[实用新型]一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用烧结窑尾气余热回收发电的装置，特别是涉及利用各类烧结窑后段产生烟气温度相对较低，但烟气量大的场合，例如砖厂烧结窑生产排放的烟气进行发电的装置。 

背景技术

工业余热的回收利用在节能的舞台上扮演着愈来愈重要的角色，以工业余热为例，人类所利用的热能中有50%最终以低品位废热的形式直接排放，工业余热资源十分丰富，被视为继煤炭、石油、天然气、水力之后的第5大常规能源。工业余热一般分为600℃以上的高温余热，600℃-180℃的中温余热和180℃以下的低温余热。近几年来，用于回收烟气和废水中高温余热和中温余热的单循环发电技术得到了广范的推广，并取得了很好的经济环境效益。低温余热的品位较低，现有技术和设备针对低温余热无法运行，目前大多数低温余热回收技术和设备只能是通过换热器把余热转换为品位更低的热量加以利用，最为常见的是烟气或废水通过换热器加热热水，用以生活用水或冬季供暖，但是对于春夏秋三季则余热利用率几乎为零。如砖窑烧结过程中产生的烟气，温度都在170℃以上，并且排量比较大，在非采暖季节实施低温发电回收，具有较高的回收利用价值。 

另一方面，电能是高品位能源，随着我国经济的高速发展，我国工业对电力资源的需求越来越大，尤其是近几年来，电力资源的供给出现了供不应求的局面，甚至有的地区对高用电企业实行了用电限制。若能将生产工艺中的大量余热利用起来，转化成电力输出再供给企业自用或并网，将缓解企业因用电增加的成本，同时降低废热的排放，进一步强化资源利用率。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用烧结窑尾气低温余热发电的装置，利用烧结窑生产工艺末段产生的180℃-60℃温度区段内的低温烟气余热发电，以解决余热利用率低及电力紧张的双重问题。 

本实用新型利用烧结窑尾气低温余热发电的装置包括至少一级低温余热发电机组，以及冷却水塔和水源热泵，所述低温余热发电机组连接在低温烟气管路上，冷却水塔和水源热泵分别与低温余热发电机组并联。其中的低温余热发电机组由组合式翅片管预热器，组合式翅片管蒸发器，工质泵，双螺杆膨胀机，发电机和管壳式冷凝器组成，在组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器上分别设置有多个翅片管换热器组成单元，所述翅片管换热器组成单元串联连接，分别构成组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器的管程；所述组合式翅片管蒸发器的壳程进口与烧结窑烟道连接，壳程出口与组合式翅片管预热器的壳程进口连接，组合式翅片管预热器的壳程出口连通大气；工质泵出口连接组合式翅片管预热器的管程进口，管程出口与组合式翅片管蒸发器的管程进口连接，组合式翅片管蒸发器的管程出口与双螺杆膨胀机的吸气口连接，双螺杆膨胀机排气口与管壳式冷凝器壳程进口连接，管壳式冷凝器壳程出口与工质泵吸入口连接，发电机连接在双螺杆膨胀机上；管壳式冷凝器的管程出口与冷却水塔进口连接，冷却水塔出口连接冷却水泵后接入管壳式冷凝器的管程进口；管壳式冷凝器的管程与水源热泵并联。 

本实用新型的低温余热发电装置包括至少一级低温余热发电机组，当烟气温度较高时，可以采用二级或者更多级低温余热发电机组。 

其中，所述的发电机为三相同步发电机。 

本实用新型利用烧结窑尾气低温余热发电的方法为采用上述装置，使烧结窑烟道尾气依次通过组合式翅片管蒸发器、组合式翅片管预热器的壳程，与组合式翅片管蒸发器、组合式翅片管预热器管程内的有机工质交换热量，降温后排入大气；由工质泵驱动有机工质依次通过组合式翅片管预热器和组合式翅片管蒸发器的管程，吸收热量升温后进入双螺旋膨胀机膨胀作功，带动发电机发电；作功后的有机工质进入管壳式冷凝器放热，将热量传给循环的冷却水后循环回工质泵；冷却水或者通过冷却水塔冷却后循环使用，或者通入水源热泵的蒸发器，交换热量后循环使用，水源热泵吸收的热量供取暖使用。 

其中，有机工质在低温余热发电机组内的工作过程为：有机工质先在组合式翅片管预热器内与烧结窑烟气换热，达到或超过有机工质的沸点，变为高压气液两相混合物。之后进入组合式翅片管蒸发器，剧烈蒸发，变为高压饱和或过饱和蒸汽。然后进入双螺杆膨胀机绝热膨胀，带动发电机转动。随后有机工质进入管壳式冷凝器的壳程，与其管程内的冷却水换热，变为低压饱和或过冷液体。再经由工质泵，进入组合式翅片管预热器，完成一个循环。