CN103615908B - 针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，包括步进式烧结机平烧床、烟气排放通道，所述烟气排放通道内分别设置有烧结段烟气余热收集模块组和冷却段烟气余热收集模块组；所述两个模块组进口分别连接到一个水汽供给机，所述两个模块组出口连接至余热应用装置。本发明采用两级回收结构提高了烟气热量的回收利用率；所采用的热风循环与热风点火技术，提高冷却段回收烟气温度50～100℃，减少点火用煤气5～10%，减少对周围空气的热污染和粉尘污染；采用热风点火、烟气循环自动控制合理调整阀门、风机开度，有效提高热烟气使用效率，减少风机电耗10～15%。

Description

针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统

技术领域

本发明涉及一种烧结机复合余热利用工艺，特别是涉及一种针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，在于提供一套完整的步进式烧结机烧结冷却过程余热梯级回收综合利用工艺，达到资源利用效益的最大化。

背景技术

随着钢铁企业产能提升、生产规模扩大，新建烧结机多以带式烧结机为主，但对于众多的中小钢铁企业，步进式烧结机具有结构简单、操作方便、建设周期短、投资少、烧结矿强度大等优点仍获得众多业主的青睐。

步进式烧结机采用液压推车机推动，推车速度可调，自动点火，采用机上烧结，机上冷却工艺。布料装置将混合好的烧结料均匀地布在台车内，然后通过点火装置将烧结料表面点燃，开始烧结。随着台车的移动，在抽风状态下，料层由上自下的完成烧结过程。烧结过程结束后，进入抽风冷却段进行冷却。烟气通过降尘管，烟道至除尘系统，经抽风机排入大气中。

针对目前在役的众多步进烧结机大部分没有进行余热回收，即使有余热回收的也仅限于回收烟道中的部分高温余热，不能达到余热资源的合理利用。如放任这近50％的热能以烧结烟气和冷却废气的显热形式排入大气，不仅造成环境污染、浪费能源，也严重影响了企业生产成本降低企业市场竞争力。为此，尽可能地按照梯级回收、合理用能的方式回收使用该部分余热资源是烧结节能降耗的重要途径。

但目前所有针对步进式烧结余热的工艺方法都没能实现将烧结机烧结、冷却部分的烟气余热梯级回收利用的最大化。

发明内容

本发明的目的是提出一种针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统技术方案，在于提供一套完整的步进式烧结机烧结冷却过程余热梯级回收综合利用工艺，达到资源利用效益的最大化。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，包括步进式烧结机平烧床，所述烧结机平烧床上的传送带载着矿石和焦炭从平烧床前端点火处向后移动直至送出平烧床，所述平烧床沿长度方向下侧对应平烧床设置有烟气排放通道，所述平烧床长度方从前端点火处开始到尾端设置由多个烟道组成的一排烟气排放口，所述烟气排放通道对应多个烟道设置有一排烟气进口，将所述平烧床沿长度方向从前端点火处到平烧床中间点称为烧结段，从平烧床中间点到平烧床尾端称为烧结冷却段，所述烧结段和烧结冷却段与平烧床中间点相邻区间为平烧床高温区；其中，所述烟气排放通道对应平烧床的烧结段为烧结排烟段，所述烟气排放通道对应烧结冷却段为冷却排烟段，烧结排烟段和冷却排烟段通过中段隔板隔断，在烧结排烟段设置有烧结段烟气余热收集模块组，在冷却排烟段设置有冷却段烟气余热收集模块组；所述烧结段烟气余热收集模块组和冷却段烟气余热收集模块组设置在烟气排放通道对应平烧床高温区的位置；在烟气排放通道的两端侧分别设置有烟气抽排口，所述烧结段烟气余热收集模块组连接一个低压气包，所述冷却段烟气余热收集模块组连接一个中压气包，所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的进口分别连接到一个水汽供给机，所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的出口连接至余热应用装置。

