CN108800956B - 一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法和装置 - Google Patents

一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法，该方法包括以下步骤：1)将烧结混合料装入烧结机台车1上进行点火，开始烧结；2)烧结机尾部回车道2的上方设有辐射换热器3，给水进入辐射换热器3与回车道2上的空台车1进行热交换，给水加热变成低温水；3)烧结机尾部的几个风箱4对应的烟道5位置设有对流换热器6，低温水进入对流换热器6，与烟道5内的高温烟气进行热交换，低温水经高温烟气加热后产生蒸汽；4)蒸汽供用户使用。本发明综合多点回收烧结机尾部高温烟气余热和回车道显热，提高了余热回收利用率，改善了回车道附近操作环境。

Description

一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法和装置
技术领域
本发明涉及烧结机尾余热利用装置，具体涉及一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法和装置，属于钢铁行业烧结矿生产领域。
背景技术
我国大中型钢铁企业1t烧结矿所携带的余热资源约为0.94～1.02GJ，分别约占烧结工序以及钢铁企业余热资源总量的65％～71％和11％～12％。与发达国家的大中型钢铁企业相比，我国钢铁企业烧结矿余热资源的回收率低于国外主要大中型钢铁企业的平均水平的30％～45％，仅为28％～30％。因此，烧结矿余热资源高效回收与利用成为了降低烧结工序能耗及合理化生产工艺中急需解决的重大问题。
烧结过程余热资源主要由两部分组成：一部分来自于烧结机出矿余热，是温度约为800～950℃烧结矿所携带的显热即烧结矿显热，这部分显热约占烧结过程余热资源总量的70％；另一部分来自于烧结机尾部余热，包括烧结机排烟管道的烧结烟气显热及回程台车(即回车道)显热，这部分余热约占余热资源总量的30％。
比较而言，两种余热资源中，烧结机出矿余热热量值较大、品质较高，目前针对该部分热量进行回收的技术已经非常成熟，主要技术有鼓风式环冷机、带式冷却机以及近年来新发展起来的竖式冷却机；而烧结尾部余热(含烟气显热及回车道显热)热量值相对较小、品质较低(烧结大烟道烟气平均温度为100～150℃，且成分比较复杂，尤其是含有SO2、NOx、二噁英及粉尘等有害杂质)，目前针对烧结机尾部余热的回收技术普遍存在余热回收不完全、回车道附近操作环境恶劣、余热回收调节不灵活、产汽品质不稳定等问题。
烧结机正常运行时，前进台车上布满了烧结混合料，混合料经点火炉进行料面点火后，在风箱的抽风负压下，混合料的燃烧带自上而下移动，直至移动到台车底部完成烧结过程。当前进台车运行至烧结机尾部大齿轮位置时进行翻转卸料，成为回车道。风箱为烧结过程提供负压，同时收集烧结烟气进入烧结机烟道，再经过电除尘后由烟囱排出。
在烧结机头部和中部，燃烧带位于台车的中上层，燃烧产生的高温烟气要对底部的混合料进行预热，因此烧结机头部和中部的烟气温度不高，在75℃～150℃左右。当烧结机台车运行接近尾部时，台车里的混合料烧结过程接近完成，烧结过程中燃烧带产生的烟气不需要预热下层混合料，因此烧结机尾部几个风箱的烧结烟气温度较高，可达300℃～400℃。目前大部分烧结机的这部分高温烟气直接进入大烟道，与烧结机其他风箱的中低温烟气混合后进行电除尘由烟囱排出，这样烧结机尾部几个风箱的高温烟气所携带的热量没有加以回收利用，造成了能源的浪费，导致了烧结工序能耗的居高不下。
另外，前进台车在经过烧结机尾部大齿轮翻转卸料成为回车道后，仍然具有较高的温度，约为100℃～200℃。这部分高温空台车的热量由于没有加以利用，使得回车道附近的环境温度严重升高，工人操作环境恶化且存在较大的烫伤隐患。
因此，如何综合回收利用烧结机尾烟气显热和回车道显热成为了整个烧结机余热回收利用的难点与重点。
目前国内外针对烧结烟道烟气余热回收的报导较多，但是针对回车道显热进行单独回收或针对烧结烟气显热和回车道显热进行联合回收的报导几乎没有。已有报导基本上都是在烧结机尾部烟道设置换热器进行直接换热或者间接换热，回收尾部烟道高温烟气的余热进行产汽发电，存在如下问题：
(1)余热回收不完全；
(2)回车道附近操作环境恶劣；
(3)调节手段不灵活，产汽品质不稳定，无法满足用户多种用热需求。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法和装置。该方法和装置综合多点回收烧结机尾部烟道高温余热和回车道显热，余热资源的回收率大大提高，且改善了回车道附近的操作环境；同时，当余热资源发生波动或用户需求改变时，本发明采用多种控制策略，通过引入外部过热蒸汽，保证了产汽品质的稳定性，可满足用户的多种用热需求。
根据本发明的第一种实施方案，提供一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法：
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)将烧结混合料装入烧结机台车上进行点火，开始烧结；
2)烧结机尾部回车道的上方设有辐射换热器，给水进入辐射换热器与回车道上的空台车进行热交换，给水加热变成低温水；
3)烧结机尾部(或后端)的几个风箱对应的烟道位置设有对流换热器，低温水进入对流换热器，与烟道内的高温烟气进行热交换，低温水经高温烟气加热后产生蒸汽；
4)蒸汽供用户使用。
优选的是，步骤3)中，所述对流换热器为多级多管耐磨对流换热器，优选为2-5级多管耐磨对流换热器，更优选为3-4级多管耐磨对流换热器。
优选的是，根据烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或是并联运行。
作为优选，当烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量小于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间串联运行。
当烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量大于等于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间并联运行。
在本发明中，所述根据烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或并联运行，具体判断方法为：
a)计算烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量：设烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为Qs，满足用户需要的蒸汽热焓为h0，检测进入对流换热器前的低温水热焓为hs，检测对流换热器后几个风箱的烟气流量之和为Qy，检测对流换热器与高温烟气换热前烟道的烟气温度为Ty1，检测对流换热器与高温烟气换热后烟道的烟气温度为Ty2，由烟道内的高温烟气所放出的热量和对流换热器所吸收的热量相等，得：
Qs×(h0-hs)＝Qy×(Ty1-Ty2) (1)，
由式(1)可得，烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为：
b)计算对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量：设对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量为Qg，测得对流换热器的管道直径为D，蒸汽在对流换热器的管道内的经济流速为V，得：
Qg＝D2×0.785×V (3)；
c)判断烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量与对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量之间的大小。
在上述判断方法中，所述满足用户需要的蒸汽热焓为h0，其值由用户设定。而在对流换热器上游的烟道位置设有第四检测点，用于检测对流换热器与高温烟气换热前烟道的烟气温度Ty1。在对流换热器下游的烟道位置设有第五检测点，用于检测对流换热器与高温烟气换热后烟道的烟气温度Ty2。在第一管道上设有第六检测点，用于检测进入对流换热器前的低温水热焓hs。所述对流换热器后几个风箱的烟气流量之和Qy，首先此处的几个风箱是指，从设有对流换热器位置处的风箱到烧结机尾部最后一个风箱的所有风箱，因为烟道的烟气走向与图2中箭头所指的台车运行方向相反，所以从设有对流换热器位置处的风箱到烧结机尾部最后一个风箱的所有风箱的高温烟气均会和对流换热器进行换热，因此需要检测这几个风箱的烟气流量之和Qy；一般在现有技术的烧结机控制***中对每个风箱的烟气流量均设有检测点，由此，可以测得对流换热器后几个风箱的烟气流量之和Qy。此外，蒸汽在不同管道类别中的经济流速V也不相同，其取值范围如表1所示。
表1蒸汽在不同管道中的经济流速V
在本发明中，所述各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，具体为：
从辐射换热器出来的低温水先进入一级多管耐磨对流换热器，烟气余热将低温水加热成饱和水或未饱和水，饱和水或未饱和水进入汽包，汽包里的未饱和水进入二级多管耐磨对流换热器，烟气余热将未饱和水加热成饱和水，饱和水返回至汽包，汽包产生的饱和蒸汽进入到三级多管耐磨对流换热器，饱和蒸汽经高温烟气加热形成过热蒸汽。
在本发明中，所述各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，具体为：
从辐射换热器出来的低温水并联进入各级多管耐磨对流换热器，各级多管耐磨对流换热器内的低温水经高温烟气加热后产生蒸汽。
在本发明中，对流换热器为多级多管耐磨对流换热器，例如为2-5级多管耐磨对流换热器，优选为3-4级多管耐磨对流换热器。例如，对流换热器可以是三级多管耐磨对流换热器，可以是两级多管耐磨对流换热器，也可以是四级多管耐磨对流换热器。
优选的是，步骤4)中，蒸汽经蒸汽母管送出供用户使用。
