CN101592443B - 球团生产装备余热内外循环综合回用方法及其热风流系统 - Google Patents

球团生产装备余热内外循环综合回用方法及其热风流系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法及其热风流系统，涉及冶金工业节能技术领域，主要用于链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺。其特点是：通过环冷机高温球团余热内循环高效回收、链篦机高温篦床余热内循环高效回收、各装备之间余热外循环利用、链篦机预热干燥段热量循环回用和回转窑燃烧的煤粉预热，一方面提高球团生产余热回收热风温度和热能，提高余热回收效率，另一方面提高球团生产余热利用效率，降低球团生产装备燃煤消耗量，进一步提高球团生产装备节能减排效果。

Description

球团生产装备余热内外循环综合回用方法及其热风流系统
技术领域
本发明涉及一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法及其热风流系统，涉及冶金工业节能技术领域，主要用于链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺，实现节能减排生产。
背景技术
与烧结生产技术相比，球团矿生产技术是一种更为合理有效和节能的造块技术，生产1 t 球团矿所消耗的煤，大约是生产1 t 烧结矿的1/3。球团矿的生产，主要包括两个过程：成球和氧化，二者中更为复杂的是氧化过程，国内外主要采用三种设备来实现球团的氧化。链篦机-回转窑系统作为三种主要设备之一，相比于竖炉和带式烧结机，具有对原料适应性强、单机生产能力大、焙烧均匀、球团质量好、可使用煤粉作为燃料等一系列突出的优点，近年来发展十分迅速。
由链篦机、回转窑和环冷机构成的热风流系统，将环冷机部分高温球团冷却过程中回收的热量和回转窑燃料燃烧的余热循环用于链篦机内球团的干燥和预热，使生产能耗大大降低。目前环冷机热量回收风流通常设有4段：环冷一段，高温烟气直接进入回转窑作为燃料燃烧的二次风；环冷二段，排出热气体进入链篦机的预热Ⅰ段；环冷三段，排出热气体进入链篦机的鼓风干燥段；环冷四段，排出低温热气体通过烟筒直接排放。链篦机热量循环利用风流除了预热Ⅱ段热源来自回转窑窑尾的热废气，预热Ⅰ段热源来自环冷机环冷二段的热气外，抽风干燥段热源来自链篦机预热Ⅱ段的回收热气，鼓风干燥段的低温热风来自环冷机环冷三段和链篦机预热Ⅰ段的回收热气。
对以上热风流系统分析发现：环冷机热量回收方法简单，回收效率低，环冷三段和四段余热回收得到的热气体温度不高，导致热能利用效率低，环冷四段排出热气直接放散，热能损失大；链篦机的篦床在输送球团过程中温度逐渐升高到500℃以上，然后在回程段通过暴露在空气中自然冷却到100℃左右，热能没有得到回收利用。因此，链篦机、回转窑和环冷机现有的风流系统不完全合理，热能利用效果不高，还有进一步回收余热、降低能耗的空间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的不足，公开一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法及其热风流系统，其特点是：将球团生产各装备中产生的余热通过内循环和外循环综合方法高效回收，充分利用余热，进一步提高球团生产装备节能减排效果。
本发明所述的球团生产装备余热内外循环综合回用方法，包括环冷机高温球团余热内循环高效回收方法、链篦机高温篦床余热内循环高效回收方法、各装备之间余热外循环利用方法、链篦机预热干燥段热量内循环回用方法和回转窑燃烧的煤粉预热方法五方面。
实现球团生产装备余热内外循环综合回用方法的热风流系统如图1所示。其中，球团输送过程是：常温的生球通过篦床往复运动向前输送，分别经过篦床鼓风干燥段、篦床预热段，温度升高到接近1000℃，得到干球，然后进入回转窑，通过回转窑回转装置和热煤粉燃烧，进一步焙烧氧化，温度升高到1250℃左右，再进入环冷机，经过环冷机回转装置和高温球团余热回收装置，球团经过进一步氧化和冷却，从1250℃逐渐冷却到100℃，最后排出接近常温的成品氧化球团，作为炼铁原料。在球团输送过程中，余热内外循环综合回用方法具体内容是：
