CN102168922B - 烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法 - Google Patents

烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法 Download PDF

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蔡九菊
赵勇
徐春柏
周节旺
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东北大学
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Abstract

本发明涉及一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法,在满足烧结余热资源高效回收和烧结矿冷却工艺的前提下,针对分级回收与梯级利用的不足,将温度较高、含氧较高、含硫较低的烧结烟气引入到余热锅炉,作为余热锅炉的补充热源;将温度较低、含氧较高、含硫较低的烧结烟气引入到烧结机台面,作为热风烧结的辅助热源;采用全封闭式密封方法降低冷却系统漏风率,提高冷却废气回收利用率;采用多孔均质烧结方法降低烧结系统漏风率,提高烧结烟气回收利用率。提高了余热回收利用率,有效降低了烧结工序能耗,并减小了烧结烟气脱硫负荷,利于推广应用。

Description

烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶金过程余热资源高效回收与利用技术领域,特别是涉及一种基于节能减排的烧结过程中、低温余热资源的高效回收与利用的装置及方法。
背景技术
[0002] 烧结过程余热资源(简称烧结余热,下同)主要由两部分组成:一部分是来自于烧结机尾部、温度约为750°C〜850°C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主排烟管道的烧结烟气显热,这部分约占余热资源总量的30%。烧结余热的高效回收与利用是进一步降低烧结工序能耗的主要措施之一。比较而言,两种余热资源中,烧结矿显热数量较大,品质较高,其可被空气介质所携带;而烧结烟气显热数量较小,品质较低(烧结烟气平均温度为150°C〜200°C),且成分比较复杂,尤其是S02、02、NOx及粉尘等沿着烧结机走行方向发生变化。基于此,烧结矿显热的高效回收与利用是整个烧结余热回收与利用的核心与重点。
[0003] 分级回收与梯级利用技术是针对于目前烧结余热回收存在的两个主要问题而提出的高效回收与利用技术之一。问题1:仅对温度较高(300°c)的冷却废气显热加以回收利用,而对温度居中的冷却废气和烧结烟气显热未进行任何回收,造成余热资源放散严重。问题2:忽视用于改善烧结工艺条件的直接热回收(如热风烧结、点火炉助燃和烧结原料干燥),将回收得到的余热仅通入余热锅炉生产蒸汽而后用于发电,造成余热资源利用模式单一。分级回收与梯级利用技术的核心是(参见图1):将冷却机前端的一段、二段冷却废气经除尘后通入余热锅炉,产生的蒸汽用于发电;将冷却机中部的三段冷却废气返回到点火炉和烧结机台面分别用于点火助燃与热风烧结;将温度较高的烧结烟气引入到点火炉前用于烧结混合料干燥。
[0004]图1所示的分级回收与梯级利用技术不仅回收了温度较高的冷却废气余热,而且回收了温度居中的冷却废气和烧结烟气余热,使得余热资源回收率得以提高,同时使得余热资源利用方式不再单一,从总体提高了余热回收利用率。但以上技术中,还存在着一定的不足,主要表现为:
[0005] ( I)余热锅炉装机容量与一、二段冷却废气余热的“量”与“质”不匹配,使得汽轮机难以在高效率下运行,甚至导致不能运转的可能。造成不匹配的主要原因有两方面:一方面,烧结生产不稳定,造成烧结废气的“量”与“质”在较大范围内波动,尤其在烧结机不定期的小检修过程、根据高炉生产情况调整生产时,烧结废气的“量”与“质”较不稳定,造成了余热锅炉产汽的“量”、“质”波动;另一方面,余热锅炉-汽机系统普遍存在着“大马拉小车”现象,造成这种现象的主要原因是冷却机上炽热烧结矿的热量难以“取出”,使得冷却废气余热的“量”、“质”很难达到设计要求。