优选的是，蒸汽母管上还连接有外部蒸汽管道。外部蒸汽经由外部蒸汽管道引入，与蒸汽母管内的蒸汽混合后供用户使用。作为优选，外部蒸汽管道引入的是过热蒸汽。
优选的是，步骤4)中，在蒸汽母管上、外部蒸汽管道合并至蒸汽母管的上游设置第一检测点。在外部蒸汽管道上设置第二检测点。在外部蒸汽管道合并至蒸汽母管的下游设置第三检测点。第一检测点在线检测对应位置处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1。第二检测点在线检测对应位置处的蒸汽流量Q2和蒸汽热焓h2。第三检测点在线检测对应位置处的蒸汽流量Q3和蒸汽热焓h3。
在本发明中，第一检测点的设置用于检测对流换热器出口处的蒸汽流量和蒸汽热焓。第二检测点的设置用于检测外部蒸汽的蒸汽流量和蒸汽热焓。第三检测点的设置用于检测对流换热器出口蒸汽与外部蒸汽两者混合后的蒸汽流量和蒸汽热焓。
优选的是，烟道内的烟气余热资源不变或增多时，对流换热器出口处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1，能够满足用户所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0。
当烟道内的烟气余热资源减少，第一检测点检测到蒸汽热焓由h1降为h'1时，供用户使用的蒸汽通过三种控制模式进行调控。
在本发明中，蒸汽供用户使用的第一种控制模式为“保质保量”的控制模式，具体为：当用户提供所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0时，第一检测点检测对流换热器出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h'1，第二检测点检测外部蒸汽热焓为h2，设定第二检测点位置处的蒸汽流量为Q2设，设定第三检测点位置处的蒸汽流量为Q3设；
由对流换热器出口处蒸汽所包含热量与外部蒸汽所包含热量之和等于两者混合后蒸汽总热量，可得：
Q1×h′1+Q2设×h2＝Q3设×h0 (4)，
由对流换热器出口处蒸汽质量与外部蒸汽质量之和等于两者混合后蒸汽质量，可得：
Q3设＝Q1+Q2设 (5)，
由式(4)和(5)，即得：
此时外部蒸汽流量Q2设仅能保证混合后的蒸汽热焓为h0，但不能保证混合后的蒸汽流量Q3设能够满足用户要求的蒸汽流量Q0；比较用户要求的蒸汽流量Q0与式(5)中所得到的混合后的蒸汽流量Q3设的大小，进一步对外部蒸汽流量Q2设进行取值：
当Q0＜Q3设时，
当Q0＞Q3设时，Q2设＝Q0-Q1 (8)；
调节外部蒸汽管道上的外部蒸汽流量调节阀的开度，使得外部蒸汽管道所引入的蒸汽流量为Q2设。
在本发明中，蒸汽供用户使用的第二种控制模式为“保质减量”的控制模式，具体为：当用户仅提供所需要的蒸汽热焓h0时，关闭外部蒸汽管道上的外部蒸汽流量调节阀，第一检测点检测对流换热器出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h'1，设定给水流量应调整为Q1设，根据能量守恒定律有：
Q1×h′1＝Q1设×h0 (9)，
由式(9)，可得：
调节辐射换热器入口处的给水总管流量调节阀的开度，使得进入辐射换热器的给水流量为Q1设。
在本发明中，蒸汽供用户使用的第三种控制模式为“降质保量”的控制模式，具体为：当用户仅提供满足所需要的蒸汽流量Q0时，关闭外部蒸汽管道上的外部蒸汽流量调节阀，保证给水流量Q1不变。
优选的是，步骤2)中，所述辐射换热器为蛇形翅片管辐射换热器；蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管和包围在蛇形管***的螺旋翅片。
优选的是，步骤3)中，所述烧结机尾部的几个风箱为烧结机尾部的倒数第1-10号风箱，优选为倒数第2-8号风箱，更优选为倒数第3-6号风箱。
优选的是，在辐射换热器的周围还设置有防侧风挡板。
优选的是，在烧结机尾部风箱对应的风箱支管和(尾部)烟道外部敷设有保温材料。
作为优选，还设有控制***。控制***连接并控制外部蒸汽流量调节阀、给水总管流量调节阀的操作。
根据本发明的第二种实施方案，提供一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置：
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置或用于上述方法的装置，该装置包括烧结机，烧结机尾部下方设有回车道。烧结机的台车下方设有多个风箱。各风箱通过各自的风箱支管连接至下部的烟道。该装置还包括辐射换热器和对流换热器。其中辐射换热器设置在回车道的上方。对流换热器设置在烧结机尾部的几个风箱对应的烟道上。辐射换热器的水出口连接至对流换热器的入口。
优选的是，所述对流换热器为多级多管耐磨对流换热器，优选为2-5级多管耐磨对流换热器，更优选为3-4级多管耐磨对流换热器。
优选的是，该装置还包括汽包。其中，辐射换热器的水出口经由第一管道连接至三级多管耐磨对流换热器的第一入口。从第一管道上分出第二管道连接至一级多管耐磨对流换热器的入口。从第一管道上分出第三管道连接至二级多管耐磨对流换热器的第一入口。一级多管耐磨对流换热器的出口经由第四管道连接至蒸汽母管。从第四管道上分出第五管道连接至汽包的第一入口。汽包的第一出口经由汽包下降管连接至二级多管耐磨对流换热器的第二入口。二级多管耐磨对流换热器的出口经由汽包上升管连接至汽包的第二入口。从汽包上升管上分出第六管道连接至蒸汽母管。汽包的第二出口经由第七管道连接至三级多管耐磨对流换热器的第二入口。三级多管耐磨对流换热器的出口经由第八管道连接至蒸汽母管。
优选的是，第二管道上设有一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀。第三管道上设有二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀。第一管道设有三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀。在第四管道分出第五管道位置的下游设有一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀。第五管道上设有一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀。汽包下降管上设有汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀。在汽包上升管分出第六管道位置的下游设有二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀。第六管道上设有二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀。第七管道上设有汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀。第八管道上设有三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀。
在本发明中，在对流换热器上游的烟道位置设置第四检测点。在对流换热器下游的烟道位置设置第五检测点。在第一管道上设置第六检测点。
优选的是，该装置还包括给水总管，给水总管连接至辐射换热器的入口。
优选的是，在给水总管上设有给水总管流量调节阀。
优选的是，蒸汽母管上还连接有外部蒸汽管道。
优选的是，外部蒸汽管道上设有外部蒸汽流量调节阀。
在本发明中，在蒸汽母管上、外部蒸汽管道合并至蒸汽母管的上游设置第一检测点。在外部蒸汽管道上设置第二检测点。在外部蒸汽管道合并至蒸汽母管的下游设置第三检测点。
优选的是，所述辐射换热器为蛇形翅片管辐射换热器。蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管和包围在蛇形管***的螺旋翅片。
优选的是，所述烧结机尾部的几个风箱为烧结机尾部的倒数第1-10号风箱，优选为倒数第2-8号风箱，更优选为倒数第3-6号风箱。
作为优选，在辐射换热器的周围还设置有防侧风挡板。
作为优选，在烧结机尾部风箱对应的风箱支管和(尾部)烟道外部敷设有保温材料。
优选的是，该装置还包括控制***。控制***连接并控制外部蒸汽流量调节阀、给水总管流量调节阀、一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀、一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀、汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀、汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀的操作。
根据本发明的第三种实施方案，提供一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置的控制方法：
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置的控制方法或使用上述装置的方法，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行；
2)设定用户所需蒸汽参数：蒸汽流量Q0和/或蒸汽热焓h0；
3)控制***实时监测第三检测点测得的蒸汽流量Q3和蒸汽热焓h3；
4)控制***判断步骤3)中所检测到的蒸汽参数是否满足用户所需蒸汽参数的要求；若满足要求，则返回步骤3)；若不满足要求，则进行步骤5)；
5)控制***判断烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量；若是，则进行步骤6)；若不是，则进行步骤7)；
6)烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量大于等于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量，各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，控制***对相应的阀门进行开闭控制；然后进行步骤8)；
