝置和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電裝置通過管道依次連接。2.如權(quán)利要求1所述的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述多級壓縮機(jī)裝置包括至少兩個壓縮機(jī)，每兩個壓縮機(jī)之間設(shè)置有級間換熱器。3.如權(quán)利要求2所述的高爐煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述級間換熱器的工質(zhì)入口與所述蒸發(fā)器的工質(zhì)入口連通，所述級間換熱器的工質(zhì)出口與所述蒸發(fā)器的工質(zhì)出口連通。
【文檔編號】C21B5/06GK106048118SQ201610697669
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月19日
【發(fā)明人】斯蒂芬·鉑森
【申請人】阿特拉斯·科普柯（上海）工藝設(shè)備有限公司