[0006] (2)余热回收与利用中,并未考虑烧结烟气脱硫问题,使得余热回收利用与烟气脱硫相互脱节。具体表现为两个方面:一方面,将温度较高的烧结烟气用于直接热回收,很大程度上降低了剩余烧结烟气的平均温度,增加了剩余烧结烟气在后续除尘设备和烟囱内发生露点腐蚀的可能性;另一方面,烧结烟气脱硫并未考虑烟气余热回收与利用,即将烧结余热白白浪费掉。
[0007] (3)热风烧结、点火炉助燃和烧结原料干燥等直接热回收与温度居中的冷却废气和烧结废气余热的“量”、“质”不匹配,使得烧结中低温余热回收利用率偏低。以国内某烧结面积为360m2烧结机为例,其点火助燃需要热风流量3.9万m3/h、温度为230-250°C,热风烧结所需热风流量为37万m3/h、温度为22(T230°C ;而用于点火助燃和热风烧结的三段冷却废气流量为32~34万m3/h,温度为26(T280°C,即余热的供方与需方在“量”、“质”匹配上有一定的偏差。
[0008] (4)在上述余热回收与利用中,并未对冷却和烧结系统漏风的采取有效措施,使得冷却废气显热损失一部分,烧结烟气显热品质降低。以国内某烧结面积为360m2烧结机为例,自冷却机出来的热冷却废气因漏风使得15%~20%的热冷却废气溢出系统外,折合损失吨矿发电量20%~25% ;烧结烟气因烧结系统漏风使得烧结机无效功率增加,折合烧结机的工序能耗增加8%~10%。
发明内容
[0009] 1、发明目的:
[0010] 针对现有分级回收与梯级利用的不足,本发明提出了一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法,其目的是既克服余热锅炉与温度较高冷却废气余热“量”、“质”不匹配问题,又能克服余热回收利用与烟气脱硫脱节的问题,同时,考虑了直接热回收与温度居中的冷却废气和烧结废气余热的“量”、“质”匹配问题及其有效控制漏风的问题,能将烧结矿和烧结烟气显热全部回收利用。
[0011] 2、技术方案:
[0012] 本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0013] 一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置,该装置主要包括烧结机、冷却机、余热锅炉和连接上述装置的管路;烧结机的烧结料层上方设有干燥预热器、点火器和烧结机台面,烧结料层下方设有风箱;冷却机的一段出口、二段出口通过第一除尘器及管路连接至余热锅炉;余热锅炉上部设有进水口,下部设有供过热蒸汽排出的蒸汽出气口,蒸汽出气口连接至汽轮机,汽轮机连接发电机组,余热锅炉底部通过鼓风机连接冷却机;其特征在于:烧结机的烧结区域分为热风烧结区域A和热风烧结区域B,在热风烧结区域A与热风烧结区域B分界处还设有多孔烧结装置,烧结机尾部的风箱立管通过阀体控制连通第二除尘器或脱硫口,且第二除尘器通过鼓风机连接余热锅炉顶部;冷却机内部设有密封装置,冷却机分为冷却机一段、冷却机二段、冷却机三段、冷却机四段和冷却机五段,每段都设有集气罩,冷却机三、四段的出口连接的管路上均设有流量计和阀体。
[0014] 所述热风烧结区域A为紧邻点火器沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域;所述热风烧结区域B为紧邻热风烧结区域A沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域。
[0015] 烧结机中部的风箱立管连接至脱硫口,烧结机头部的风箱立管通过鼓风后分支,一个分支机连接至外排口,另一个分支通过阀体连接于热风烧结区域B顶部,热风烧结区域A与点火器顶部均设置有管路经第三除尘器连接于冷却机三段出口的管路上,热风烧结区域B与干燥预热器顶部均设置有管路连接于冷却机四段出口管路上,冷却机五段出口通过管路分别与冷却机三段和冷却机四段的鼓风机相连接;烧结机尾部的风箱立管通过阀体控制连通第二除尘器或脱硫口。