7)烟道内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量小于对流换热器的管道允许的最大蒸汽流量，各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，控制***对相应的阀门进行开闭控制；然后进行步骤8)；
8)控制***根据步骤2)中所设定的用户所需蒸汽参数值选择相应的控制模式：
①当步骤2)中同时设定蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0时，控制***选择“保质保量”的控制模式：控制***对第一检测点和第二检测点的蒸汽参数进行检测，计算出所需引入的外部蒸汽流量Q2设，控制***通过调节外部蒸汽流量调节阀的开度，使得所引入的外部蒸汽流量为Q2设；
②当步骤2)中仅设定蒸汽热焓h0时，控制***选择“保质减量”的控制模式：控制***对第一检测点的蒸汽参数进行检测，计算出调整后的给水流量Q1设，控制***控制关闭外部蒸汽流量调节阀，调节给水总管流量调节阀的开度，使得进入辐射换热器的给水流量为Q1设；
③当步骤2)中仅设定蒸汽流量Q0时，控制***选择“降质保量”的控制模式：控制***控制关闭外部蒸汽流量调节阀，保证给水流量Q1不变；
9)控制***判断第三检测点的蒸汽参数是否满足用户所需蒸汽参数要求；若满足要求，则返回步骤3)；若不满足要求，则返回步骤8)。
上述方法的步骤6)中，所述各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，控制***对相应的阀门进行开闭控制，具体为：控制***控制一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀打开，一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀关闭；二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀打开，汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀关闭；三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀打开，汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀关闭。
各级多管耐磨对流换热器之间并联运行时，各级多管耐磨对流换热器的进水流量分别由各自的进水流量调节阀控制，并联后产生的蒸汽经蒸汽母管送出供用户使用。
上述方法的步骤7)中，所述各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，控制***对相应的阀门进行开闭控制，具体为：控制***控制一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀打开，一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀关闭，汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀打开，二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀关闭，汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀打开，三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀关闭。
当烧结机产量下降导致烧结烟道烟气余热资源减少时，会引起余热回收***出口蒸汽的压力和温度等参数波动，导致蒸汽参数无法满足用户用热需求；同时，用户为了满足不同场合的生产需求，也会要求蒸汽参数能够灵活调节控制。在上述控制方法中，当余热资源发生波动时，采用多种控制策略，通过引入外部过热蒸汽，保证了产汽品质的稳定性，可满足用户的多种用热需求。此外，在余热资源没有减少的情况下，若用户自身的需求发生改变，上述装置、方法及控制策略同样适用。
在本发明中，在烧结机尾部回车道的上方设置蛇形翅片管辐射换热器，回收回车道显热，提高余热回收利用率，同时降低回车道附近环境温度，改善回车道附近操作环境。蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管和包围在蛇形管***的螺旋翅片，以增大换热面积，提高换热效果。此外，本发明还在蛇形翅片管辐射换热器的周围设有防侧风挡板，以降低侧风对蛇形翅片管辐射换热器换热效果的影响，进一步改善其附近操作环境。给水进入蛇形翅片管辐射换热器，一般，回车道的高温辐射热可将给水温度提高5-10℃。
在烧结机尾部或后端的几个风箱对应的烟道位置设有多级多管耐磨对流换热器，用于回收烧结机尾部几个风箱的高温烟气余热，进一步提高余热利用效率。一般，在烧结机头部和中部，燃烧带位于台车的中上层，燃烧产生的高温烟气要对底部的混合料进行预热，因此烧结机头部和中部的烟气温度不高；当烧结机台车运行接近尾部时，台车里的混合料烧结过程接近完成，烧结过程中燃烧带产生的烟气不需要预热下层混合料，因此烧结机尾部几个风箱的烧结烟气温度较高。由此，本发明将多级多管耐磨对流换热器设置在烧结机尾部几个风箱对应的烟道位置，例如设置在烧结机尾部的倒数第1-10号风箱处，优选设置在烧结机尾部的倒数第2-8号风箱处，更优选设置在烧结机尾部的倒数第3-6号风箱处，有针对性地对烧结高温烟气进行余热回收和利用。此外，本发明在烧结机尾部(多个)风箱的风箱支管和尾部烟道尾部还敷设保温材料，以降低风箱和烟道的散热损失，进一步提高余热利用效率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法和装置综合多点回收烧结机尾部烟道高温余热和回车道显热，提高了余热资源的回收利用率，改善了回车道附近的操作环境；
2、本发明方法通过外部蒸汽管道引入外部过热蒸汽，通过控制给水总管流量调节阀和外部蒸汽流量调节阀的开度，从而控制给水总流量和外部蒸汽流量配比，调节余热回收***出口蒸汽参数，保证产汽品质的稳定性，满足用户的不同用热需求；
3、本发明提供了一种灵活多变、精准控制的控制原理及方法，满足了不同余热工况条件和用户的多种用热需求。
附图说明
图1为烧结机***尾部的结构示意图；
图2为本发明一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置的结构示意图；
图3为图2中N位置的局部放大图；
图4为本发明装置的辐射换热器的俯视图；
图5为图4中B-B位置的剖视图；
图6为本发明的控制***示意图；
图7为本发明一种烧结机尾余热多点回收及高效利用方法的流程图。
附图标记：
A：烧结机；1：台车；2：回车道；3：辐射换热器；301：蛇形管；302：螺旋翅片；303：辐射换热器的入口；304：辐射换热器的水出口；4：风箱；401：风箱支管；5：烟道；6：对流换热器；6a：一级多管耐磨对流换热器；6a01：一级多管耐磨对流换热器的入口；6a02：一级多管耐磨对流换热器的出口；6b：二级多管耐磨对流换热器；6b01：二级多管耐磨对流换热器的第一入口；6b02：二级多管耐磨对流换热器的出口；6b03：二级多管耐磨对流换热器的第二入口；6c：三级多管耐磨对流换热器；6c01：三级多管耐磨对流换热器的第一入口；6c02：三级多管耐磨对流换热器的出口；6c03：三级多管耐磨对流换热器的第二入口；7：汽包；701：汽包的第一入口；702：汽包的第一出口；703：汽包的第二入口；704：汽包的第二出口；8：外部蒸汽流量调节阀；9：给水总管流量调节阀；10：防侧风挡板；11：一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀；12：二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀；13：三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀；14：一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀；15：一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀；16：汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀；17：二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀；18：二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀；19：汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀；20：三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀；K：控制***；
L1：蒸汽母管；L2：外部蒸汽管道；L3：第一管道；L4：第二管道；L5：第三管道；L6：第四管道；L7：第五管道；L8：汽包下降管；L9：汽包上升管；L10：第六管道；L11：第七管道；L12：第八管道；L13：给水总管；
M1：第一检测点；M2：第二检测点；M3：第三检测点；M4：第四检测点；M5：第五检测点；M6：第六检测点。
具体实施方式
根据本发明的第一种实施方案，提供一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法：
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)将烧结混合料装入烧结机台车1上进行点火，开始烧结；
2)烧结机尾部回车道2的上方设有辐射换热器3，给水进入辐射换热器3与回车道2上的空台车1进行热交换，给水加热变成低温水；
3)烧结机尾部(或后端)的几个风箱4对应的烟道5位置设有对流换热器6，低温水进入对流换热器6，与烟道5内的高温烟气进行热交换，低温水经高温烟气加热后产生蒸汽；