环冷机高温球团余热内循环高效回收方法：通过三台环冷机余热回收循环风机输送，冷空气进入环冷机环冷第5段的风箱，直到环冷机环冷第1段，经过与氧化球团五次热交换，排出接近1000℃高温余热风进入回转窑，作为回转窑燃烧的热空气。另外，在热风与氧化球团第四次热交换以后，通过环冷段的风箱排出部分接近800℃左右次高温余热风，作为链篦机篦床预热第1段的热源。
链篦机高温篦床余热内循环高效回收方法：通过一台篦床余热回收循环风机输送，将链篦机低温余热风部分引入篦床回程段篦床余热回收段的风箱，依次经过篦床余热回收3段、篦床余热回收2段、篦床余热回收1段，热风经过与篦床三次热交换，通过风罩排出接近500℃链篦机高温余热风，作为链篦机抽风干燥段的热源。
球团生产各装备之间余热外循环利用方法：一方面，将环冷机高温球团冷却回收的部分次高温余热风作为链篦机篦床生球的预热第1段的热源；另一方面，将环冷机高温球团冷却回收部分高温余热风作为回转窑燃烧的热空气，经过热煤粉燃烧和干球氧化后产生的回转窑高温热风作为链篦机篦床生球预热第2段的热源，实现球团生产装备之间循环利用余热。
链篦机预热干燥段热量循环回用方法：一方面，链篦机预热第2段热源直接来自回转窑窑尾的回转窑高温热风，而通过风箱排出的高温余热风作为抽风干燥段的热源；另一方面，链篦机预热第1段热源来自环冷机环冷2段排出热风次高温余热风，通过风箱排出的热风和抽风干燥段排出的链篦机中温余热风一起作为鼓风干燥段的热源，最后通过风罩排出约100℃左右链篦机低温余热风。
回转窑燃烧的煤粉预热方法：将链篦机低温余热风部分引入气体-固体两相分离式热交换器，使得冷煤粉加热到80℃左右热煤粉，喷入回转窑，高效充分燃烧，同时热交换器排出的更低温热废气，经过除尘装置处理后，最后向大气排放低温余热风。
本发明通过以上五种方法综合循环、回收和利用废弃的热能，与一般链篦机—回转窑—环冷机工艺余热循环利用方法比较，提高了环冷机回收的热风温度和热能，增加了篦床余热的高效回收处理，提高了余热回收效率，同时提高了余热利用效率，降低了球团生产装备燃煤消耗量，使得球团生产工艺节能减排优势得到进一步加强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为发明的球团生产装备余热内循环和外循环综合回收利用方法实现的热风流系统
图中，1.链篦机；11.篦床干燥段；111.篦床鼓风干燥段；112. 热风抽风干燥段；113.篦床干燥预热段余热回收循环风机；114.篦床干燥预热段风箱；115.篦床干燥预热段风罩；12.篦床预热段；121.篦床预热第1段；122.篦床预热第2段；123.篦床干燥预热段余热回收循环风机；13.篦床余热回收段；131.回收1段；132.回收2段；133.回收3段；134.篦床余热回收循环风机；135.篦床余热回收风箱；136.篦床余热回收风罩；14.篦床；15.灰尘回收；2.回转窑；21.回转窑回转装置；22.热煤粉；23.热交换器；24.冷煤粉；25.除尘装置；3.环冷机；31.环冷机高温球团余热回收装置；311.环冷第1段；312.环冷第2段；313.环冷第3段；314.环冷第4段；315.环冷第5段；316.环冷机余热回收循环风机；317.环冷机余热回收风箱；318.环冷机余热回收风罩；4.生球；32.环冷机回转装置；41.干球；42.氧化球团；5.冷空气；51.环冷机次高温余热风；52.环冷机高温余热风；53.回转窑高温热风；54. 链篦机高温余热风；55.链篦机中温余热风；56.链篦机低温余热风；57.排放低温余热风。
具体实施方式
针对240万吨链篦机（B4.5×60m）的具体情况对本发明具体实施方式进行说明。
如图1所示，本发明的球团生产装备余热内循环和外循环综合回收利用方法实现的热风流系统，链篦机1部分包括：篦床干燥段11、篦床预热段12、篦床余热回收段13、篦床14、灰尘回收15。篦床干燥段11包括：篦床鼓风干燥段111、热风抽风干燥段112。篦床预热段12包括：篦床预热第1段121、篦床预热第2段122。篦床下方是干燥预热段风箱114，篦床上方是干燥预热段风罩115。篦床余热回收段13包括：回收1段131、回收2段132、回收3段133。篦床14下方是余热回收风箱135，篦床14上方是余热回收风罩136。通过篦床干燥预热段余热回收循环风机113将篦床预热第1段121、热风抽风干燥段112的风箱114和篦床鼓风干燥段111的风箱114相连。通过篦床预热段余热回收循环风机123将篦床预热第2段122风箱114、篦床余热回收1段131的风罩136与热风抽风干燥段112的风罩115相连。通过篦床余热回收循环风机134将篦床余热回收1段131和回收2段的风箱135相连。