[0016] 所述密封装置设置在冷却机一、二段上,该密封装置包括密封外罩、中间挡板、静密封胶皮;密封外罩顶盖与集气罩两侧外部焊接,密封外罩底盖与冷却机风箱两侧外部焊接,密封外罩侧壁钢板焊接于顶盖与底盖之间;所述中间挡板与密封外罩侧壁中间位置内部焊接;静密封胶皮与中间挡板连接,末端微垂紧贴于冷却机台车中部。
[0017] 所述多孔烧结装置上设有多个孔道,孔道的深度为50〜150mm,直径为8〜10mm,孔道密度为每平方米80〜100个。
[0018] 汽轮机顶部还连接有系统外蒸汽源。
[0019] 一种使用上述烧结过程余热资源高效回收与利用装置的回收与利用方法,其特征在于:将烧结机尾部的风箱温度为270°C以上、氧体积含量20%以上、二氧化硫300ppm以下的烧结烟气通过鼓风机作用经第二除尘器引入余热锅炉,这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15%〜20%,占余热锅炉原有热源流量的20%〜25% ;同时冷却机一、二段产生的温度为350°C以上的热冷却废气经第一除尘器进入余热锅炉,使余热锅炉内产生过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮带动发电机组发电;上述烧结机尾部的烧结烟气与冷却机一、二段冷却废气共同通入余热锅炉中作为余热锅炉的补充热源;将烧结机头部的风箱温度在80°C以下、氧体积含量20%以上、二氧化硫IOOppm以下的烧结烟气经鼓风机作用引入热风烧结区域B内的烧结机台面作为热风烧结的辅助热源,这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15%〜20%,占原有热风烧结用热风流量的40%〜45% ;同时,冷却机四段冷却废气经阀体调节后分别排至干燥预热器进行烧结混合料干燥,排至热风烧结区域B内的烧结机台面进行辅助热风烧结;冷却机三段冷却废气通过鼓风机作用经第三除尘器后通过阀体调节分别进入热风烧结区域A内的烧结机台面进行辅助热风烧结,进入点火器用于点火助燃;冷却机五段冷却废气经鼓风机作用并通过阀体调节分别返回冷却机三段和四段入口进行循环工作;将烧结机头部和尾部以外其余风箱立管内的烧结烟气排出至脱硫口进行脱硫,完成烧结过程余热资源的回收与利用过程。
[0020] 当烧结生产不稳定造成进入汽轮机的过热蒸汽量不足时,将温度为380〜390°C、压力2.0〜2.05MPa的系统外蒸汽通入汽轮机中以作为汽轮机的补充蒸汽源。
[0021] 上述烧结机头部的烧结烟气与部分冷却机三段冷却废气及部分冷却机四段冷却废气共同组成了热风烧结热源,其中,冷却机三段冷却废气通入热风烧结区域A,烧结烟气通入热风烧结区域B。
[0022] 采用多孔烧结装置降低烧结系统漏风率,烧结料随烧结台车运动穿过多孔烧结装置后,原来较为质密或粘结成块的烧结料变得疏散,料层阻力变小使得抽风压力变小,空气主要从料层上部渗入,烧结机台车外壁连接处和烧结机台车与滑道之间渗入风量减少;采用全封闭式密封装置阻止冷却机一、二段的漏风,包括冷却机台车与集气罩和冷却机台车与风箱之间的漏风。
[0023] 3、优点及效果:
[0024] 本发明与现有烧结余热回收与利用技术相比,更有效的分配和利用了烧结中低温烟气和冷却中温烟气,克服了余热锅炉装机容量、热风烧结、点火炉助燃和烧结原料干燥与废气余热“质”与“量”不匹配的问题,有效降低了烧结机和冷却机的漏风问题,烟气余热回收与利用过程中加入了烧结烟气脱硫,克服了烧结烟气脱硫与烟气余热回收利用脱节的问题,既考虑了余热烟气的回收利用,又考虑了利用效率、漏风、脱硫等诸多问题,具体优点如下:
[0025] 更加有效的利用了烧结机尾部的烧结烟气,将这部分烟气通入余热锅炉中以作为余热锅炉的补充热源,有效的弥补了冷却机冷却一、二段废气余热“质”与“量”的不足。
