CN101338979B - 一种钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，包括烧结鼓风式冷却机，余热锅炉和鼓风机；烧结鼓风式冷却机通过烟道与余热锅炉连通，通过鼓风机将烟气抽引至余热锅炉；余热锅炉包括相互独立设置的中温余热锅炉和低温余热锅炉，从而使烧结鼓风式冷却机高温段的高温烟气直接引入中温余热锅炉换热后，经循环风机抽吸后，送回烧结鼓风式冷却机的下部的风箱；以及使烧结鼓风式冷却机的中温段的低温烟气引入低温余热锅炉换热后，经引风机抽吸后，排入大气。由于设置了独立的烟气全循环中温余热锅炉***，可提高余热锅炉的运行参数，稳定余热锅炉的产汽量、压力和温度，还使烧结鼓风式冷却机中温段的低温烟气的热量得到有效地回收。

Description

一种钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***
技术领域
本发明涉及一种烟气余热回收***，更具体地涉及一种钢铁厂烧结鼓风式冷却机低温烟气余热利用***。
背景技术
在钢铁厂的烧结矿生产过程中，特别是烧结矿由烧结鼓风式冷却机冷却过程中会排出大量温度为150～400℃的低温烟气，从而浪费大量可回收利用的能源。传统余热利用***是在烧结鼓风式冷却机高温段安装简易余热锅炉生产低压蒸汽，供烧结生产工艺和采暖、生活使用。该余热利用***效率低下，造成余热资源不能有效稳定地回收利用。尽管近几年来余热利用***有了显著改进，但也存在诸多问题，如余热锅炉产汽量、压力、温度不稳定，经常产生达不到设计值的情况。而造成这种状况的主要原因是受到烧结生产工艺不稳定和烧结鼓风式冷却机烟气温度特有的分布规律所致。
现有各种烧结鼓风式冷却机低温烟气余热利用***可以通过下面的简介得到了解。烧结鼓风式冷却机低温烟气余热利用***除了在的汽水***配置上有一定差别外，这些***的主要差别在于烟气***和余热锅炉的配置上。
开式烟气***
开式烟气***是一种最传统的余热利用***，见图1。这种***也是目前烧结鼓风式冷却机普遍采用的余热回收***。这种***就是在烧结鼓风式冷却机1高温段的上方直接安装余热锅炉3。烟气靠烧结鼓风式冷却机的鼓风机2压力通过余热锅炉3，换热后排入大气。这种***简单，但其产汽量、温度和压力低，也不稳定，热效率低下。开式烟气***也可以在余热锅炉出口处设置引风机，被冷却的烟气直接排入大气。
半开式烟气***
半开式烟气***，即部分烟气循环和部分烟气排入大气的烟气***，是近年来发展起来的一种余热利用***，见图2。该***就是烧结鼓风式冷却机1高温段烟气通过烧结鼓风式冷却机鼓风机2由烟道进入余热锅炉3进行换热后，由引风机4抽出，之后分两路，一路是被冷却的烟气排入大气，另一路是被冷却的烟气由循环风机5送回烧结鼓风式冷却机1。
从烟气***的配置上可以看出，这个***优于单纯的开式***。它将部分被冷却的烟气返送回烧结鼓风式冷却机，可提高和稳定高温段的烟气温度，改善了余热锅炉的换热条件，提高了蒸汽参数，产生蒸汽可进行发电。其缺点是由于高温段的烟气混合后进入余热锅炉后，且只有部分烟气被送回烧结鼓风式冷却机，使得进入余热锅炉的烟气温度降低，往往造成余热锅炉实际运行参数偏离设计值，不能达到预期效果。加之烧结鼓风式冷却机负荷波动的影响，这种偏离尤为严重。
全循环***
全循环***也是近年来采用的一种余热利用***，见图3。该***就是烧结鼓风式冷却机1高温段烟气通过烧结鼓风式冷却机鼓风机2由烟道进入余热锅炉3换热后，被冷却的烟气由循环风机4全部送回烧结鼓风式冷却机1。
这种***在一定程度上提高了烟气，改善了换热条件，产生的蒸汽参数高，可以用来发电。但它还存在一些缺陷。由于这种***将被冷却的烟气全部返回烧结鼓风式冷却机，虽然可以提高和稳定高温段的烟气温度，但同时使中温段烟气的温度也随之提高，使得烧结鼓风式冷却机的冷却效果受到影响，即烧结鼓风式冷却机对冷却物料的效果有一定影响。同样全循环***也存在部分循环和部分开式烟气***相类似的问题。
