一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统的制作方法

专利2022-05-10  2



1.本发明涉及工业硅冶炼技术领域,具体是一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统。


背景技术:

2.工业硅主要用途非常广泛,在铝合金工业领域,硅铝合金是用量最大的硅合金,在非铁基合金领域,工业硅也用作要求严格的硅钢的合金剂,冶炼特种钢和非铁基合金的脱氧剂,在化学工业领域,用于生产硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅,硅橡胶弹性好,耐高温,用于制作医疗用品、耐高温垫圈等,同时工业硅经一系列工艺提纯后生成多晶硅、单晶硅,供光伏产业及电子工业使用,可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。
3.而在对工业硅冶炼生产过程中,其熔化、冷却等一系列流程均会产生高温低阶废气,直接排放,极易污染大气环境,且热量流失损耗较大,生产成本较高。因此,本领域技术人员提供了一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统,以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统,所述余热回收发电系统由余热回收系统、发电单元、制冷器、热转化单元、加压器、供冷/供热单元、烟囱组成;所述余热回收系统通过热力分流管分别与发电单元和热转化单元连接;所述发电单元和热转化单元的排气端均与烟囱连接;所述发电单元的输出端与制冷器连接,所述制冷器的输出端与供冷/供热单元的供冷设施连接;所述热转化单元的输出端与加压器连接,所述加压器的输出端与供冷/供热单元的供热设施连接;所述余热回收系统包括余热回收罐,所述余热回收罐的一侧位于底端位置处设置有余热进管,且余热回收罐的顶端位置处设置有余热出管,所述余热回收罐的内侧位于下半部位置处从下至上依次设置有初效粉尘滤网、高效粉尘滤网、催化载体,且余热回收罐的内侧位于上半部位置处设置有螺旋导流板,所述螺旋导流板的内侧对称设置有催化灯;所述热转化单元包括热量转化罐,所述热量转化罐的一侧位于底端位置处开设有第一热量进口,且热量转化罐的一侧位于顶端位置处开设有第一废气出口,所述第一热量进口的进气端连接有热量分流管,所述热量分流管的排气端对称连接有喷气筒,所述热量转化罐的另一侧位于底端位置处开设有热水出口,且热量转化罐的另一侧位于顶端位置处开设有冷水进口,所述热量转化罐的内侧对称错开设置有导流板,且热量转化罐的顶端位
于中部位置处固定有传动电机,所述传动电机的端部贯穿导流板的端面设置有传动主轴,所述传动主轴的外侧对称设置有搅拌桨;所述发电单元包括发电机外壳,所述发电机外壳的上方位于一侧位置处开设有第二热量进口,且发电机外壳的上方位于另一侧位置处开设有第二废气出口,所述发电机外壳的内侧位于底端位置处设置有蒸汽罐,且发电机外壳的内侧位于顶端位置处设置有蒸汽发电机组,所述第二热量进口通过热量导流管与蒸汽罐连接,所述第二废气出口通过废气导流管与蒸汽发电机组连接,所述蒸汽罐的内侧设置有换热管,且蒸汽罐通过蒸汽导流管与蒸汽发电机组连接。
6.作为本发明再进一步的方案:所述热力分流管的外侧包裹有保温层,保温层采用保温层选用70mm厚的导热系数0.03w/m的超细玻璃棉保温,外加铝箔玻璃钢保护层。
7.作为本发明再进一步的方案:所述催化灯的数量为两组,每组不少于六个,所述催化灯相对于螺旋导流板的螺旋桨叶呈环形对称排列。
8.作为本发明再进一步的方案:所述喷气筒的数量为四组,且喷气筒呈十字交叉对称排列。
9.作为本发明再进一步的方案:所述导流板的数量不少于四组,且导流板的数量与搅拌桨的数量相同,所述导流板与搅拌桨相互一一对应。
10.作为本发明再进一步的方案:所述换热管为u形管结构,且换热管的进气端与出气端分别与热量导流管和废气导流管连接。