4)蒸汽供用户使用。
优选的是，步骤3)中，所述对流换热器6为多级多管耐磨对流换热器，优选为2-5级多管耐磨对流换热器，更优选为3-4级多管耐磨对流换热器。
优选的是，根据烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或是并联运行。
作为优选，当烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量小于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间串联运行。
当烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量大于等于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间并联运行。
在本发明中，所述根据烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或并联运行，具体判断方法为：
a)计算烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量：设烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为Qs，满足用户需要的蒸汽热焓为h0，检测进入对流换热器6前的低温水热焓为hs，检测对流换热器6后几个风箱4的烟气流量之和为Qy，检测对流换热器6与高温烟气换热前烟道5的烟气温度为Ty1，检测对流换热器6与高温烟气换热后烟道5的烟气温度为Ty2，由烟道5内的高温烟气所放出的热量和对流换热器6所吸收的热量相等，得：
Qs×(h0-hs)＝Qy×(Ty1-Ty2) (1)，
由式(1)可得，烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为：
b)计算对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量：设对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量为Qg，测得对流换热器6的管道直径为D，蒸汽在对流换热器6的管道内的经济流速为V，得：
Qg＝D2×0.785×V (3)；
c)判断烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量与对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量之间的大小。
在本发明中，所述各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，具体为：
从辐射换热器3出来的低温水先进入一级多管耐磨对流换热器6a，烟气余热将低温水加热成饱和水或未饱和水，饱和水或未饱和水进入汽包7，汽包7里的未饱和水进入二级多管耐磨对流换热器6b，烟气余热将未饱和水加热成饱和水，饱和水返回至汽包7，汽包7产生的饱和蒸汽进入到三级多管耐磨对流换热器6c，饱和蒸汽经高温烟气加热形成过热蒸汽。
在本发明中，所述各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，具体为：
从辐射换热器3出来的低温水并联进入各级多管耐磨对流换热器，各级多管耐磨对流换热器内的低温水经高温烟气加热后产生蒸汽。
优选的是，步骤4)中，蒸汽经蒸汽母管L1送出供用户使用。
优选的是，蒸汽母管L1上还连接有外部蒸汽管道L2。外部蒸汽经由外部蒸汽管道L2引入，与蒸汽母管L1内的蒸汽混合后供用户使用。作为优选，外部蒸汽管道L2引入的是过热蒸汽。
优选的是，步骤4)中，在蒸汽母管L1上、外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的上游设置第一检测点M1。在外部蒸汽管道L2上设置第二检测点M2。在外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的下游设置第三检测点M3。第一检测点M1在线检测对应位置处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1。第二检测点M2在线检测对应位置处的蒸汽流量Q2和蒸汽热焓h2。第三检测点M3在线检测对应位置处的蒸汽流量Q3和蒸汽热焓h3。
优选的是，烟道5内的烟气余热资源不变或增多时，对流换热器6出口处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1，能够满足用户所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0。
当烟道5内的烟气余热资源减少，第一检测点M1检测到蒸汽热焓由h1降为h'1时，供用户使用的蒸汽通过三种控制模式进行调控。
在本发明中，蒸汽供用户使用的第一种控制模式为“保质保量”的控制模式，具体为：当用户提供所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0时，第一检测点M1检测对流换热器6出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h'1，第二检测点M2检测外部蒸汽热焓为h2，设定第二检测点M2位置处的蒸汽流量为Q2设，设定第三检测点M3位置处的蒸汽流量为Q3设；
由对流换热器6出口处蒸汽所包含热量与外部蒸汽所包含热量之和等于两者混合后蒸汽总热量，可得：
Q1×h′1+Q2设×h2＝Q3设×h0 (4)，
由对流换热器6出口处蒸汽质量与外部蒸汽质量之和等于两者混合后蒸汽质量，可得：
Q3设＝Q1+Q2设 (5)，
由式(4)和(5)，即得：
此时外部蒸汽流量Q2设仅能保证混合后的蒸汽热焓为h0，但不能保证混合后的蒸汽流量Q3设能够满足用户要求的蒸汽流量Q0；比较用户要求的蒸汽流量Q0与式(5)中所得到的混合后的蒸汽流量Q3设的大小，进一步对外部蒸汽流量Q2设进行取值：
当Q0＜Q3设时，
当Q0＞Q3设时，Q2设＝Q0-Q1 (8)；
调节外部蒸汽管道L2上的外部蒸汽流量调节阀8的开度，使得外部蒸汽管道L2所引入的蒸汽流量为Q2设。
在本发明中，蒸汽供用户使用的第二种控制模式为“保质减量”的控制模式，具体为：当用户仅提供所需要的蒸汽热焓h0时，关闭外部蒸汽管道L2上的外部蒸汽流量调节阀8，第一检测点M1检测对流换热器6出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h'1，设定给水流量应调整为Q1设，根据能量守恒定律有：
Q1×h′1＝Q1设×h0 (9)，
由式(9)，可得：
调节辐射换热器3入口处的给水总管流量调节阀9的开度，使得进入辐射换热器3的给水流量为Q1设。
在本发明中，蒸汽供用户使用的第三种控制模式为“降质保量”的控制模式，具体为：当用户仅提供满足所需要的蒸汽流量Q0时，关闭外部蒸汽管道L2上的外部蒸汽流量调节阀8，保证给水流量Q1不变。
优选的是，步骤2)中，所述辐射换热器3为蛇形翅片管辐射换热器。蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管301和包围在蛇形管301***的螺旋翅片302。
优选的是，步骤3)中，所述烧结机尾部的几个风箱4为烧结机尾部的倒数第1-10号风箱4，优选为倒数第2-8号风箱4，更优选为倒数第3-6号风箱4。
优选的是，在辐射换热器3的周围还设置有防侧风挡板10。
优选的是，在烧结机尾部风箱4对应的风箱支管401和(尾部)烟道5外部敷设有保温材料。
作为优选，还设有控制***K。控制***K连接并控制外部蒸汽流量调节阀8、给水总管流量调节阀9的操作。
根据本发明的第二种实施方案，提供一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置：
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置或用于上述方法的装置，该装置包括烧结机A，烧结机A尾部下方设有回车道2。烧结机A的台车1下方设有多个风箱4。各风箱4通过各自的风箱支管401连接至下部的烟道5。该装置还包括辐射换热器3和对流换热器6。其中辐射换热器3设置在回车道2的上方。对流换热器6设置在烧结机A尾部的几个风箱4对应的烟道5上。辐射换热器3的水出口304连接至对流换热器6的入口。
优选的是，所述对流换热器6为多级多管耐磨对流换热器，优选为2-5级多管耐磨对流换热器，更优选为3-4级多管耐磨对流换热器。
优选的是，该装置还包括汽包7。其中，辐射换热器3的水出口304经由第一管道L3连接至三级多管耐磨对流换热器6c的第一入口6c01。从第一管道L3上分出第二管道L4连接至一级多管耐磨对流换热器6a的入口6a01。从第一管道L3上分出第三管道L5连接至二级多管耐磨对流换热器6b的第一入口6b01。一级多管耐磨对流换热器6a的出口6a02经由第四管道L6连接至蒸汽母管L1。从第四管道L6上分出第五管道L7连接至汽包7的第一入口701。汽包7的第一出口702经由汽包下降管L8连接至二级多管耐磨对流换热器6b的第二入口6b03。二级多管耐磨对流换热器6b的出口6b02经由汽包上升管L9连接至汽包7的第二入口703。从汽包上升管L9上分出第六管道L10连接至蒸汽母管L1。汽包7的第二出口704经由第七管道L11连接至三级多管耐磨对流换热器6c的第二入口6c03。三级多管耐磨对流换热器6c的出口6c02经由第八管道L12连接至蒸汽母管L1。