回转窑2部分包括：回转窑回转装置21、低温余热56与冷煤粉24热交换器23、除尘装置25和热煤粉22燃烧及干球团41。
环冷机3部分包括：环冷机高温球团余热回收装置31和环冷机回转装置32。环冷机高温球团余热回收装置31包括：环冷1段311、环冷2段312、环冷3段313、环冷4段314、环冷5段315。环冷机回转装置32下方是环冷机余热回收风箱317，上方是环冷机余热回收风罩318。三台环冷机余热回收循环风机316，将外部冷空气5引入环冷5段315的风箱317，热风51引出，并将环冷1段311与环冷2段312的风箱317相连，环冷3段313、环冷4段314的风箱317相连。
在球团输送过程中，球团生产装备中各部分产生的余热通过内循环和外循环方法，实现综合高效回收利用，其热风流系统包括：
（1）环冷机高温球团余热内循环高效回收方法实现的热风流，通过三台环冷机余热回收循环风机316输送，冷空气5进入环冷机环冷5段315的风箱317，依次分别经过环冷4段314、环冷3段313、环冷2段312和环冷1段311，经过与球团五次热交换后，排出接近1000℃环冷机高温余热风51直接进入回转窑2，作为回转窑煤粉燃烧的热空气。另外，在热风与球团第四次热交换以后，通过风箱317排出部分接近800℃左右环冷机次高温余热风51，输送给链篦机篦床生球预热第1段121。
（2）链篦机高温篦床余热内循环高效回收方法实现的热风流，通过一台篦床余热回收循环风机134输送，将部分链篦机低温余热风56引入篦床回程段篦床余热回收3段133的风箱135，依次分别经过篦床余热回收2段132、篦床余热回收1段131，热风经过与篦床三次热交换，从篦床回程段篦床余热回收1段131的风罩136排出接近500℃链篦机高温余热风54，同样作为链篦机热风抽风干燥段112的热源，通过篦床干燥段余热回收循环风机113输送给热风抽风干燥段112的风罩115。
（3）球团生产各装备之间余热外循环利用方法实现的热风流，有两方面：一是环冷机3高温球团冷却回收的部分环冷机次高温余热风51输送给链篦机篦床生球的预热第1段121；二是环冷机高温余热风52直接进入回转窑2，作为热煤粉22燃烧的热空气，经过热煤粉22燃烧和干球团41氧化后产生的回转窑高温热风53直接进入链篦机篦床生球预热第2段122。
（4）链篦机预热干燥段热量循环回用方法实现的热风流，有三方面：一是回转窑2窑尾产生的回转窑高温热风53直接进入预热第2段122的风罩115，经过风机123和113抽吸作用，热风与球团和篦床热交换后，通过风箱114排出的链篦机高温余热风54输送给热风抽风干燥段112的风罩115；二是环冷机3环冷2段312排出环冷机次高温余热风热风51输送给链篦机预热第1段121的风罩115，经过风机113抽吸作用，热风与球团和篦床热交换后，通过风箱114排出的链篦机中温余热风55输送给鼓风干燥段111的风箱114；三是热风抽风干燥段112在风机123抽吸作用，链篦机高温余热风54与球团和篦床热交换后，同样排出链篦机中温余热风55输送给鼓风干燥段111，热风再次经过与篦床和球团热交换后，最后通过风罩115排出约100℃左右链篦机低温余热风56。
（5）回转窑燃烧的煤粉预热方法实现的热风流，是将鼓风干燥段111排出约100℃左右链篦机低温余热风56部分引入气体-固体两相分离式热交换器23，使得冷煤粉24加热到80℃左右热煤粉25，喷入回转窑2，高效充分燃烧，同时热交换器23排出的更低温热废气，经过除尘装置25除尘处理后，最后向大气排放低温余热风57。

Claims (6)

1.一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法，其特征在于，包括环冷机高温球团余热内循环高效回收方法、链篦机高温篦床余热内循环高效回收方法、各装备之间余热外循环利用方法、链篦机预热干燥段热量循环回用方法和回转窑燃烧的煤粉预热方法五个方面；环冷机从头部到尾部分为五段依次为环冷第1段（311）、环冷第2段（312）、环冷第3段（313）、环冷第4段（314）、环冷第5段（315），链篦机从头部到尾部依次分为：篦床鼓风干燥段(111)、热风抽风干燥段(112)、篦床预热第1段（121）、篦床预热第2段(122)；
所述环冷机高温球团余热内循环高效回收方法是通过三台环冷机余热回收循环风机（316）输送，冷空气（5）进入环冷机环冷第5段（315）的风箱（317），直到环冷机环冷第1段（311），经过与氧化球团（42）五次热交换，排出接近1000℃高温余热风（52）进入回转窑（2）；在冷空气与氧化球团第四次热交换以后，通过环冷第2段（312）的风箱（317）排出部分接近800℃左右次高温余热风（51）；