[0026] 更加合理的回收和利用了烧结低温废气,将温度较低、含硫较低的烧结机头部的烧结烟气作为热风烧结的辅助热源,同时,将环冷机三、四段中温废气作为热风烧结、点火炉助燃和烧结原料干燥辅助热源,这种中低温余热废气回收利用方法有效的克服了直接热回收与温度居中的冷却废气和烧结废气余热的“量”、“质”匹配问题。
[0027] 考虑了余热回收利用与烟气脱硫脱节问题,将已经回收利用的废气之外的剩余烟气送至脱硫装置进行脱硫,降低了脱硫负荷。
[0028] 考虑了烧结机和冷却机漏风的问题,在冷却机一、二段安装了全封闭式密封装置,对烧结机采用了均质烧结方法,此方法可以有效降低烧结环冷系统的漏风率,减少了冷却机热冷却废气的浪费,降低了烧结机的无效功率。
[0029] 附图说明:
[0030] 图1为现有分级回收与梯级利用技术工艺流程示意图;
[0031] 图2为本发明工艺流程示意图;
[0032] 图3为本发明工艺流程及设备示意图;
[0033] 图4为密封装置左剖视图;
[0034] 图5为多孔烧结装置示意图。
[0035] 附图标记说明:
[0036] 1、烧结机,11、干燥预热器,12、点火器,13、风箱,14、多孔烧结装置,141、孔道,15、脱硫口,16、外排口,17、烧结机台面,2、冷却机,21、冷却机一段,22、冷却机二段,23、冷却机三段,24、冷却机四段,25、冷却机五段,26、密封装置,261、密封外罩,262、中间挡板,263、静密封胶皮,27、集气罩,28、流量计,3、余热锅炉,31、汽轮机,32、发电机组,C、第一除尘器,D、第二除尘器,E、第三除尘器,5、鼓风机,6、阀体。
[0037] 具体实施方式:
[0038] 下面结合附图对本发明做进一步的说明:
[0039] 本发明提供一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法,如图2和图3中所示为本发明工艺流程及设备示意图,该装置主要包括烧结机1、冷却机2、余热锅炉3和连接上述装置的管路;烧结机I的烧结料层上方设有干燥预热器11、点火器12和烧结机台面17,烧结料层下方设有风箱13 ;冷却机一段21出口、冷却机二段22出口经管路交汇后通过第一除尘器C连接至余热锅炉3顶部;余热锅炉3上部设有进水口,下部设有供过热蒸汽排出的蒸汽出气口,蒸汽出气口连接至汽轮机31,汽轮机连接发电机组32,余热锅炉3底部通过鼓风机5连接冷却机2 ;其特征在于:烧结机I的烧结区域分为热风烧结区域A和热风烧结区域B,在热风烧结区域A与热风烧结区域B分界处还设有多孔烧结装置14,烧结机尾部的管路通过第二除尘器D和鼓风机5连接余热锅炉3顶部;冷却机2内部设有减小冷却系统漏风的密封装置26,冷却机分为冷却机一段21、冷却机二段22、冷却机三段23、冷却机四段24和冷却机五段25,每一段顶部都设有集气罩27,冷却机三、四段的出口连接的管路上均设有流量计28和阀体6。
[0040] 所述热风烧结区域A为紧邻点火器12并沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域;所述热风烧结区域B为紧邻烧结区域A并沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域。
[0041] 烧结机中部的风箱立管连接至脱硫口 15,烧结机头部的风箱立管通过鼓风机5后分支,一个分支连接至外排口 16,另一个分支通过阀体6连接于热风烧结区域B的顶部,热风烧结区域A与点火器12顶部均设置有管路经第三除尘器E连接于冷却机三段23出口的管路上,热风烧结区域B与干燥预热器11顶部均设置有管路连接于冷却机四段24出口管路上,冷却机五段25出口通过管路分别与冷却机三段23和冷却机四段24的鼓风机相连接;烧结机尾部的风箱立管通向第二除尘器D和脱硫口 15的方向上均设有阀体6,可以根据实际需要通过阀体的开闭来控制其连通第二除尘器D或脱硫口 15,采用选择性脱硫时,烧结机尾部的风箱立管通向脱硫口 15方向的阀体关闭,通向第二除尘器D的阀体打开,这样烧结机尾部的烧结烟气引入余热锅炉,烧结机中部的烧结烟气送去脱硫,如需将烧结机尾部的烧结烟气也送去脱硫,将通向第二除尘器D方向的阀体关闭,将通向脱硫口 15方向的阀体打开即可。