方案进一步，所述烧结段烟气余热收集模块组包括从中段隔板开始向烧结排烟段烟气抽排口依次排列的第二过热器余热收集模块、第三蒸发器余热收集模块、第二省煤器余热收集模块；所述冷却段烟气余热收集模块组包括从中段隔板开始向冷却排烟段烟气抽排口依次排列的第一省煤器余热收集模块、第二蒸发器余热收集模块、第一蒸发器余热收集模块、第一过热器余热收集模块；所述第二省煤器余热收集模块的进口和第一省煤器余热收集模块的进口分别通过一个给水泵连接到一个水汽供给机；所述第二过热器余热收集模块的出口和第一过热器余热收集模块的出口分别连接至余热应用装置；所述第二过热器余热收集模块的进口、第三蒸发器余热收集模块的进、出口以及第二省煤器余热收集模块出口连接所述低压气包；所述第一省煤器余热收集模块的出口、第二蒸发器余热收集模块的进口、第一蒸发器余热收集模块的出口、第一过热器余热收集模块的进口连接所述中压气包，第二蒸发器余热收集模块的出口与第一蒸发器余热收集模块的进口连接。

方案进一步，所述烧结排烟段烟气抽排口顺序连接除尘器、引风机、烟囱；所述冷却排烟段烟气抽排口通过另一个除尘器和引风机分别连接至所述平烧床的烧结段和烧结冷却段。

方案进一步，所述平烧床的烧结段前端点火处设置有第一引风口，所述平烧床的烧结冷却段在中间点侧设置有第二引风口，所述第一引风口和第二引风口分别连接至冷却排烟段烟气抽排口；在第一引风口和第二引风口分别设置有控制闸板阀门。

方案进一步，所述烟气排放通道中烧结排烟段的烟气抽排口设置在烧结排烟段前端的顶端，在冷却排烟段末端与所述冷却段烟气余热收集模块组之间设置有阀门挡板，所述烟气排放通道中冷却排烟段的烟气抽排口设置在所述挡板与所述冷却段烟气余热收集模块组之间，在所述挡板与冷却排烟段末端之间设置有一个引出管，所述引出管与烧结排烟段中烧结段烟气余热收集模块组前的烟气排放通道连接，在引出管上设置有控制闸门。

方案进一步，所述余热收集模块包括一个箱体，所述箱体有一个烟道段，烟道段的两端分别设有与烟气排放通道连接的连接口，所述箱体还有一个热交换段，贯穿箱体的热交换段到烟道段设置有热管管束，烟气排放通道的烟气从烟道段连接口入口端进入穿过热管管束从烟道段连接口出口端流出，所述热交换段相对的侧壁上分别设置有流体进口和流体出口。

方案进一步，在所述烟道段连接口入口端并排设置有多根烟气引导柱，所述引导柱的横截面为三角形状，所述三角形横截面的两个面迎向烟气流入方向。

方案进一步，所述引导柱垂直于地面安装在所述烟道段烟气入口端，在相邻两个三角形引导柱之间后侧设置有烟气挡板，烟气挡板与两个引导柱之间留有烟气流通间隙。

方案进一步，所述引导柱迎向烟气流入方向的两个面是夹角为30度至60度的两个的面。

本发明有效地实现了步进式平烧烧结机的烟气热量的回收利用，采用两级回收结构提高了烟气热量的回收利用率，所采用的热风循环与热风点火技术，可以提高冷却段回收烟气温度50～100℃，减少点火用煤气5～10%，减少对周围空气的热污染和粉尘污染；采用热风点火、烟气循环自动控制合理调整阀门、风机开度，有效提高热烟气使用效率，减少风机电耗10～15%；针对烧结机进行密封改造，有效减少烧结机漏风率，降低风机负荷10～30%。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1 本发明系统结构示意图；