优选的是，第二管道L4上设有一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀11。第三管道L5上设有二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀12。第一管道L3设有三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀13。在第四管道L6分出第五管道L7位置的下游设有一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀14。第五管道L7上设有一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀15。汽包下降管L8上设有汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀16。在汽包上升管L9分出第六管道L10位置的下游设有二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀17。第六管道L10上设有二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀18。第七管道L11上设有汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀19。第八管道L12上设有三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀20。
在本发明中，在对流换热器6上游的烟道5位置设置第四检测点M4。在对流换热器下游的烟道位置设置第五检测点M5。在第一管道L3上设置第六检测点M6。
优选的是，该装置还包括给水总管L13，给水总管L13连接至辐射换热器3的入口303。
优选的是，在给水总管L13上设有给水总管流量调节阀9。
优选的是，蒸汽母管L1上还连接有外部蒸汽管道L2。
优选的是，外部蒸汽管道L2上设有外部蒸汽流量调节阀8。
在本发明中，在蒸汽母管L1上、外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的上游设置第一检测点M1。在外部蒸汽管道L2上设置第二检测点M2。在外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的下游设置第三检测点M3。
优选的是，所述辐射换热器3为蛇形翅片管辐射换热器。蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管301和包围在蛇形管301***的螺旋翅片302。
优选的是，所述烧结机A尾部的几个风箱4为烧结机尾部的倒数第1-10号风箱4，优选为倒数第2-8号风箱4，更优选为倒数第3-6号风箱4。
作为优选，在辐射换热器3的周围还设置有防侧风挡板10。
作为优选，在烧结机A尾部风箱4对应的风箱支管401和(尾部)烟道5外部敷设有保温材料。
优选的是，该装置还包括控制***K。控制***K连接并控制外部蒸汽流量调节阀8、给水总管流量调节阀9、一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀11、二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀12、三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀13、一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀14、一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀15、汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀16、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀17、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀18、汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀19、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀20的操作。
实施例1
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)将烧结混合料装入烧结机台车1上进行点火，开始烧结；
2)烧结机尾部回车道2的上方设有辐射换热器3，给水进入辐射换热器3与回车道2上的空台车1进行热交换，给水加热变成低温水；
3)烧结机尾部的几个风箱4对应的烟道5位置设有对流换热器6，低温水进入对流换热器6，与烟道5内的高温烟气进行热交换，低温水经高温烟气加热后产生蒸汽；
4)蒸汽供用户使用。
步骤3)中，所述对流换热器6为三级多管耐磨对流换热器。根据烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或是并联运行。当烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量小于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间串联运行。当烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量大于等于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间并联运行。
所述根据烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或并联运行，具体判断方法为：
a)计算烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量：设烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为Qs，满足用户需要的蒸汽热焓为h0，检测进入对流换热器6前的低温水热焓为hs，检测对流换热器6后几个风箱4的烟气流量之和为Qy，检测对流换热器6与高温烟气换热前烟道5的烟气温度为Ty1，检测对流换热器6与高温烟气换热后烟道5的烟气温度为Ty2，由烟道5内的高温烟气所放出的热量和对流换热器6所吸收的热量相等，得：
Qs×(h0-hs)＝Qy×(Ty1-Ty2) (1)，
由式(1)可得，烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为：
b)计算对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量：设对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量为Qg，测得对流换热器6的管道直径为D，蒸汽在对流换热器6的管道内的经济流速为V，得：
Qg＝D2×0.785×V (3)；
c)判断烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量与对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量之间的大小。
所述各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，具体为：从辐射换热器3出来的低温水先进入一级多管耐磨对流换热器6a，烟气余热将低温水加热成饱和水或未饱和水，饱和水或未饱和水进入汽包7，汽包7里的未饱和水进入二级多管耐磨对流换热器6b，烟气余热将未饱和水加热成饱和水，饱和水返回至汽包7，汽包7产生的饱和蒸汽进入到三级多管耐磨对流换热器6c，饱和蒸汽经高温烟气加热形成过热蒸汽。
所述各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，具体为：从辐射换热器3出来的低温水并联进入各级多管耐磨对流换热器，各级多管耐磨对流换热器内的低温水经高温烟气加热后产生蒸汽。
实施例2
重复实施例1，只是步骤4)中，蒸汽经蒸汽母管L1送出供用户使用。蒸汽母管L1上还连接有外部蒸汽管道L2。外部蒸汽经由外部蒸汽管道L2引入，与蒸汽母管L1内的蒸汽混合后供用户使用。外部蒸汽管道L2引入的是过热蒸汽。
步骤4)中，在蒸汽母管L1上、外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的上游设置第一检测点M1。在外部蒸汽管道L2上设置第二检测点M2。在外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的下游设置第三检测点M3。第一检测点M1在线检测对应位置处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1。第二检测点M2在线检测对应位置处的蒸汽流量Q2和蒸汽热焓h2。第三检测点M3在线检测对应位置处的蒸汽流量Q3和蒸汽热焓h3。
烟道5内的烟气余热资源不变或增多时，对流换热器6出口处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1，能够满足用户所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0。
当烟道5内的烟气余热资源减少，第一检测点M1检测到蒸汽热焓由h1降为h'1时，供用户使用的蒸汽通过三种控制模式进行调控。
蒸汽供用户使用的第一种控制模式为“保质保量”的控制模式，具体为：当用户提供所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0时，第一检测点M1检测对流换热器6出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h'1，第二检测点M2检测外部蒸汽热焓为h2，设定第二检测点M2位置处的蒸汽流量为Q2设，设定第三检测点M3位置处的蒸汽流量为Q3设；
由对流换热器6出口处蒸汽所包含热量与外部蒸汽所包含热量之和等于两者混合后蒸汽总热量，可得：
Q1×h′1+Q2设×h2＝Q3设×h0 (4)，
由对流换热器6出口处蒸汽质量与外部蒸汽质量之和等于两者混合后蒸汽质量，可得：
Q3设＝Q1+Q2设 (5)，
由式(4)和(5)，即得：
此时外部蒸汽流量Q2设仅能保证混合后的蒸汽热焓为h0，但不能保证混合后的蒸汽流量Q3设能够满足用户要求的蒸汽流量Q0；比较用户要求的蒸汽流量Q0与式(5)中所得到的混合后的蒸汽流量Q3设的大小，进一步对外部蒸汽流量Q2设进行取值：
