CN102278892B - 烧结矿双螺旋式冷却换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烧结加热设备，具体是一种烧结矿双螺旋式冷却换热装置。包括环形冷却换热通道、鼓吹冷却介质的风箱、收集热废气的风罩，该环形冷却换热通道内设置有甲、乙两条相互缠绕的螺旋式烧结矿台车运行轨道，甲轨道前半段位于乙轨道后半段上方，乙轨道前半段位于甲轨道后半段上方，甲、乙两轨道各自从其入矿口开始，沿烧结矿运行方向的半个圆形的冷却换热通道，均分为三个立体结构段，六个立体结构段的顶部风罩上均设置有废气出口，自入矿口开始依次是高温段废气出口、中温段废气出口和低温段废气出口。本发明可有效提高热废气品位，使热废气可用率达到100%，可减小热废气温度波动范围，提高余热锅炉热源稳定性，还可节约冷却机占地面积。
Description
技术领域：
本发明涉及烧结加热设备，具体是一种用于回收烧结矿显热，特别是增加冷却机处理能力，提高热废气品位和热废气可用率的烧结矿双螺旋式冷却换热装置。
背景技术：
烧结是铁矿粉造块的主导生产工艺，是整个钢铁生产流程中重要的一环。烧结工序的物料处理量在钢铁联合企业中处于第二位，仅次于高炉炼铁，而能源消耗也仅次于炼铁及轧钢而居第三位，一般为钢铁企业总能耗的10％～20％。我国烧结工序的能耗比先进国家要高20kgce/t。在烧结工序总能耗中，有约50％的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气，即浪费了资源又污染了环境。据日本某钢铁厂热平衡测试数据表明，烧结机的热收入中烧结矿显热占28.2%、废气显热占31.8%。可见，烧结厂余热回收的重点为烧结机烟气和烧结矿显热。我国已将节能减排定为钢铁工业发展的重点目标之一，而高效回收和充分利用烧结工序等中低品位余热是未来钢铁生产深层次节能的突破口。
当前烧结余热回收工艺的源头设备环冷机主要存在以下二个问题：
第一：热废气品位较低，且低温段未利用。冷却机废气温度随冷却部位的不同而不同，在100～450℃之间变化，余热回收区域高于250℃的热废气回收利用，低于250℃的热废气被放散。
第二：余热源的连续性难以保证，造成余热源温度波动。热源连续性是余热高效回收的必要条件，在烧结生产中由于设备短时间停机，烧结矿中断，没有有效的调控方法，造成余热源温度波动大，汽轮发电机组被迫解列停机。
目前，国内大型钢铁公司利用余热锅炉回收烧结矿显热产生蒸汽进行发电，但仅回收40%～60%左右冷却区的较高温度热废气余热，余热资源回收率较低。
发明内容：
针对当前环冷机存在的问题，本发明提供一种烧结矿双螺旋式冷却换热装置，目的是解决或改善当前环冷机工艺运行中存在的问题，有效提高热废气品位，使热废气可用率达到100%，减小热废气温度波动范围，提高余热锅炉热源稳定性，同时可还节约冷却机占地面积。
本发明采用的技术方案是：一种烧结矿双螺旋式冷却换热装置，包括由封闭墙体构成的环形冷却换热通道、加装在该环形冷却换热通道下部的鼓吹冷却介质的风箱、加装在该环形冷却换热通道上部的收集热废气的风罩，所述环形冷却换热通道内设置有甲、乙两条相互缠绕的螺旋式烧结矿台车运行轨道，甲轨道前半段位于乙轨道后半段上方，乙轨道前半段位于甲轨道后半段上方，甲、乙两轨道各自从其入矿口开始，沿烧结矿运行方向所形成的半个圆形的冷却换热通道，均分为三个立体结构段，六个立体结构段的顶部风罩上均设置有废气出口，自入矿口开始依次是高温段废气出口、中温段废气出口和低温段废气出口。
上述技术方案，采用了两台烧结机配置一台“旋冷机”的工艺方式，即两台烧结机生产的热烧结矿同时从甲轨道入口和乙轨道入口装入台车进入环形冷却换热通道。烧结矿从甲轨道入口装入台车时，依次经过通道上层的甲轨道前半段和通道下层的甲轨道后半段，由甲轨道出矿口卸矿，之后台车依次经外部轨道提升至乙轨道入口装矿，重复工作。同样，烧结矿从乙轨道入口装入台车时，依次经过通道上层的乙轨道前半段和通道下层的乙轨道后半段，由乙轨道出矿口卸矿，之后台车经外部轨道提升至甲轨道入口装矿，重复工作。