[0042] 如图4中所示,密封装置26设置在冷却机一、二段上,除冷却机一段21进料口和冷却机二段22出料口处留有缝隙外,其余部位全部封闭;该密封装置包括密封外罩261、中间挡板262、静密封胶皮263 ;密封外罩261顶盖与集气罩27两侧外部焊接,密封外罩261底盖与冷却机风箱两侧外部焊接,密封外罩261侧壁钢板焊接于顶盖与底盖之间;所述中间挡板262与密封外罩261侧壁中间位置内部焊接;静密封胶皮263与中间挡板262连接,且末端微垂紧贴于冷却机台车中部。
[0043] 如图5中所示,多孔烧结装置14上设有多个孔道141,孔道的深度为50〜150mm,直径为8〜10mm,孔道密度为每平方米80〜100个;这样设置是为了使烧结料随烧结台车运动穿过多孔烧结装置后,原来较为质密或粘结成块的烧结料变得疏散,孔道深度、直径过大、密度过小会导致原来质密或粘结成块的烧结料直接穿过多孔烧结装置而没有被疏散;孔道深度、直径过小、密度过大又会导致料层阻力过大,烧结料不易穿过多孔烧结装置,经多次实验得出,孔道参数采用上述范围既可以使料层阻力变小,又可以使烧结料穿过多孔烧结装置后变得疏散。
[0044] 汽轮机31的顶部还连接有系统外蒸汽源,这样设置可以在烧结生产不稳定造成进入汽轮机的过热蒸汽量不足时,将一定量系统外蒸汽通入汽轮机中以作为汽轮机的补充蒸汽源。
[0045] 利用上述装置实施的烧结过程余热资源高效回收与利用方法如下:
[0046] 将烧结机尾部的N0.22〜24风箱温度为270°C以上、氧体积含量20%以上、二氧化硫300ppm以下的烧结烟气通过鼓风机作用经第二除尘器D引入余热锅炉,这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15%〜20%,占余热锅炉原有热源流量的20%〜25% ;同时冷却机一、二段产生的温度为350°C以上的热冷却废气经第一除尘器C进入余热锅炉,使余热锅炉内产生过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮带动发电机组发电;上述烧结机尾部的烧结烟气与冷却机一、二段冷却废气共同通入余热锅炉中作为余热锅炉的补充热源;如果烧结生产不稳定造成进入汽轮机的过热蒸汽量不足时,将一定量温度为380〜390°C、压力2.0〜
2.05MPa的系统外蒸汽通入汽轮机中以作为汽轮机的补充蒸汽源,这样就有效地利用了烧结机尾部的部分烧结烟气,在保证余热锅炉3的蒸汽质量的同时,也更加有效的利用了烧结尾部烟气,降低了由于剩余烟气温度过低而导致在后续除尘设备和烟囱内发生露点腐蚀的可能性。
[0047] 将烧结机头部的N0.1〜8风箱温度在80°C以下、氧体积含量20%以上、二氧化硫IOOppm以下的烧结烟气经鼓风机5作用引入热风烧结区域B内的烧结机台面17作为热风烧结的辅助热源,这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15%〜20%,占原有热风烧结用热风流量的40%〜45% ;同时,冷却机四段24冷却废气经阀体6调节后分别排出,其中,18万m3/h冷却废气进入干燥预热器11进行烧结混合料干燥,20万m3/h冷却废气通过管路进入热风烧结区域B内的烧结机台面进行辅助热风烧结;冷却机三段冷却废气通过鼓风机作用经第三除尘器E并通过阀体调节后,34万m3/h冷却废气通过管路进入热风烧结区域A内的烧结机台面进行辅助热风烧结,4万m3/h冷却废气进入点火器用于点火助燃;为了减少热冷却废气的浪费,冷却机五段冷却废气不再直接排出,而是经鼓风机作用并通过阀体调节分别返回冷却机三段和四段入口进行循环工作。
[0048] 将烧结机头部和尾部以外其余风箱立管N0.9〜21风箱立管内的烧结烟气排出至脱硫口进行脱硫,完成烧结过程余热资源的回收与利用过程,采取选择性脱硫,可以排除烧结机头尾两部分含硫低的烟气,仅将含硫较高的中部烟气进行脱硫,大大降低了脱硫负荷。