图2本发明余热收集模块结构外部示意图；

图3本发明余热收集模块横截面示意图，图2的a-a放大视图；

图4本发明余热收集模块结构侧向示意图；

图5本发明余热收集模块烟气引导柱横截面示意图。

具体实施方式

一种针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统实施例，参见图1，包括步进式烧结机平烧床1，所述烧结机平烧床上的传送带载着矿石和焦炭2从平烧床前端点火处1-1向后移动直至送出平烧床，所述平烧床沿长度方向下侧对应平烧床设置有烟气排放通道3，所述平烧床长度方从前端点火处开始到尾端设置由多个烟道组成的一排烟气排放口1-2，所述烟气排放通道对应多个烟道设置有一排烟气进口3-1，将所述平烧床沿长度方向从前端点火处到平烧床中间点1-3称为烧结段4，从平烧床中间点到平烧床尾端称为烧结冷却段5，所述烧结段和烧结冷却段与平烧床中间点相邻区间为平烧床高温区6，平烧床高温区长度大约是平烧床长度的二分之一（烧结段与平烧床中间点相邻区间占烧结段长度的二分之一，烧结冷却段与平烧床中间点相邻区间占烧结冷却段长度的二分之一）；其中，所述烟气排放通道对应平烧床的烧结段为烧结排烟段，所述烟气排放通道对应烧结冷却段为冷却排烟段，烧结排烟段和冷却排烟段通过中段阀门隔板7隔断，中段阀门隔板对应平烧床中间点位置，在烧结排烟段设置有烧结段烟气余热收集模块组，在冷却排烟段设置有冷却段烟气余热收集模块组；所述烧结段烟气余热收集模块组和冷却段烟气余热收集模块组设置在烟气排放通道对应平烧床高温区的位置；在烟气排放通道的两端侧分别设置有烟气抽排口3-2和3-3，所述烧结段烟气余热收集模块组连接一个低压气包8，所述冷却段烟气余热收集模块组连接一个中压气包9，所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的进口分别连接到一个水汽供给机，所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的出口连接至余热应用装置。

实施例中，所述的余热应用装置是一个发电机组，发电机组包括补气凝气式汽轮机10和与之配套的发电机11，补气凝气式汽轮机连接烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的出口；所述水汽供给机包括冷却水塔12，冷却水塔通过一个循环水泵13连接一个冷凝器14，冷凝器入口连接补气凝气式汽轮机，冷凝器出口通过一个给水泵15连接一个除氧器16，除氧器通过两个给水分泵17和18分别连接所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的进口。 

实施例中，所述烧结段烟气余热收集模块组包括从中段隔板开始向烧结排烟段烟气抽排口依次排列的、根据其起到的功能命名的第二过热器余热收集模块20、第三蒸发器余热收集模块21、第二省煤器余热收集模块22；所述冷却段烟气余热收集模块组包括从中段隔板开始向冷却排烟段烟气抽排口依次排列的、根据其起到的功能命名的第一省煤器余热收集模块23、第二蒸发器余热收集模块24、第一蒸发器余热收集模块25、第一过热器余热收集模块26；所述第二省煤器余热收集模块的进口和第一省煤器余热收集模块的进口分别通过一个给水泵连接到水汽供给机；所述第二过热器余热收集模块的出口和第一过热器余热收集模块的出口分别连接至余热应用装置；所述第二过热器余热收集模块的进口、第三蒸发器余热收集模块的进、出口以及第二省煤器余热收集模块出口连接所述低压气包；所述第一省煤器余热收集模块的出口、第二蒸发器余热收集模块的进口、第一蒸发器余热收集模块的出口、第一过热器余热收集模块的进口连接所述中压气包，第二蒸发器余热收集模块的出口与第一蒸发器余热收集模块的进口连接，在所述冷却段烟气余热收集模块组的出口到补气凝气式汽轮机的连接管路上设置有一个外接备用气源接口19。

实施例中，所述烧结排烟段烟气抽排口顺序连接除尘器30、引风机31、烟囱32；所述冷却排烟段烟气抽排口通过另一个除尘器和引风机分别连接至所述平烧床的烧结段和烧结冷却段。

实施例中，所述平烧床的烧结段前端点火处设置有第一引风口1-4，所述平烧床的烧结冷却段在中间点侧设置有第二引风口1-5，所述第一引风口和第二引风口分别连接至冷却排烟段烟气抽排口3-3；在第一引风口和第二引风口分别设置有控制闸板阀门1-6和1-7，在第二引风口处设置有补气口1-8和阀门1-9。

实施例中，所述烟气排放通道中烧结排烟段的烟气抽排口设置在烧结排烟段前端的顶端，在冷却排烟段末端与所述冷却段烟气余热收集模块组之间设置有阀门挡板27，所述烟气排放通道中冷却排烟段的烟气抽排口设置在所述挡板与所述冷却段烟气余热收集模块组之间，在所述挡板与冷却排烟段末端之间设置有一个引出管28，所述引出管与烧结排烟段中烧结段烟气余热收集模块组前的烟气排放通道连接，在引出管上设置有控制闸门29。

上述实施例的复合余热回收利用系统相当于在烧结机烟道内置了一个余热锅炉，该余热锅炉包括省煤气、蒸发器、过热器，其布置多少根据烧结机大小和工艺灵活调整，所有换热器均采用热管式换热器，热管式换热器均自带防冲刷、落尘保护装置，同时将热管换热器进行模块化设计，集成安装。国内目前步进式烧结余热回收很少回收，即使回收也为外置式，回收余热效率低，且影响烧结主生产工艺。另外需要配置生产自动调节系统，该系统需要根据进入除尘器的烟气温度对该锅炉在烟道内的取热量进行控制；