与现有技术相比，本发明的优点是：
⑴ 提升了热废气温度。根据场协同原理，旋冷机采用倾斜叉式移动逆向换热方式，相比于环冷机的移动叉流换热，使热废气温度由原来的100～450℃提升到260～470℃，提高了冷却机换热效率。
⑵ 提高了余热资源回收量。常规环冷机有50%左右的低品位热废气被放散，而本发明由于提升了热废气温度，对常规环冷机中的放散余热进行回收，使热废气的可用率达到100%。收集的三段热废气参数可满足三进口双压余热锅炉的热源要求。
⑶ 减小冷却机占地面积。新工艺采用两台烧结机配置一台旋冷机的工艺方式，有效地减少了一台环冷机的占地面积。
⑷ 热废气温度波动小。两台烧结机生产的烧结矿，分别从两个入口同时进入双螺旋冷却换热装置进行冷却，把显热传递给热废气，按温度不同三段热废气分高温段、中温段和低温段，同温度范围的三段热废气各自混合，减少了因短时停烧结机造成的烧结矿中断对热废气温度的影响。
附图说明：
图1 为本发明结构示意图。
图2 为本发明双螺旋轨道示意图。
图3 为利用本发明的余热发电装置示意图。
图中：甲轨道进矿口1；乙低温段废气出口2；风箱3；乙中温段废气出口4；乙高温段废气出口5；乙轨道进矿口6；乙轨道出矿口7；甲低温段废气出口8；风罩9；墙体10；甲中温段废气出口11；甲高温段废气出口12；甲轨道出矿口13；乙上低温段轨道14；外部轨道15；乙上中温段轨道16；乙上高温段轨道17；甲下低温段轨道18；甲下中温段轨道19；甲下高温段轨道20；甲上低温段轨道21；乙下低温段轨道22；乙下中温段轨道23；甲上中温段轨道24；乙下高温段轨道25；甲上高温段轨道26；乙低温段热废气回收管路27；乙中温段热废气回收管路28；乙高温段热废气回收管路29；甲低温段热废气回收管路30；甲中温段热废气回收管路31；甲高温段热废气回收管路32；冷灰斗33；凝汽补汽式汽轮机34；发电机35；冷凝器36；凝结水泵37；除氧器38；低压给水泵39；高压给水泵40；凝结水加热器41；低压汽包42；低压省煤器43；低压蒸发器44；高压省煤器45；高压汽包46；高压蒸发器47；高压过热器48；余热锅炉49；高温段热废气总管路50；中温段热废气总管路51；低温段热废气总管路52；余热锅炉排气管路53。
具体实施方式：
以下结合实施例详述本发明。
本实施例以两台190m2烧结环冷机为例。
参看图1，由墙体10构成环形冷却换热通道，在该环形冷却换热通道下部安装有鼓吹冷却介质的风箱3，在该环形冷却换热通道上部安装有收集热废气的风罩9，墙体10用于密封，风罩9对冷却后的热废气分三段六部分进行回收，每一部分均设置废气出口，自入矿口开始依次是甲高温段废气出口12、甲中温段废气出口11和甲低温段废气出口8、乙高温段废气出口5、乙中温段废气出口4和乙低温段废气出口2。环形冷却换热通道内设置有甲、乙两条相互缠绕的螺旋式烧结矿运行轨道，甲轨道前半段位于乙轨道后半段上方，乙轨道前半段位于甲轨道后半段上方。
参看图2，甲、乙两轨道各自从其入矿口开始，沿烧结矿运行方向所形成的半个圆形的冷却换热通道，分别均分为三个立体结构段。六个立体结构段具体划分如下：
甲轨道高温段，由甲上高温段轨道26与乙下高温段轨道25组成；
甲轨道中温段，由甲上中温段轨道24与乙下中温段轨道23组成；
甲轨道低温段，由甲上低温段轨道21与乙下低温段轨道22组成。
乙轨道高温段，由乙上高温段轨道17和甲下高温段轨道20组成；
乙轨道中温段，由乙上中温段轨道16和甲下中温段轨道19组成；
乙轨道低温段，由乙上低温段轨道14和甲下低温段轨道18组成。
