本发明专利技术给出一种废水余热发电方法和一种废水余热发电装置，(1)利用一种加热方法，将环境空气加热成热空气；(2)热空气从烟囱状的热风塔底部进入热风塔，由于热风塔内的热空气比热风塔外的环境大气密度小，产生向上的压力差推动热风塔内的热空气上升，形成向上流动的热气流；(3)热气流流经热风塔内的空气涡轮机时，推动空气涡轮机旋转；(4)空气涡轮机通过机械传动机构，带动热风塔外的发电机发电；(5)发电机发出电流，通过发电控制柜，向外对用户供给电力，其特征在于：所说的一种加热方法是利用热废水将环境空气加热成热空气，具体过程是：利用水泵从废水池中抽取热废水，热废水进入废水-空气换热器，环境空气被废水加热，成为热空气。
【技术实现步骤摘要】
废水余热发电方法与发电装置
本专利技术涉及发电技术，特别是涉及废水余热发电方法与发电装置。
技术介绍
我国工业生产，每年都产生和排放大量70～90℃的中高温废水，尤其钢铁和化工企业，在高炉淬渣、高炉煤气洗涤工艺中，每个高炉的废热水排放量大约在2000吨/小时左右。我国钢铁生产的大国，钢铁的年产量占世界总产量的40％。无论是炼钢还是炼铁，都要产生大量的炉渣。钢铁冶金炉内，产生1400～1500℃的高温炉渣，经渣口流出后，再经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，熔渣受冷水冲击，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分离后，炉渣用作建筑材料；与高温炉渣进行热交换的冲渣水，进入冲渣水池。冲渣水池通常占地几千平方米，冲渣水池上方热汽腾空，冲渣水温度常年保持在60～80℃，是一个巨大的潜在的热能能源。钢厂高炉每冶炼1吨生铁，炉渣损失掉的热量在0.81GJ～0.87GJ，占总热量收入的6.61％～7.5％，折标煤为27.77kg～29.78kg充分燃烧放出的热量，以渣比0.44计算，每吨渣损失的热量约为63.9kg标煤完全燃烧放出的热量。某厂高炉炉渣处理上目前用风水淬渣工艺，风取自于动力厂供高炉的冷风，水来自于专门的水泵抽取的工业中水。渣沟沟头处水压都在0.22MPa左右，水量约为相应出渣量的8倍。风水淬渣时，风水混合物的动能将高炉熔渣(约1450～1500℃)打散，打散后的高炉熔渣与水充分混合，渣水进行热量交换，渣温降至约65～90℃，水温升高至同等温度。粗略估算，目前每淬1吨高炉熔渣约需8吨水，冲渣水再次回到中水池只剩7.15吨左右，也就是说每淬1吨高炉熔渣损失掉0.85吨中水，其中变成蒸汽的为0.65吨左右，被水渣吸附的为0.2吨左右，即高炉每生产1t生铁，大约需要消耗冲渣中水0.36t。这样即浪费了水资源，又损失掉了宝贵的冲渣水余热。某厂三座2500m3高炉和1座1260m3高炉年产生铁约750万吨，同时产生330万吨高炉渣，每年高炉渣损失的热量约相当于21万吨标煤完全燃烧放出的热量。冲渣水余热回收用于供暖或加热软水水源，据相关资料介绍可回收高炉渣总热量的10％，回收时间为每年11月份至次年3月份，即回收时间约为150天。利用冲渣水余热，余热回收主要用于冬季供暖，在夏天余热回收没有用处，全部余热回收只能停掉。高炉渣冲渣水热量用于发电是一个最佳方案，一年四季都可以充分利用高炉渣热量，但至今国内外还没有成功的先例。在1980年，即35年前，由北京市政府主持，中科院、哈工大、广州能源所和北京锅炉厂组成“首钢渣池余热发电课题组”，曾进行高炉渣冲渣水热量用于发电的科研活动和详细方案设计，但无果而终。
技术实现思路