还有一种烟气余热回收***，详见图4，该***是烧结鼓风式冷却机1的高温段、中温段烟气通过烧结鼓风式冷却机鼓风机2分别由不同烟道进入一台余热锅炉3的高温换热区和低温换热区。高温烟气经过换热，当高温烟气温度降低到与低温烟气温度接近时进行混合，然后共同进入低温换热区，被冷却的烟气经引风机4送入大气。该***由于余热锅炉采用了高温换热区和低温换热区，提高了高、中温段两段烟气余的传热量。但高温段烟气没有被送回烧结鼓风式冷却机，所以高温段烟气温度不稳定，且无提高，当烧结鼓风式冷却机运行波动时，余热锅炉的运行参数难以维持稳定和提高，会导致换热效果的不佳，难以达到设计值。
综上所述，目前已有的各种烧结鼓风式冷却机低温烟气余热利用***普遍存在运行不稳定，实际运行值达不到设计值，烧结鼓风式冷却机喷溅物料，难以保证不影响原有生产工艺等缺点。
根据烧结鼓风式冷却机烟气温度分布情况，通常分为高温段、中温段和低温段，每段的温度范围一般分别为250～350℃，150～250℃和100～150℃。如果采用烟气循环的方式，上述温度分布规律将发生变化，使得高温段、中温段和低温段的温度有所提高，特别是中温段的温度将有显著地提高。
发明内容
本发明是基于对烧结鼓风式冷却机烟气温度分布规律深入了解的基础上提出的，目的是为了切实解决上述技术问题而提出的一种烧结冷却机低温烟气余热利用***。该***是半开式烟气循环***的变型，包括烧结鼓风式冷却机，余热锅炉和鼓风机；烧结鼓风式冷却机通过烟道与余热锅炉连通，通过鼓风机将烟气抽引至余热锅炉；所述余热锅炉包括相互独立设置的中温余热锅炉和低温余热锅炉，从而使所述烧结鼓风式冷却机高温段的高温烟气直接引入所述中温余热锅炉换热后，经循环风机抽吸后，送回所述烧结鼓风式冷却机的下部的风箱；以及使所述烧结鼓风式冷却机的中温段的低温烟气引入所述低温余热锅炉换热后，经引风机抽吸后，排入大气。
根据本发明的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的一个具体实施例，所述中温余热锅炉的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机的高温段连通，其出口端通过设置有循环风机的烟道与所述烧结冷动机连通；所述低温余热锅炉的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机的中温段连通，其出口端与大气连通。由于设置了完全独立的烟气全循环中温余热锅炉***，即可以提高余热锅炉的运行参数，也可以稳定余热锅炉的产汽量；而独立设置的烟气开式循环低温余热锅炉***，使烧结鼓风式冷却机中温段的低温烟气的热量得到有效地回收，热能回收率至少可以提高20％，使余热资源利用最大化，同时又可以保证不影响烧结工艺生产，即不会使物料温度升高。
更具体的，所述烧结鼓风式冷却机分为上烟室和下烟室，在所述上烟室和下烟室中分别设置有压力自动调节装置，可以有效避免烧结鼓风式冷却机喷溅物料的现象发生。
更具体的，连通所述中温余热锅炉出口端和所述烧结鼓风式冷却机的烟道为一根或多根管道。
本发明提出的余热利用***是基于一种全新的概念，有效地避免了上述不利因素的影响，可以高效、稳定的生产蒸汽，从而实现充分利用烧结鼓风式冷却机烟气余热资源，并提高烧结鼓风式冷却机烟气余热资源利用率。
本发明所述的余热锅炉装置，采用模块化设计，保证了制造质量和安装速度。本发明所述的装置，可以根据现场条件灵活调整设备形状和尺寸，使得设计、安装和维护带来极大方便。
中温余热锅炉可以根据***设计的需要，设置省煤器、蒸发器和过热器；低温余热锅炉设置省煤器和蒸发器。余热锅炉也可以根据现场条件，使中温余热锅炉和低温余热锅炉组合布置，也可以分散布置。
本发明中的中温余热锅炉和低温余热锅炉，可以根据现场条件灵活调整设备形状和尺寸，使得设计、安装和维护带来极大方便，而且由于可以采用模块化设计，保证了制造质量和安装速度，可以应用于各种规格的烧结鼓风式冷却机。
本发明所述的***优点如下：
(1)热回收率高。
本发明所述***的热回收率比其他***可以提高至少20％。
(2)余热锅炉产汽量、压力、温度稳定。