本实施例中，所述甲轨道出矿口13与乙轨道入矿口6之间、乙轨道出矿口7与甲轨道入矿口1之间分别连接有外部轨道15。烧结矿各台车依次经由甲轨道进矿口1装入热烧结矿经甲上高温段轨道226、甲上中温段轨道24、甲上低温段轨道21、甲下高温段轨道20、甲下中温段轨道19、甲下低温段轨道18，然后由甲轨道出矿口13处卸矿，之后各台车经外部轨道提升至乙轨道入口6处装矿，重复工作。
烧结矿各台车依次经由乙轨道进矿口6装入热烧结矿经乙上高温段轨道17、乙上中温段轨道16、乙上低温段轨道14、乙下高温段轨道25、乙下中温段轨道23、乙下低温段轨道22，然后由乙轨道出矿口7处卸矿，之后各台车经外部轨道提升至甲轨道入口1处装矿，重复工作。
烧结矿的各个换热过程分述如下：
甲轨道高温段中，由循环风机升压鼓入环形冷却换热通道的130℃废气，先冷却乙下高温段轨道25上台车中的烧结矿，再与甲上高温段轨道26上台车中的烧结矿换热；乙轨道高温段中，由循环风机升压鼓入环形冷却换热通道的130℃废气，先冷却甲下高温段轨道20上台车中的烧结矿，再与乙上高温段轨道17上台车中的烧结矿换热，经风罩9收集的甲、乙两个高温段均得到470℃左右的热废气。
甲轨道中温段中，由循环风机升压鼓入环形冷却换热通道的130℃废气，先冷却乙下中温段轨道23上台车中的烧结矿，再与甲上中温段轨道24上台车中的烧结矿换热；乙轨道中温段中，由循环风机升压鼓入环形冷却换热通道的130℃废气，先冷却甲下中温段轨道19上台车中的烧结矿，再与乙上中温段轨道16上台车中的烧结矿换热，经风罩9收集的甲、乙两个中温段均得到380℃左右的热废气。
甲轨道低温段中，由补风口补入冷风后由循环风机升压鼓入环形冷却换热通道的60℃废气，先冷却乙下低温段轨道22上台车中的烧结矿，再与甲上低温段轨道21上台车中的烧结矿换热；乙轨道低温段中，由补风口补入冷风后由循环风机升压鼓入环形冷却换热通道的60℃废气，先冷却甲下低温段轨道18上台车中的烧结矿，再与乙上低温段轨道14上台车中的烧结矿换热，经风罩9收集的甲、乙两个低温段均得到260℃左右的热废气。
参看图3，在余热发电工艺中，由甲高温段热废气回收管路32引出的甲高温段热废气，与乙高温段热废气回收管路29引出的乙高温段热废气温度基本相同，混合后经高温段热废气总管路50进入三进口余热锅炉49；由甲中温段热废气回收管路31引出的甲中温段热废气，与乙中温段热废气回收管路28引出的乙中温段热废气温度基本相同，混合后经中温段热废气总管路51进入三进口余热锅炉49；由甲低温段热废气回收管路30引出的甲低温段热废气，与乙低温段热废气回收管路27引出的乙低温段热废气温度基本相同，混合后低温段热废气总管路52进入三进口余热锅炉49，三段废气放热后混合从余热锅炉排气管路53送往循环风机。
本工艺流程一体化回收两台烧结机生产的烧结矿余热，余热资源回收率接近90%，回收区域由50%提高到100%，吨矿余热发电指标由16-18kWh/t提高到26-28kWh/t。
Claims (2)
1.一种烧结矿双螺旋式冷却换热装置，包括由封闭墙体构成的环形冷却换热通道、加装在该环形冷却换热通道下部的鼓吹冷却介质的风箱、加装在该环形冷却换热通道上部的收集热废气的风罩，其特征在于，所述环形冷却换热通道内设置有甲、乙两条相互缠绕的螺旋式烧结矿台车运行轨道，甲轨道前半段位于乙轨道后半段上方，乙轨道前半段位于甲轨道后半段上方，甲、乙两轨道各自从其入矿口开始，沿烧结矿运行方向所形成的半个圆形的冷却换热通道，均分为三个立体结构段，六个立体结构段的顶部风罩上均设置有废气出口，自入矿口开始依次是高温段废气出口、中温段废气出口和低温段废气出口。
2.根据权利要求1所述的烧结矿双螺旋式冷却换热装置，其特征在于，所述甲轨道出矿口与乙轨道入矿口之间、乙轨道出矿口与甲轨道入矿口之间分别连接有外部轨道。
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