余热应用装置的汽轮机设置了值班气源接口19用于调整烧结机生产波动带来的发电系统启停频繁的现象，但烧结系统段时间停运时保证发电设备不停机；

实施例的内置余热回收装置根据烟温温度分布布置热管式换热器位置，达到按质按温用能；实施例通过一个热风循环智能控制系统，根据生产自动调整各管道阀门、循环风机、环冷机鼓风机的开度，达到效率最大化。该系统循环热风，优先保证点火用助燃空气，富裕部分通过冷却段烟罩进行烧结矿冷却，不足部分通过调整烟道闸板阀开度进行补气。

实施例由于利用烟道内余热资源，需要将烟道进行分段，分段方式包括烧结部分和冷却部分分段；冷却段可利用高温烟气段和废气段分段，并增加冷却段循环风机。

实施例中，所述余热收集模块包括一个箱体33，所述箱体有一个烟道段33-1，烟道段的两端分别设有与烟气排放通道连接的连接口，所述箱体还有一个热交换段33-2，贯穿箱体的热交换段到烟道段设置有热管管束34，烟气排放通道的烟气从烟道段连接口入口端33-1-1进入穿过热管管束从烟道段连接口出口端33-1-2流出，所述热交换段相对的侧壁上分别设置有流体进口33-2-1和流体出口33-2-2。

实施例中，在所述烟道段连接口入口端并排设置有多根烟气引导柱35，所述引导柱的横截面为三角形状，所述三角形横截面的两个面35-1和35-2迎向烟气流入方向，在两个面之间设置有加强筋35-3。

实施例中，所述引导柱垂直于地面安装在所述烟道段烟气入口端，在箱体的底面设置有烟尘收集口33-3，在相邻两个三角形引导柱之间后侧设置有烟气挡板36，烟气挡板与两个引导柱之间留有烟气流通间隙。

实施例中，所述引导柱的横截面三角形状为等边三角形状。

实施例中，所述引导柱迎向烟气流入方向的两个面是夹角为30度至60度的两个的面，最佳是为45度的两个的面。

工作时：

烟道部分：主抽风机31抽风部分包括烟道3烧结部分和冷却部分后端低温区，烟气在排烟前需要进行除尘30处理后进入32排入大气；烟道3冷却部分高温段烟气，经循环风机23抽风后用于点火用气源和热风循化气源。当正常工作时，3中阀门隔板7、27处于关闭状态，阀门29处于打开状态；如发电停运时，3中阀门7、27处于打开状态，阀门29处于关闭状态，同时23停，但出于设备保护余热锅炉保持水汽循环。

烧结机内置锅炉部分：根据烧结机大小，灵活安排烧结部分和冷却部分3内热管换热器数量，一般情况下烧结部分可用余热资源小于冷却部分余热资源，因此烧结部分产蒸汽品质低于冷却部分蒸汽品质，冷却部分蒸汽为汽轮机主汽，烧结部分为汽轮机补气。汽包8、9共用一个除氧器，分别通过给水泵17、18供给汽包。

汽轮机发电部分：产生相对高、低温的蒸汽分别作为主汽和补气进入10，经10膨胀做功后由11完成发电，10产生冷凝水，经15打入16；循环冷却水部分包括14、12、13.

冷却部分的可利用烟气，首先经过23、24、25、26取热后和后部不取热烟气混合，温度大约150～200℃，先经22除尘后，由23进入循环烟道。循环风分配原则为有限保证1-1用，其它供给1-5用，如风量不够，需适当打开1-8的阀门1-9开度保证冷却供风。 

Claims (8)