本发明所述***由于采用了中温烟气和低温烟气分别引入相互独立设置的中温余热锅炉和低温余热锅炉，也即循环***与开式***相互独立并列的综合烟气循环***，使得余热锅炉的产汽量、压力、温度稳定，且参数得到提高。
(3)调节灵活。
本发明所述***在烧结鼓风式冷却机上、下烟气室分别进行烟气压力自动调节，可以有效防止返回烟气的压力过高而产生的喷溅物料的情况。
(4)可适应各种现场条件。
本发明所述的相互独立的中温余热锅炉和低温余热锅炉，可以根据现场条件组合布置，也可以分散布置，可以根据现场条件灵活调整设备形状和尺寸，使得设计、安装和维护带来极大方便。
(5)模块化设计。
本发明所述的装置，可以采用模块化设计，保证了制造质量和安装速度。
附图说明
图1为现有技术中钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的一个示例的结构示意图，即开式烟气循环***；
图2为现有技术中钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的另一个示例的结构示意图，即半开式烟气循环***；
图3为现有技术中钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的另一个示例的结构示意图，即闭式烟气循环***；
图4为现有技术中钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的另一个示例的结构示意图，即开式烟气循环***(设置一台余热锅炉)；
图5是本发明的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的一个实施例的结构示意图，即半开式烟气循环***(分别设置中温余热锅炉和低温余热锅炉)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
根据本发明和烧结鼓风式冷却机温度分布规律，高温段烟气温度在300～450℃范围内，中温段烟气温度在150～300℃范围内。中温段烟气温度较开式烟气***有所提高。为此，本发明对烟气***的设置有所考虑。
根据本发明的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***的一个具体实施例，该***包括具有鼓风机的烧结鼓风式冷却机，该烧结鼓风式冷却机通过设置在其密闭罩上的管道与余热锅炉连通，通过鼓风机将烟气送入余热锅炉。本发明中的余热锅炉包括相互独立设置的中温余热锅炉和低温余热锅炉。所述中温余热锅炉的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机的高温段连通，其出口端通过设置有循环风机的烟道与所述烧结冷动机连通；通过烧结鼓风式冷却机内的鼓风机将高温烟气经烟道送入中温余热锅炉，经中温余热锅炉换热后，通过循环风机抽出经烟道送回烧结鼓风式冷却机下部的风箱。所述低温余热锅炉的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机的中温段连通，其出口端与大气连通。
如图5所示，该***包括烧结鼓风式冷却机1，其具有鼓风机2；该***的余热锅炉包括中温余热锅炉3和低温余热锅炉5，中温余热锅炉3的入口端通过烟道与烧结鼓风式冷却机1的高温段的出口端连通，中温余热锅炉3的出口端通过设置有循环风机4的烟道与所述烧结冷动机1的下烟室连通；低温余热锅炉5的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机1的中温段的出口端连通，低温余热锅炉5的出口端与大气连通。具体的，烧结鼓风式冷却机高温段的烟气通过鼓风机2可由烧结鼓风式冷却机1密闭罩上引出的数根管道被吹出，再汇入一根母管，引入中温余热锅炉3的入口端。烧结鼓风式冷却机密闭罩上引出管道数量可根据现场实际条件确定。经中温余热锅炉3引出的经过冷却的烟气通过循环风机4抽吸后，可通过一根或多根管道返送回烧结鼓风式冷却机1下部的风箱。送回烧结鼓风式冷却机下部的风箱的管道数量可根据现场实际条件确定。采取这样的***主要是使烟气的取出和回风分布均匀。烧结鼓风式冷却机1中温段的低温烟气由烧结鼓风式冷却机密闭罩上引出的管道送入低温余热锅炉5入口端，烟气经低温余热锅炉5冷却后，由引风机6抽吸后，经烟囱排入大气。