为了利用高炉渣热量进行发电，同时考虑其它工业废水利用问题，本专利技术给出一种废水余热发电方法与发电装置。一种废水余热发电方法，它的具体步骤是：(1)利用一种加热方法，将环境空气加热成热空气；(2)热空气从烟囱状的热风塔底部进入热风塔，由于热风塔内的热空气比热风塔外的环境大气密度小，产生向上的压力差推动热风塔内的热空气上升，形成向上流动的的热气流；(3)热气流流经热风塔内的空气涡轮机时，推动空气涡轮机旋转；(4)空气涡轮机通过机械传动机构，带动热风塔外的发电机发电；(5)发电机发出电流，通过发电控制柜，向外对用户供给电力。所说的一种加热方法是利用热废水将环境空气加热成热空气，具体过程是：利用水泵从废水池中抽取热废水，热废水进入废水-空气换热器，环境空气被废水加热，成为热空气。一种废水余热发电装置，它的总体包括：热风塔、空气涡轮机、机电转换机构、发电控制柜，其特征在于：它的总体还包括：废水池、水泵、废水-空气换热器；水泵从废水池中吸取中高温废水，通过管路将中高温废水送往废水-空气换热器，在废水-空气换热器中，废热水与从环境流入的空气进行换热，然后，热空气离开换热器进入热风塔，塔内热空气上升，推动空气涡轮机，带动传动装置和发电机，向用户供电。所述废水-空气换热器，它是喷淋式接触换热器，外形为卧式的长方形的箱体，它的具体结构包括：废水进口、空气进口、淋水室、废水室、箱体、淋水板、热空气出口、废水出口、底座；来自废水池的中高温废水，从箱体一端上部的废水进口进入换热器上部的的废水室，环境空气从箱体一端的宽大的空气进口水平的流入淋水室，淋水室位于箱体中的水平的淋水板以下，占据箱体的绝大部分空间，废水室位于箱体中的水平的淋水板以上，占据箱体的一小部分空间，进入换热器的空气被废水加热后形成热空气，热空气从箱体另一端的宽大的热空气出口水平的流出，进入换热器的中高温废水放热降温后，变成低温废水，低温废水从箱体底部的废水出口流出，整个换热器由底座支撑。所述热风塔，它的外形为高大的烟囱，它的结构包括：筒体、外壁、真空空间、内壁、真空口、风道、基座、真空表、地下风道；热风塔的直立的圆形筒体粗大，内径可达10米以上；热空气在筒体内从下向上流动，筒体流动截面通常为圆形等截面，筒体的筒壁由金属制成，通常是碳钢，它由外壁、真空空间和内壁等三层组成；外壁较厚，承担了筒体的主要强度要求，内壁较薄，它与外壁之间是真空空间，在筒体外壁上有一个真空口，真空口外接一个真空泵，将真空空间中的空气抽出，杜绝内外壁之间的对流换热，真空表用于监测真空空间的漏气程度；筒体内是风道，筒体底部坐落在基座上，基座用厚钢板制作，中间有一个圆孔，它的孔径比筒体内径稍小，基座固定在水泥基础中，基座以下连接地下风道；热空气首先通过进气口，进入地下风道，再进入热风塔的筒体内的风道向上流动，最后通过热风塔顶端的出口排到大气。其特征在于：所述空气涡轮机，它由轮毂、销孔、涡轮叶片组成；在轮毂上有一个销孔，利用销钉，通过销孔，将轮毂固定于涡轮轴上，在轮毂的圆周，均匀对称布置4个涡轮叶片，涡轮叶片为扭曲的翼型直叶片，涡轮叶片包括；蒙皮、主梁、填充材料，轮毂用碳钢制作，涡轮叶片的蒙皮用玻纤复合材料制作，主梁用轻金属合金制作，蒙皮内部空间的填充材料为聚氯乙烯泡沫。所述机电转换机构，它的结构包括：设置在热风塔内风道中的换向器、传动轴、托架、设在热风塔外连接传动轴末端的齿轮增速器、交流发电机；热风塔内风道中的换向器，它由向上伸出的输入轴、齿轮箱和水平伸出的输出轴组成，向上伸出的输入轴的轴头，向上插入并固定于空气涡轮机的轮毂的轴孔内，齿轮箱内部是一对锥齿轮，它完成从垂直输入到水平输出的能量传递的方向转换，托架的两端固定在热风塔的内壁上，换向器固定在托架的中部上表面，从热风塔内到热风塔外水平伸出的输出轴与增速机连接，增速机输出端连接发电机，发电机是交流发电机。所述输电控制柜，它的结构包括：整流器、控制器、蓄电池、逆变器、输出线路；交流发电机产生的交流电进入输电控制柜的整流器，由交流电变为直流电；整流器输出直流电进入控制器，控制器要选择如下决定之一：直流电全部送往逆变器，或直流电部分送往逆变器，部分对蓄电池充电，或蓄电池对逆变器供电，或直流电对蓄电池充电；送往逆变器的电流，通过输出线路，向用户输出交流电。