当Q0＜Q3设时，
当Q0＞Q3设时，Q2设＝Q0-Q1 (8)；
调节外部蒸汽管道L2上的外部蒸汽流量调节阀8的开度，使得外部蒸汽管道L2所引入的蒸汽流量为Q2设。
蒸汽供用户使用的第二种控制模式为“保质减量”的控制模式，具体为：当用户仅提供所需要的蒸汽热焓h0时，关闭外部蒸汽管道L2上的外部蒸汽流量调节阀8，第一检测点M1检测对流换热器6出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h'1，设定给水流量应调整为Q1设，根据能量守恒定律有：
Q1×h′1＝Q1设×h0 (9)，
由式(9)，可得：
调节辐射换热器3入口处的给水总管流量调节阀9的开度，使得进入辐射换热器3的给水流量为Q1设。
蒸汽供用户使用的第三种控制模式为“降质保量”的控制模式，具体为：当用户仅提供满足所需要的蒸汽流量Q0时，关闭外部蒸汽管道L2上的外部蒸汽流量调节阀8，保证给水流量Q1不变。
步骤2)中，所述辐射换热器3为蛇形翅片管辐射换热器。蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管301和包围在蛇形管301***的螺旋翅片302。在辐射换热器3的周围还设置有防侧风挡板10。
步骤3)中，所述烧结机尾部的几个风箱4为烧结机尾部的倒数第3-6号风箱4。在烧结机尾部风箱4对应的风箱支管401和尾部烟道5外部敷设有保温材料。
还设有控制***K。控制***K连接并控制外部蒸汽流量调节阀8、给水总管流量调节阀9的操作。
实施例3
如图2和3所示，一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置，该装置包括烧结机A，烧结机A尾部下方设有回车道2。烧结机A的台车1下方设有多个风箱4。各风箱4通过各自的风箱支管401连接至下部的烟道5。该装置还包括辐射换热器3和对流换热器6。其中辐射换热器3设置在回车道2的上方。对流换热器6设置在烧结机A尾部的几个风箱4对应的烟道5上。辐射换热器3的水出口304连接至对流换热器6的入口。
所述对流换热器6为三级多管耐磨对流换热器。
该装置还包括汽包7。其中，辐射换热器3的水出口304经由第一管道L3连接至三级多管耐磨对流换热器6c的第一入口6c01。从第一管道L3上分出第二管道L4连接至一级多管耐磨对流换热器6a的入口6a01。从第一管道L3上分出第三管道L5连接至二级多管耐磨对流换热器6b的第一入口6b01。一级多管耐磨对流换热器6a的出口6a02经由第四管道L6连接至蒸汽母管L1。从第四管道L6上分出第五管道L7连接至汽包7的第一入口701。汽包7的第一出口702经由汽包下降管L8连接至二级多管耐磨对流换热器6b的第二入口6b03。二级多管耐磨对流换热器6b的出口6b02经由汽包上升管L9连接至汽包7的第二入口703。从汽包上升管L9上分出第六管道L10连接至蒸汽母管L1。汽包7的第二出口704经由第七管道L11连接至三级多管耐磨对流换热器6c的第二入口6c03。三级多管耐磨对流换热器6c的出口6c02经由第八管道L12连接至蒸汽母管L1。
第二管道L4上设有一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀11。第三管道L5上设有二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀12。第一管道L3设有三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀13。在第四管道L6分出第五管道L7位置的下游设有一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀14。第五管道L7上设有一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀15。汽包下降管L8上设有汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀16。在汽包上升管L9分出第六管道L10位置的下游设有二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀17。第六管道L10上设有二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀18。第七管道L11上设有汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀19。第八管道L12上设有三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀20。
在对流换热器6上游的烟道5位置设置第四检测点M4。在对流换热器下游的烟道位置设置第五检测点M5。在第一管道L3上设置第六检测点M6。
该装置还包括给水总管L13，给水总管L13连接至辐射换热器3的入口303。在给水总管L13上设有给水总管流量调节阀9。
如图4和5所示，所述辐射换热器3为蛇形翅片管辐射换热器。蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管301和包围在蛇形管301***的螺旋翅片302。
所述烧结机A尾部的几个风箱4为烧结机尾部的倒数第3-6号风箱4。
实施例4
重复实施例3，只是蒸汽母管L1上还连接有外部蒸汽管道L2。外部蒸汽管道L2上设有外部蒸汽流量调节阀8。
在蒸汽母管L1上、外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的上游设置第一检测点M1。在外部蒸汽管道L2上设置第二检测点M2。在外部蒸汽管道L2合并至蒸汽母管L1的下游设置第三检测点M3。
实施例5
重复实施例4，只是在辐射换热器3的周围还设置有防侧风挡板10。
实施例6
重复实施例5，只是在烧结机A尾部风箱4对应的风箱支管401和尾部烟道5外部敷设有保温材料。
实施例7
重复实施例6，只是该装置还包括控制***K。控制***K连接并控制外部蒸汽流量调节阀8、给水总管流量调节阀9、一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀11、二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀12、三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀13、一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀14、一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀15、汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀16、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀17、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀18、汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀19、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀20的操作。
实施例8
一种烧结机尾余热多点回收及高效利用装置的控制方法，使用实施例7中的装置，该方法包括以下步骤：
1)装置开始运行；
2)设定用户所需蒸汽参数：蒸汽流量Q0和/或蒸汽热焓h0；
3)控制***K实时监测第三检测点M3测得的蒸汽流量Q3和蒸汽热焓h3；
4)控制***K判断步骤3)中所检测到的蒸汽参数是否满足用户所需蒸汽参数的要求；若满足要求，则返回步骤3)；若不满足要求，则进行步骤5)；
5)控制***K判断烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量；若是，则进行步骤6)；若不是，则进行步骤7)；
6)烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量大于等于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量，各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，控制***K对相应的阀门进行开闭控制：控制***K控制一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀11、一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀14打开，一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀15关闭；二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀12、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀18打开，汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀16、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀17关闭；三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀13、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀20打开，汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀19关闭；
然后进行步骤8)；