[0049] 烧结机头部的烧结烟气与部分冷却机三段冷却废气及部分冷却机四段冷却废气共同组成了热风烧结热源,其中,冷却机三段冷却废气通入热风烧结区域A即紧邻点火器沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域,烧结烟气通入热风烧结区域B即紧邻烧结区域A沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域。
[0050] 对烧结机采用了均质烧结方法,采用多孔烧结装置降低烧结系统漏风率,多孔烧结装置14上设有多个孔道141,孔道的深度可以设置为50〜150mm,直径为8〜IOmm,孔道密度为每平方米80〜100个,当烧结料随烧结台车运动穿过多孔烧结装置后,原来较为质密或粘结成块的烧结料就会变得疏散,料层阻力变小使得抽风压力变小,此时,空气主要从料层上部渗入,使烧结机台车外壁连接处和烧结机台车与滑道之间渗入风量减少,从而降低了整个烧结系统的漏风率,降低了烧结机I的无效功率。
[0051] 冷却机一、二段的漏风,包括冷却机台车与集气罩和冷却机台车与冷却机风箱之间的漏风,冷却机台车与集气罩之间的漏风约占总冷却风量的15%〜20%,冷却机台车与冷却机风箱之间的漏风约占总冷却风量的20%〜30%,本发明采用全封闭式密封装置阻止冷却机一、二段的漏风,在密封装置中,除去冷却机一段进料口处与冷却机二段出料口处密封外罩与烧结矿之间留有少量缝隙外,密封外罩将集气罩、冷却机台车、风箱密封严密;鼓风机鼓出冷风进入冷却机风箱,由于风箱与移动的冷却机台车存在一定的缝隙如图4中I处所示,加压后用于冷却的空气有一小部分流入到外界中,其余的空气进入冷却机台车,经过与烧结矿进行热交换后,成为热冷却废气,由于集气罩与移动的冷却机台车存在一定的缝隙如图4中II处所示,热空气有一小部分流入到外界中,其余的热风进入集气罩;由于密封外罩的存在,阻止气体从缝隙排出,但由于头尾两处缝隙的存在,会有少量气体漏出;由于
I处漏风率远远大于II处漏风率,罩内压强大于II处缝隙内压强,为防止I处漏出的冷风进入II处缝隙而降低热烟气温度,在密封装置中部安装中间挡板阻隔冷空气上窜,由于台车工作时运行,因此在中间挡板末端安装静密封胶皮,使其末端微垂并紧贴冷却机台车中部,采用上述方法可以有效降低烧结环冷系统的漏风率,减少了冷却机热冷却废气的浪费。
[0052] 实施例:
[0053] 将温度为270°C以上、氧体积含量20%以上、二氧化硫300ppm以下的烧结机尾部N0.22〜24风箱立管内烧结烟气通入余热锅炉中以作为余热锅炉的补充热源,这部分烟气流量约占烧结烟气总流量的15%〜20%,约占余热锅炉原有热源流量的20%〜25%,现拟用鞍钢某360m2烧结机为例,相应的冷却机一段冷却废气流量38万m3/h,温度420°C,冷却机二段冷却废气流量38万m3/h,温度370°C,应用上述两段废气余热锅炉平均蒸发量为33 t/h,蒸汽温度为320°C,现引入流量20万m3/h、温度290°C的N0.22〜24风箱立管内烧结烟气到余热锅炉,余热锅炉平均蒸发量为42 t/h,蒸汽温度为310°C,将蒸汽经送至汽轮机发电,计算得出引入烧结机尾部烧结烟气情况下较普通分级回收与梯级方法吨矿发电量增加5%〜10%;当烧结生产不稳定造成进入汽轮机的过热蒸汽量不足时,将一定量的温度为380〜390°C、压力2.0〜2.05MPa的系统外蒸汽通入汽轮机中以作为汽轮机的补充蒸汽源;将温度在80°C以下、氧体积含量20%以上、二氧化硫IOOppm以下的烧结机头部N0.1〜8风箱立管内烧结烟气的烧结烟气引入烧结机台面作为热风烧结的辅助热源,这部分烟气流量约占烧结烟气总流量的15%〜20%,约占原有热风烧结用热风流量的40%〜45%,将N0.9〜21风箱立管内烧结烟气送至脱硫口进行脱硫,以鞍钢某360m2烧结机为例,每个风箱流量为70万m3/h,经过计算得出,与全脱硫相比,选择性脱硫可以减小脱硫负荷45.8%〜54.1%,同时,此方法可以实现脱硫与余热回收一体化;采用全封闭式密封装置阻止冷却机一、二段的漏风,包括冷却机台车与集气罩和冷却机台车与风箱之间的漏风,冷却机台车与集气罩之间的漏风约占总冷却风量的15%〜20%,即漏风量为