为了有效避免烧结鼓风式冷却机台车发生喷溅物料的现象，在本发明另一个实施例中，与上述实施例相同的结构在此不再复述。本实施例的特点是在所述烧结鼓风式冷却机分为上烟室和下烟室，在所述上烟室和下烟室中分别设置有压力自动调节装置，可根据上烟室和下烟室的压力，自动调节其压力处于合理的范围内，以防止物料喷溅。
在本发明另一个实施例中，是在烧结鼓风式冷却机1的上、下烟气室设置了压力测量点P，在循环风机4的入口管道上和进入烧结鼓风式冷却机下部的风箱的管道上均设置了调节阀和压力自动调节装置，分别响应于所述上烟室和下烟室中的压力测试装置进行压力调节，从而防止物料喷溅。
根据现场条件，本发明可以分散设置相互独立中温余热锅炉和低温余热锅炉，如图5所示，当然，在其它实施例中，也可将相互独立的中温余热锅炉和低温余热锅炉组合设置，以使***的结构紧凑。这样使得锅炉布置非常灵活，不受现场条件的制约。
而且本发明中的中温余热锅炉可以根据***设计的需要，设置省煤器、蒸发器和过热器(图中未示出)；低温余热锅炉可以设置省煤器、加热器和/或蒸发器(图中未示出)。

Claims (7)

1.一种钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，包括烧结鼓风式冷却机，余热锅炉和鼓风机；烧结鼓风式冷却机通过烟道与余热锅炉连通，通过鼓风机将烟气抽引至余热锅炉；
所述余热锅炉包括相互独立设置的中温余热锅炉和低温余热锅炉，从而使所述烧结鼓风式冷却机高温段的高温烟气直接引入所述中温余热锅炉换热后，经循环风机抽吸后，送回所述烧结鼓风式冷却机的下部的风箱；以及使所述烧结鼓风式冷却机的中温段的低温烟气引入所述低温余热锅炉换热后，经引风机抽吸后，排入大气，
所述中温余热锅炉的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机的高温段连通，其出口端通过设置有循环风机的烟道与所述烧结冷动机连通；所述低温余热锅炉的入口端通过烟道与所述烧结鼓风式冷却机的中温段连通，其出口端与大气连通，
其特征在于，所述烧结鼓风式冷却机分为上烟室和下烟室，在所述上烟室和下烟室中分别设置有压力自动调节装置。
2.如权利要求1所述的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，其特征在于，连通所述中温余热锅炉出口端和所述烧结鼓风式冷却机的烟道为一根或多根管道。
3.如权利要求2所述的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，其特征在于，连通所述中温余热锅炉出口端和所述烧结鼓风式冷却机的烟道上设置有调节阀和压力自动调节装置。
4.如权利要求3所述的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，其特征在于，所述调节阀和压力自动调节装置设置在所述中温余热锅炉出口端和所述循环风机之间以及所述循环风机和所述烧结鼓风式冷却机之间的烟道上，分别响应于所述上烟室和下烟室中的压力测试装置进行压力调节，从而防止物料喷溅。
5.如权利要求1所述的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，其特征在于，所述中温余热锅炉和低温余热锅炉分开设置或组合设置。
6.如权利要求1所述的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，其特征在于，所述中温余热锅炉包括省煤器、蒸发器和过热器。
7.如权利要求1所述的钢铁厂烧结冷却机低温烟气余热利用***，其特征在于，所述低温余热锅炉包括省煤器、加热器和/或蒸发器。
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