7)烟道5内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量小于对流换热器6的管道允许的最大蒸汽流量，各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，控制***K对相应的阀门进行开闭控制：控制***K控制一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀11、一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀15打开，一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀14关闭，汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀16、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀17打开，二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀12、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀18关闭，汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀19、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀20打开，三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀13关闭；
然后进行步骤8)；
8)控制***K根据步骤2)中所设定的用户所需蒸汽参数值选择相应的控制模式：
①当步骤2)中同时设定蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0时，控制***K选择“保质保量”的控制模式：控制***K对第一检测点M1和第二检测点M2的蒸汽参数进行检测，计算出所需引入的外部蒸汽流量Q2设，控制***K通过调节外部蒸汽流量调节阀8的开度，使得所引入的外部蒸汽流量为Q2设；
②当步骤2)中仅设定蒸汽热焓h0时，控制***K选择“保质减量”的控制模式：控制***K对第一检测点M1的蒸汽参数进行检测，计算出调整后的给水流量Q1设，控制***K控制关闭外部蒸汽流量调节阀8，调节给水总管流量调节阀9的开度，使得进入辐射换热器3的给水流量为Q1设；
③当步骤2)中仅设定蒸汽流量Q0时，控制***K选择“降质保量”的控制模式：控制***K控制关闭外部蒸汽流量调节阀8，保证给水流量Q1不变；
9)控制***K判断第三检测点M3的蒸汽参数是否满足用户所需蒸汽参数要求；若满足要求，则返回步骤3)；若不满足要求，则返回步骤8)。

Claims (34)

1.一种烧结机尾余热多点回收及高效利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)将烧结混合料装入烧结机台车(1)上进行点火，开始烧结；
2)烧结机尾部回车道(2)的上方设有辐射换热器(3)，给水进入辐射换热器(3)与回车道(2)上的空台车(1)进行热交换，给水加热变成低温水；
3)烧结机尾部的几个风箱(4)对应的烟道(5)位置设有对流换热器(6)，低温水进入对流换热器(6)，与烟道(5)内的高温烟气进行热交换，低温水经高温烟气加热后产生蒸汽，所述对流换热器(6)为多级多管耐磨对流换热器；
4)蒸汽供用户使用；
其中：根据烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或是并联运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述对流换热器(6)为2-5级多管耐磨对流换热器；
当烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量小于对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间串联运行；
当烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量大于等于对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量时，各级多管耐磨对流换热器之间并联运行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述对流换热器(6)为3-4级多管耐磨对流换热器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量是否大于对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量，判断各级多管耐磨对流换热器之间是串联运行或并联运行，具体判断方法为：
a)计算烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量：设烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为Qs，满足用户需要的蒸汽热焓为h0，检测进入对流换热器(6)前的低温水热焓为hs，检测对流换热器(6)后几个风箱(4)的烟气流量之和为Qy，检测对流换热器(6)与高温烟气换热前烟道(5)的烟气温度为Ty1，检测对流换热器(6)与高温烟气换热后烟道(5)的烟气温度为Ty2，由烟道(5)内的高温烟气所放出的热量和对流换热器(6)所吸收的热量相等，得：
Qs×(h0-hs)＝Qy×(Ty1-Ty2) (1)，
由式(1)可得，烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量为：
b)计算对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量：设对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量为Qg，测得对流换热器(6)的管道直径为D，蒸汽在对流换热器(6)的管道内的经济流速为V，得：
Qg＝D2×0.785×V (3)；
c)判断烟道(5)内的烟气余热能够产生的最大蒸汽量与对流换热器(6)的管道允许的最大蒸汽流量之间的大小。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述各级多管耐磨对流换热器之间串联运行，具体为：
从辐射换热器(3)出来的低温水先进入一级多管耐磨对流换热器(6a)，烟气余热将低温水加热成饱和水或未饱和水，饱和水或未饱和水进入汽包(7)，汽包(7)里的未饱和水进入二级多管耐磨对流换热器(6b)，烟气余热将未饱和水加热成饱和水，饱和水返回至汽包(7)，汽包(7)产生的饱和蒸汽进入到三级多管耐磨对流换热器(6c)，饱和蒸汽经高温烟气加热形成过热蒸汽；和/或
所述各级多管耐磨对流换热器之间并联运行，具体为：
从辐射换热器(3)出来的低温水并联进入各级多管耐磨对流换热器，各级多管耐磨对流换热器内的低温水经高温烟气加热后产生蒸汽。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤4)中，蒸汽经蒸汽母管(L1)送出供用户使用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：蒸汽母管(L1)上还连接有外部蒸汽管道(L2)；外部蒸汽经由外部蒸汽管道(L2)引入，与蒸汽母管(L1)内的蒸汽混合后供用户使用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：外部蒸汽管道(L2)引入的是过热蒸汽。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤4)中，在蒸汽母管(L1)上、外部蒸汽管道(L2)合并至蒸汽母管(L1)的上游设置第一检测点(M1)；在外部蒸汽管道(L2)上设置第二检测点(M2)；在外部蒸汽管道(L2)合并至蒸汽母管(L1)的下游设置第三检测点(M3)；第一检测点(M1)在线检测对应位置处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1，第二检测点(M2)在线检测对应位置处的蒸汽流量Q2和蒸汽热焓h2，第三检测点(M3)在线检测对应位置处的蒸汽流量Q3和蒸汽热焓h3。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：烟道(5)内的烟气余热资源不变或增多时，对流换热器(6)出口处的蒸汽流量Q1和蒸汽热焓h1，能够满足用户所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0；
当烟道(5)内的烟气余热资源减少，第一检测点(M1)检测到蒸汽热焓由h1降为h′1时，供用户使用的蒸汽通过三种控制模式进行调控。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：蒸汽供用户使用的第一种控制模式为：当用户提供所需要的蒸汽流量Q0和蒸汽热焓h0时，第一检测点(M1)检测对流换热器(6)出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h′1，第二检测点(M2)检测外部蒸汽热焓为h2，设定第二检测点(M2)位置处的蒸汽流量为Q2设，设定第三检测点(M3)位置处的蒸汽流量为Q3设；
由对流换热器(6)出口处蒸汽所包含热量与外部蒸汽所包含热量之和等于两者混合后蒸汽总热量，可得：
Q1×h′1+Q2设×h2＝Q3设×h0 (4)，
由对流换热器(6)出口处蒸汽质量与外部蒸汽质量之和等于两者混合后蒸汽质量，可得：
Q3设＝Q1+Q2设 (5)，
由式(4)和(5)，即得：
此时外部蒸汽流量Q2设仅能保证混合后的蒸汽热焓为h0，但不能保证混合后的蒸汽流量Q3设能够满足用户要求的蒸汽流量Q0；比较用户要求的蒸汽流量Q0与式(5)中所得到的混合后的蒸汽流量Q3设的大小，进一步对外部蒸汽流量Q2设进行取值：
当Q0＜Q3设时，
当Q0＞Q3设时，Q2设＝Q0-Q1 (8)；