11.所述余热回收发电系统的工作流程如下:s1、将工业硅冶炼后产生的高温低阶气体通过集热扇进行收集输送,采用压缩机压缩后输送至余热回收系统内,余热回收系统内的余热回收罐对高温低阶气体进行中转存储,高温低阶气体在压缩机的持续推送下,依次贯穿初效粉尘滤网、高效粉尘滤网、催化载体输送至螺旋导流板内,螺旋导流板对高温低阶气体进行螺旋导流,使用催化灯对其的有害物质进行催化裂解,裂解后的洁净高温高阶气体输送至热力分流管内;s2、当处于寒冷季节时,打开与热转化单元连接热力分流管的开关,高温高阶气体通过第一热量进口输送至热量分流管内,进而通过喷气筒喷出,对热量转化罐内的水进行加热处理,高温高阶气体在与水进行换热后通过第一废气出口排入烟囱内,且在水加热过程中,传动电机工作,带动传动主轴转动,使搅拌桨对水进行搅拌处理,确保水受热转换的均匀性,加热后的水通过热水出口排出,在加压器的加压输送下,输送至供冷/供热单元的供热设施内,为供冷/供热单元提供热量,同时供热设施内降温后的冷水回流至热量转化罐内,进行循环加热转换处理;s3、当处于炎热季节时,关闭与热转化单元连接热力分流管的开关,打开与发电单元连接热力分流管的开关,高温高阶气体通过第二热量进口输送至热量导流管内,进而输送至换热管内,对蒸汽罐内的水进行加热蒸发处理,换热后的废气依次通过废气导流管、第二废气出口输送至烟囱内,蒸汽罐内加热产生的蒸汽通过蒸汽导流管输送至蒸汽发电机组内,进行蒸汽发电工作,蒸汽发电机组将发电产生的电力输送至制冷器,供制冷器工作,制冷器将工作产生的冷量输送至供冷/供热单元的供冷设施内,为供冷/供热单元提供冷量。
12.与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过余热回收系统对工业硅生产产生的高温低阶气体进行净化、降解,其
不仅能够对废气进行净化处理,同时能使高温低阶气体转化为高温高阶气体进行循环利用处理,进而根据寒热季节,依次使用热转化单元与发电单元对高温高阶气体的热能进行转化工作,为供冷/供热单元内的工作人员提供热量以及冷量,其不仅能够提高对工业硅冶炼的回收利用性能,同时能够降低能源的损耗。
附图说明
13.图1为一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统的结构示意图;图2为一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统的热量分配示意图;图3为一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统中余热回收系统的结构示意图;图4为一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统中热转化单元的结构示意图;图5为一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统中发电单元的结构示意图。
14.图中:1、余热回收罐;11、余热进管;12、余热出管;13、初效粉尘滤网;14、高效粉尘滤网;15、催化载体;16、螺旋导流板;17、催化灯;2、热量转化罐;21、第一热量进口;22、热量分流管;23、喷气筒;24、第一废气出口;25、传动电机;26、传动主轴;27、冷水进口;28、搅拌桨;29、导流板;210、热水出口;3、发电机外壳;31、第二热量进口;32、热量导流管;33、蒸汽罐;34、换热管;35、蒸汽导流管;36、蒸汽发电机组;37、废气导流管;38、第二废气出口;4、热力分流管。
具体实施方式