4.5X IO4〜6X 104m3/h,冷却机台车与风箱之间的漏风占总冷却风量的20%〜30%,即漏风量为8 X IO4〜1.2 X 105m3/h,经过实验证明,采用全封闭式密封装置后,冷却机台车与集气罩之间的漏风量为1.5 X IO4〜3X 104m3/h,即漏风率降低了 10%〜15%,冷却机台车与风箱之间的漏风量为2 X IO4〜4X 104m3/h即漏风率降低了 15%〜20% ;采用多孔烧结方法降低烧结系统漏风率,多孔烧结装置的孔道深度为50〜150mm,直径为8〜10mm,孔道密度为每平方米80〜100个,多孔烧结装置固定于热风烧结区域A段尾处,当烧结料随烧结台车运动穿过多孔烧结装置后,原来较为质密或粘结成块的烧结料变得疏散,料层阻力变小使得抽风压力变小,空气主要从料层上部渗入,冷却机台车外壁连接处和冷却机台车与滑道之间渗入风量减少,达到降低漏风率的目的,目前,我国大中型烧结机的烧结系统漏风率为40%〜55%,其平均漏风量为4.3 X 105m3/h,经实验证明,采用多孔烧结方法可以降低烧结系统漏风量4.3 X IO4〜6.45 X 104m3/h,即使漏风率降低10%〜15%。
[0054] 本发明这种烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法,结构简单、合理、易于操作、回收利用效率高,脱硫符合小、比较有利于在冶金过程余热资源回收与利用技术领域中的推广应用。

Claims (9)

1.一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置,该装置主要包括烧结机(I)、冷却机(2)、余热锅炉(3)和连接上述装置的管路;烧结机(I)的烧结料层上方设有干燥预热器(11)、点火器(12)和烧结机台面(17),烧结料层下方设有风箱(13);冷却机(2)的一段(21)出口、二段(22)出口通过第一除尘器(C)及管路连接至余热锅炉(3);余热锅炉(3)上部设有进水口,下部设有供过热蒸汽排出的蒸汽出气口,蒸汽出气口连接至汽轮机(31 ),汽轮机连接发电机组(32),余热锅炉底部通过鼓风机(5)连接冷却机(2);其特征在于:烧结机(I)的烧结区域分为热风烧结区域A和热风烧结区域B,在热风烧结区域A与热风烧结区域B分界处还设有多孔烧结装置(14),烧结机尾部的风箱立管通过阀体控制连通第二除尘器(D)或脱硫口(15),且第二除尘器(D)通过鼓风机连接余热锅炉顶部;冷却机(2)内部设有密封装置(26 ),冷却机分为冷却机一段(21)、冷却机二段(22 )、冷却机三段(23 )、冷却机四段(24)和冷却机五段(25),每段都设有集气罩(27),冷却机三、四段的出口连接的管路上均设有流量计(28)和阀体(6);所述多孔烧结装置(14)上设有多个孔道(141),孔道的深度为50~150mm,直径为8~IOmm,孔道密度为每平方米80~100个。
2.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置,其特征在于:所述热风烧结区域A为紧邻点火器(12)沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域;所述热风烧结区域B为紧邻热风烧结区域A沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域。
3.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置,其特征在于:烧结机中部的风箱(13)立管连接至脱硫口(15),烧结机头部的风箱(13)立管通过鼓风机(5)后分支,一个分支连接至外排口( 16),另一个分支通过阀体(6)连接于热风烧结区域B顶部,热风烧结区域A与点火器(12)顶部均设置有管路经第三除尘器(E)连接于冷却机三段(23 )出口的管路上,热风烧结区域B与干燥预热器(11)顶部均设置有管路连接于冷却机四段(24)出口管路上,冷却机`五段(25)出口通过管路分别与冷却机三段(23)和冷却机四段(24)的鼓风机相连接。