调节外部蒸汽管道(L2)上的外部蒸汽流量调节阀(8)的开度，使得外部蒸汽管道(L2)所引入的蒸汽流量为Q2设。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：蒸汽供用户使用的第二种控制模式为：当用户仅提供所需要的蒸汽热焓h0时，关闭外部蒸汽管道(L2)上的外部蒸汽流量调节阀(8)，第一检测点(M1)检测对流换热器(6)出口处蒸汽流量为Q1，蒸汽热焓为h′1，设定给水流量应调整为Q1设，根据能量守恒定律有：
Q1×h′1＝Q1设×h0 (9)，
由式(9)，可得：
调节辐射换热器(3)入口处的给水总管流量调节阀(9)的开度，使得进入辐射换热器(3)的给水流量为Q1设。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：蒸汽供用户使用的第三种控制模式为：当用户仅提供满足所需要的蒸汽流量Q0时，关闭外部蒸汽管道(L2)上的外部蒸汽流量调节阀(8)，保证给水流量Q1不变。
14.根据权利要求1-4、7-13中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述辐射换热器(3)为蛇形翅片管辐射换热器；蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管(301)和包围在蛇形管(301)***的螺旋翅片(302)；和/或
步骤3)中，所述烧结机尾部的几个风箱(4)为烧结机尾部的倒数第1-10号风箱(4)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述烧结机尾部的几个风箱(4)为烧结机尾部的倒数第2-8号风箱(4)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述烧结机尾部的几个风箱(4)为烧结机尾部的倒数第3-6号风箱(4)。
17.根据权利要求1-4、7-13、15-16中任一项所述的方法，其特征在于：在辐射换热器(3)的周围还设置有防侧风挡板(10)；和/或
在烧结机尾部风箱(4)对应的风箱支管(401)和烟道(5)外部敷设有保温材料。
18.根据权利要求1-4、7-13、15-16中任一项所述的方法，其特征在于：还设有控制***(K)；控制***(K)连接并控制外部蒸汽流量调节阀(8)、给水总管流量调节阀(9)的操作。
19.一种用于权利要求1-18中任一项所述的方法的装置，该装置包括烧结机(A)，烧结机(A)尾部下方设有回车道(2)，烧结机(A)的台车(1)下方设有多个风箱(4)，各风箱(4)通过各自的风箱支管(401)连接至下部的烟道(5)；该装置还包括辐射换热器(3)和对流换热器(6)，其中辐射换热器(3)设置在回车道(2)的上方，对流换热器(6)设置在烧结机(A)尾部的几个风箱(4)对应的烟道(5)上，辐射换热器(3)的水出口(304)连接至对流换热器(6)的入口；
其中：所述对流换热器(6)为多级多管耐磨对流换热器。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：所述对流换热器(6)为2-5级多管耐磨对流换热器。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于：所述对流换热器(6)为3-4级多管耐磨对流换热器。
22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于：该装置还包括汽包(7)；其中，辐射换热器(3)的水出口(304)经由第一管道(L3)连接至三级多管耐磨对流换热器(6c)的第一入口(6c01)，从第一管道(L3)上分出第二管道(L4)连接至一级多管耐磨对流换热器(6a)的入口(6a01)，从第一管道(L3)上分出第三管道(L5)连接至二级多管耐磨对流换热器(6b)的第一入口(6b01)，一级多管耐磨对流换热器(6a)的出口(6a02)经由第四管道(L6)连接至蒸汽母管(L1)，从第四管道(L6)上分出第五管道(L7)连接至汽包(7)的第一入口(701)，汽包(7)的第一出口(702)经由汽包下降管(L8)连接至二级多管耐磨对流换热器(6b)的第二入口(6b03)，二级多管耐磨对流换热器(6b)的出口(6b02)经由汽包上升管(L9)连接至汽包(7)的第二入口(703)，从汽包上升管(L9)上分出第六管道(L10)连接至蒸汽母管(L1)，汽包(7)的第二出口(704)经由第七管道(L11)连接至三级多管耐磨对流换热器(6c)的第二入口(6c03)，三级多管耐磨对流换热器(6c)的出口(6c02)经由第八管道(L12)连接至蒸汽母管(L1)。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于：第二管道(L4)上设有一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀(11)；第三管道(L5)上设有二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀(12)；第一管道(L3)设有三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀(13)；在第四管道(L6)分出第五管道(L7)位置的下游设有一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀(14)；第五管道(L7)上设有一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀(15)；汽包下降管(L8)上设有汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀(16)；在汽包上升管(L9)分出第六管道(L10)位置的下游设有二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀(17)；第六管道(L10)上设有二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀(18)；第七管道(L11)上设有汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀(19)；第八管道(L12)上设有三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀(20)。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于：在对流换热器(6)上游的烟道(5)位置设置第四检测点(M4)；在对流换热器下游的烟道位置设置第五检测点(M5)；在第一管道(L3)上设置第六检测点(M6)。
25.根据权利要求19-24中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括给水总管(L13)，给水总管(L13)连接至辐射换热器(3)的入口(303)。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于：在给水总管(L13)上设有给水总管流量调节阀(9)。
27.根据权利要求22-24中任一项所述的装置，其特征在于：蒸汽母管(L1)上还连接有外部蒸汽管道(L2)；外部蒸汽管道(L2)上设有外部蒸汽流量调节阀(8)。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于：在蒸汽母管(L1)上、外部蒸汽管道(L2)合并至蒸汽母管(L1)的上游设置第一检测点(M1)；在外部蒸汽管道(L2)上设置第二检测点(M2)；在外部蒸汽管道(L2)合并至蒸汽母管(L1)的下游设置第三检测点(M3)。
29.根据权利要求19-24、26、28中任一项所述的装置，其特征在于：所述辐射换热器(3)为蛇形翅片管辐射换热器；蛇形翅片管辐射换热器包括蛇形管(301)和包围在蛇形管(301)***的螺旋翅片(302)；和/或
所述烧结机(A)尾部的几个风箱(4)为烧结机尾部的倒数第1-10号风箱(4)。
30.根据权利要求29所述的装置，其特征在于：所述烧结机(A)尾部的几个风箱(4)为烧结机尾部的倒数第2-8号风箱(4)。
31.根据权利要求29所述的装置，其特征在于：所述烧结机(A)尾部的几个风箱(4)为烧结机尾部的倒数第3-6号风箱(4)。
32.根据权利要求19-24、26、28、30-31中任一项所述的装置，其特征在于：在辐射换热器(3)的周围还设置有防侧风挡板(10)；和/或
在烧结机(A)尾部风箱(4)对应的风箱支管(401)和烟道(5)外部敷设有保温材料。
33.根据权利要求29所述的装置，其特征在于：在辐射换热器(3)的周围还设置有防侧风挡板(10)；和/或
在烧结机(A)尾部风箱(4)对应的风箱支管(401)和烟道(5)外部敷设有保温材料。
34.根据权利要求19-24、26、28、30-31、33中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括控制***(K)；控制***(K)连接并控制外部蒸汽流量调节阀(8)、给水总管流量调节阀(9)、一级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀(11)、二级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀(12)、三级多管耐磨对流换热器进水流量调节阀(13)、一级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀(14)、一级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀(15)、汽包至二级多管耐磨对流换热器水流量调节阀(16)、二级多管耐磨对流换热器至汽包水流量调节阀(17)、二级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀(18)、汽包至三级多管耐磨对流换热器蒸汽流量调节阀(19)、三级多管耐磨对流换热器出口蒸汽流量调节阀(20)的操作。
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