1.针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，包括步进式烧结机平烧床，所述烧结机平烧床上的传送带载着矿石和焦炭从平烧床前端点火处向后移动直至送出平烧床，所述平烧床沿长度方向下侧对应平烧床设置有烟气排放通道，所述平烧床长度方向从前端点火处开始到尾端设置由多个烟道组成的一排烟气排放口，所述烟气排放通道对应多个烟道设置有一排烟气进口，将所述平烧床沿长度方向从前端点火处到平烧床中间点称为烧结段，从平烧床中间点到平烧床尾端称为烧结冷却段，所述烧结段和烧结冷却段与平烧床中间点相邻区间为平烧床高温区；其特征在于，所述烟气排放通道对应平烧床的烧结段为烧结排烟段，所述烟气排放通道对应烧结冷却段为冷却排烟段，烧结排烟段和冷却排烟段通过中段隔板隔断，在烧结排烟段设置有烧结段烟气余热收集模块组，在冷却排烟段设置有冷却段烟气余热收集模块组；所述烧结段烟气余热收集模块组和冷却段烟气余热收集模块组设置在烟气排放通道对应平烧床高温区的位置；在烟气排放通道的两端侧分别设置有烟气抽排口，所述烧结段烟气余热收集模块组连接一个低压汽包，所述冷却段烟气余热收集模块组连接一个中压汽包，所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的进口分别连接到一个水汽供给机，所述烧结段烟气余热收集模块组和所述冷却段烟气余热收集模块组的出口连接至余热应用装置；

所述烧结段烟气余热收集模块组包括从中段隔板开始向烧结排烟段烟气抽排口依次排列的第二过热器余热收集模块、第三蒸发器余热收集模块、第二省煤器余热收集模块；所述冷却段烟气余热收集模块组包括从中段隔板开始向冷却排烟段烟气抽排口依次排列的第一省煤器余热收集模块、第二蒸发器余热收集模块、第一蒸发器余热收集模块、第一过热器余热收集模块；所述第二省煤器余热收集模块的进口和第一省煤器余热收集模块的进口分别通过一个给水泵连接到一个水汽供给机；所述第二过热器余热收集模块的出口和第一过热器余热收集模块的出口分别连接至余热应用装置；所述第二过热器余热收集模块的进口、第三蒸发器余热收集模块的进、出口以及第二省煤器余热收集模块出口连接所述低压汽包；所述第一省煤器余热收集模块的出口、第二蒸发器余热收集模块的进口、第一蒸发器余热收集模块的出口、第一过热器余热收集模块的进口连接所述中压汽包，第二蒸发器余热收集模块的出口与第一蒸发器余热收集模块的进口连接。

2.根据权利要求1所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，所述烧结排烟段烟气抽排口顺序连接除尘器、引风机、烟囱；所述冷却排烟段烟气抽排口通过另一个除尘器和引风机分别连接至所述平烧床的烧结段和烧结冷却段。

3.根据权利要求1所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，所述平烧床的烧结段前端点火处设置有第一引风口，所述平烧床的烧结冷却段在中间点侧设置有第二引风口，所述第一引风口和第二引风口分别连接至冷却排烟段烟气抽排口；在第一引风口和第二引风口分别设置有控制闸板阀门。

4.根据权利要求1所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，所述烟气排放通道中烧结排烟段的烟气抽排口设置在烧结排烟段前端的顶端，在冷却排烟段末端与所述冷却段烟气余热收集模块组之间设置有阀门挡板，所述烟气排放通道中冷却排烟段的烟气抽排口设置在所述挡板与所述冷却段烟气余热收集模块组之间，在所述挡板与冷却排烟段末端之间设置有一个引出管，所述引出管与烧结排烟段中烧结段烟气余热收集模块组前的烟气排放通道连接，在引出管上设置有控制闸门。

5.根据权利要求1至4之一所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，其特征在于，所述余热收集模块包括一个箱体，所述箱体有一个烟道段，烟道段的两端分别设有与烟气排放通道连接的连接口，所述箱体还有一个热交换段，贯穿箱体的热交换段到烟道段设置有热管管束，烟气排放通道的烟气从烟道段连接口入口端进入穿过热管管束从烟道段连接口出口端流出，所述热交换段相对的侧壁上分别设置有流体进口和流体出口。

6.根据权利要求5所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，其特征在于，在所述烟道段连接口入口端并排设置有多根烟气引导柱，所述引导柱的横截面为三角形状，所述三角形横截面的两个面迎向烟气流入方向。

7.根据权利要求6所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，所述引导柱垂直于地面安装在所述烟道段烟气入口端，在相邻两个三角形引导柱之间后侧设置有烟气挡板，烟气挡板与两个引导柱之间留有烟气流通间隙。

8.根据权利要求6所述的针对步进式平烧烧结机的复合余热回收利用系统，所述引导柱迎向烟气流入方向的两个面是夹角为30度至60度的两个面。