4.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置,其特征在于:所述密封装置(26)设置在冷却机一、二段上,该密封装置包括密封外罩(261)、中间挡板(262)、静密封胶皮(263);密封外罩(261)顶盖与集气罩(27)两侧外部焊接,密封外罩(261)底盖与冷却机风箱两侧外部焊接,密封外罩(261)侧壁钢板焊接于顶盖与底盖之间;所述中间挡板(262 )与密封外罩(261)侧壁中间位置内部焊接;静密封胶皮(263 )与中间挡板(262 )连接,末端微垂紧贴于冷却机台车中部。
5.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置,其特征在于:汽轮机(31)顶部还连接有系统外蒸汽源。
6.一种使用权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置的回收与利用方法,其特征在于:将烧结机尾部的风箱温度为270°C以上、氧体积含量20%以上、二氧化硫300ppm以下的烧结烟气通过鼓风机作用经第二除尘器(D)引入余热锅炉,这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15%~20%,占余热锅炉原有热源流量的20%~25% ;同时冷却机一、二段产生的温度为350°C以上的热冷却废气经第一除尘器(C)进入余热锅炉,使余热锅炉内产生过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮机带动发电机组发电;上述烧结机尾部的烧结烟气与冷却机一、二段冷却废气共同通入余热锅炉中作为余热锅炉的补充热源;将烧结机头部的风箱温度在80°C以下、氧体积含量20%以上、二氧化硫IOOppm以下的烧结烟气经鼓风机作用引入热风烧结区域B内的烧结机台面作为热风烧结的辅助热源,这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15%~20%,占原有热风烧结用热风流量的40%~45% ;同时,冷却机四段(24)冷却废气经阀体调节后分别排至干燥预热器(11)进行烧结混合料干燥,排至热风烧结区域B内的烧结机台面进行辅助热风烧结;冷却机三段(23)冷却废气通过鼓风机作用经第三除尘器(E)后通过阀体调节分别进入热风烧结区域A内的烧结机台面进行辅助热风烧结,进入点火器(12)用于点火助燃;冷却机五段(25)冷却废气经鼓风机作用并通过阀体调节分别返回冷却机三段和四段入口进行循环工作;将烧结机头部和尾部以外其余风箱立管内的烧结烟气排出至脱硫口(15)进行脱硫,完成烧结过程余热资源的回收与利用过程。
7.根据权利要求6所述的回收与利用方法,其特征在于:当烧结生产不稳定造成进入汽轮机的过热蒸汽量不足时,将温度为380~390°C、压力2.0~2.05MPa的系统外蒸汽通入汽轮机中以作为汽轮机的补充蒸汽源。
8.根据权利要求6所述的回收与利用方法,其特征在于:上述烧结机头部的烧结烟气与部分冷却机三段冷却废气及部分冷却机四段冷却废气共同组成了热风烧结热源,其中,冷却机三段冷却废气通入热风烧结区域A,烧结烟气通入热风烧结区域B。
9.根据权利要求6所述的回收与利用方法,其特征在于:采用多孔烧结装置降低烧结系统漏风率,烧结料随烧结台车运动穿过多孔烧结装置后,原来较为质密或粘结成块的烧结料变得疏散,料层阻力变小使得抽风压力变小,空气主要从料层上部渗入,烧结机台车外壁连接处和烧结机台车与滑道之间渗入风量减少;采用全封闭式密封装置阻止冷却机一、二段的漏风,包括冷却机`台车与集气罩和冷却机台车与风箱之间的漏风。
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