所述各装备之间余热外循环利用方法，是将环冷机高温球团冷却回收的部分次高温余热风（51）输送给链篦机篦床生球的篦床预热第1段（121）；将环冷机高温球团冷却回收部分高温余热风（52）输送给回转窑(2)，经过热煤粉（22）燃烧和干球（41）氧化后产生的回转窑高温热风(53)直接输送给链篦机篦床预热第2段(122)；
所述链篦机预热干燥段热量循环回用方法是链篦机篦床预热第2段(122)的热源直接来自回转窑窑尾的回转窑高温热风(53)，通过篦床预热第2段的风箱(114)排出的高温余热风(54)输送给热风抽风干燥段(112)；篦床预热第1段(121)热源来自环冷机环冷第2段(312)排出热风次高温余热风(51)，通过篦床预热第1段的风箱(114)排出的热风和通过热风抽风干燥段(112)排出的链篦机中温余热风(55)一起输送给篦床鼓风干燥段(111)，最后通过篦床鼓风干燥段(111)的风罩(115)排出约100℃左右链篦机低温余热风(56)。
2.根据权利要求1所述的一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法,其特征在于，所述篦床回程段的篦床余热回收段按篦床回程方向依次设有篦床余热回收1段（131）、篦床余热回收2段（132）、篦床余热回收3段（133）；所述链篦机高温篦床余热内循环高效回收方法是通过一台篦床余热回收循环风机（134）输送，将链篦机低温余热风（56）部分引入篦床回程段篦床余热回收段（13）的风箱（135），依次经过篦床余热回收3段（133）、篦床余热回收2段（132）、篦床余热回收1段（131），热风经过与篦床三次热交换，通过篦床余热回收1段（131）的风罩（136）排出接近500℃链篦机高温余热风（54）。
3.根据权利要求1所述的一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法,其特征在于，所述回转窑燃烧的煤粉预热方法是，将链篦机低温余热风(56)部分引入气体-固体两相分离式热交换器(23)，使得冷煤粉(24)加热到80℃左右热煤粉(22)，喷入回转窑(2)，同时热交换器(23)排出的更低温热废气，经过除尘装置(25)处理后，最后向大气排放低温余热风(57)。
4.根据权利要求1所述的一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法,其特征在于，热风流系统通过链篦机、回转窑和环冷机三部分有机组合起来，环冷机回收热风回送到链篦机和回转窑，回转窑产生余热回送到链篦机，链篦机内部产生余热一方面循环回用，另一方面又提供给回转窑的煤粉预热。
5.实施权利要求4所述的一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法的热风流系统，其链篦机部分包括篦床干燥段（11）、篦床预热段（12）、篦床回程段的篦床余热回收段（13）、篦床（14）、灰尘回收（15），环冷机组成，其特征在于，所述篦床回程段的篦床余热回收段按篦床回程方向依次设有篦床余热回收1段（131）、篦床余热回收2段（132）、篦床余热回收3段（133），篦床余热回收各段篦床下方为篦床余热回收段（13）的风箱（135），篦床上方为风罩（136），通过篦床余热回收循环风机(134)将篦床余热回收1段(131)和回收2段（132）的风箱（135）相连。
6.根据权利要求5所述的一种球团生产装备余热内外循环综合回用方法的热风流系统，其特征在于，所述环冷机包括环冷机高温球团余热回收装置（31）和环冷机回转装置（32），环冷机高温球团余热回收装置（31）设有环冷第1段（311）、环冷第2段（312）、环冷第3段（313）、环冷第4段（314）、环冷第5段（315），环冷机余热回收各段环冷机回转装置（32）下方为风箱（317），上方为风罩（318），三台环冷机余热回收循环风机(316)，将外部冷空气(5)引入环冷第5段(315)的风箱（317），热风(51)引出，并将环冷第1段(311)与环冷第2段(312)的风箱（317）相连，环冷第3段(313)、环冷第4段(314)的风箱（317）相连。
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