附图说明图1是本专利技术废水余热发电方法说明图。图2是本专利技术废水余热发电装置实施例的总体图。图3是本专利技术废水余热发电装置实施例的废水-空气换热器结构图。图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种废水余热发电方法，它的具体步骤是：(1)利用一种加热方法，将环境空气加热成热空气；(2)热空气从烟囱状的热风塔的底部进入热风塔，由于热风塔内的热空气比热风塔外的环境大气密度小，产生向上的压力差推动热风塔内的热空气上升，形成向上流动的的热气流；(3)热气流流经热风塔内的空气涡轮机时，推动空气涡轮机旋转；(4)空气涡轮机通过机械传动机构，带动热风塔外的发电机发电；(5)发电机发出电流，通过发电控制柜，向外对用户供给电力，其特征在于：所说的一种加热方法是利用热废水将环境空气加热成热空气，具体过程是：利用水泵从废水池中抽取热废水，热废水进入废水‑空气换热器，从环境进入的空气被废水加热，成为热空气。
【技术特征摘要】
1.一种废水余热发电方法，它的具体步骤是：(1)利用一种加热方法，将环境空气加热成热空气；(2)热空气从烟囱状的热风塔的底部进入热风塔，由于热风塔内的热空气比热风塔外的环境大气密度小，产生向上的压力差推动热风塔内的热空气上升，形成向上流动的的热气流；(3)热气流流经热风塔内的空气涡轮机时，推动空气涡轮机旋转；(4)空气涡轮机通过机械传动机构，带动热风塔外的发电机发电；(5)发电机发出电流，通过发电控制柜，向外对用户供给电力，其特征在于：所说的一种加热方法是利用热废水将环境空气加热成热空气，具体过程是：利用水泵从废水池中抽取热废水，热废水进入废水-空气换热器，从环境进入的空气被废水加热，成为热空气。2.一种废水余热发电装置，它的结构包括：热风塔、空气涡轮机、机电转换机构、发电控制柜，其特征在于：它的结构还包括：废水池、水泵、废水-空气换热器；水泵从废水池中吸取中高温废水，通过管路将中高温废水送往废水-空气换热器，在废水-空气换热器中，废热水与从环境流入的空气进行换热，然后，热空气离开换热器进入热风塔，塔内热空气上升，推动空气涡轮机，带动传动装置和发电机，向用户供电。3.按照权利要求2所述的废水余热发电装置，其特征在于：所述废水-空气换热器，它是喷淋式接触换热器，外形为卧式的长方形的箱体，它的具体结构包括：废水进口、空气进口、淋水室、废水室、箱体、淋水板、热空气出口、废水出口、底座；来自废水池的中高温废水，从箱体一端上部的废水进口进入换热器上部的的废水室，环境空气从箱体一端的宽大的空气进口水平的流入淋水室，淋水室位于箱体中的水平的淋水板以下，占据箱体的绝大部分空间，废水室位于箱体中的水平的淋水板以上，占据箱体的一小部分空间，进入换热器的空气被废水加热后形成热空气，热空气从箱体另一端的宽大的热空气出口水平的流出，进入换热器的中高温废水放热降温后，变成低温废水，低温废水从箱体底部的废水出口流出，整个换热器由底座支撑。4.按照权利要求2所述的废水余热发电装置，其特征在于：所述热风塔，它的外形为高大的烟囱，它的结构包括：筒体、外壁、真空空间、内壁、真空口、风道、基座、地下风道；热风塔的直立的圆形筒体粗大，内径可达10米以上；热空气在筒体内从下...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金峰，李伟，佟博儒，尚德敏，
申请(专利权)人：哈尔滨工大金涛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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