15.请参阅图1~5,本发明实施例中,一种基于工业硅冶炼的余热回收发电系统,余热回收发电系统由余热回收系统、发电单元、制冷器、热转化单元、加压器、供冷/供热单元、烟囱组成;余热回收系统通过热力分流管4分别与发电单元和热转化单元连接;发电单元和热转化单元的排气端均与烟囱连接;发电单元的输出端与制冷器连接,制冷器的输出端与供冷/供热单元的供冷设施连接;热转化单元的输出端与加压器连接,加压器的输出端与供冷/供热单元的供热设施连接;余热回收系统包括余热回收罐1,余热回收罐1的一侧位于底端位置处设置有余热进管11,且余热回收罐1的顶端位置处设置有余热出管12,余热回收罐1的内侧位于下半部位置处从下至上依次设置有初效粉尘滤网13、高效粉尘滤网14、催化载体15,且余热回收罐1的内侧位于上半部位置处设置有螺旋导流板16,螺旋导流板16的内侧对称设置有催化灯17;热转化单元包括热量转化罐2,热量转化罐2的一侧位于底端位置处开设有第一热量进口21,且热量转化罐2的一侧位于顶端位置处开设有第一废气出口24,第一热量进口21的进气端连接有热量分流管22,热量分流管22的排气端对称连接有喷气筒23,热量转化罐2的另一侧位于底端位置处开设有热水出口210,且热量转化罐2的另一侧位于顶端位置处开设有冷水进口27,热量转化罐2的内侧对称错开设置有导流板29,且热量转化罐2的顶端位于中部位置处固定有传动电机25,传动电机25的端部贯穿导流板29的端面设置有传动主轴
26,传动主轴26的外侧对称设置有搅拌桨28;发电单元包括发电机外壳3,发电机外壳3的上方位于一侧位置处开设有第二热量进口31,且发电机外壳3的上方位于另一侧位置处开设有第二废气出口38,发电机外壳3的内侧位于底端位置处设置有蒸汽罐33,且发电机外壳3的内侧位于顶端位置处设置有蒸汽发电机组36,第二热量进口31通过热量导流管32与蒸汽罐33连接,第二废气出口38通过废气导流管37与蒸汽发电机组36连接,蒸汽罐33的内侧设置有换热管34,且蒸汽罐33通过蒸汽导流管35与蒸汽发电机组36连接。
16.热力分流管4的外侧包裹有保温层,保温层采用保温层选用70mm厚的导热系数0.03w/m的超细玻璃棉保温,外加铝箔玻璃钢保护层。
17.催化灯17的数量为两组,每组不少于六个,催化灯17相对于螺旋导流板16的螺旋桨叶呈环形对称排列。
18.喷气筒23的数量为四组,且喷气筒23呈十字交叉对称排列。
19.导流板29的数量不少于四组,且导流板29的数量与搅拌桨28的数量相同,导流板29与搅拌桨28相互一一对应。
20.换热管34为u形管结构,且换热管34的进气端与出气端分别与热量导流管32和废气导流管37连接。
21.一种余热回收发电系统的工作流程如下:s1、将工业硅冶炼后产生的高温低阶气体通过集热扇进行收集输送,采用压缩机压缩后输送至余热回收系统内,余热回收系统内的余热回收罐1对高温低阶气体进行中转存储,高温低阶气体在压缩机的持续推送下,依次贯穿初效粉尘滤网13、高效粉尘滤网14、催化载体15输送至螺旋导流板16内,螺旋导流板16对高温低阶气体进行螺旋导流,使用催化灯17对其的有害物质进行催化裂解,裂解后的洁净高温高阶气体输送至热力分流管4内;s2、当处于寒冷季节时,打开与热转化单元连接热力分流管4的开关,高温高阶气体通过第一热量进口21输送至热量分流管22内,进而通过喷气筒23喷出,对热量转化罐2内的水进行加热处理,高温高阶气体在与水进行换热后通过第一废气出口24排入烟囱内,且在水加热过程中,传动电机25工作,带动传动主轴26转动,使搅拌桨28对水进行搅拌处理,确保水受热转换的均匀性,加热后的水通过热水出口210排出,在加压器的加压输送下,输送至供冷/供热单元的供热设施内,为供冷/供热单元提供热量,同时供热设施内降温后的冷水回流至热量转化罐2内,进行循环加热转换处理;s3、当处于炎热季节时,关闭与热转化单元连接热力分流管4的开关,打开与发电单元连接热力分流管4的开关,高温高阶气体通过第二热量进口31输送至热量导流管32内,进而输送至换热管34内,对蒸汽罐33内的水进行加热蒸发处理,换热后的废气依次通过废气导流管37、第二废气出口38输送至烟囱内,蒸汽罐33内加热产生的蒸汽通过蒸汽导流管35输送至蒸汽发电机组36内,进行蒸汽发电工作,蒸汽发电机组36将发电产生的电力输送至制冷器,供制冷器工作,制冷器将工作产生的冷量输送至供冷/供热单元的供冷设施内,为供冷/供热单元提供冷量。
22.以上所述的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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