CN103773912A - 用煤直接还原法炼铁的余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够合理利用还原炼铁产生的烟气所带来的热量且烟气中的颗粒物能很好的处理掉的用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，包括依次相连的V形烟气冷却烟道、倒V形的过渡烟道、竖直放置的下降烟道、出灰斗、旋风分离器和余热回收锅炉，还包括汽化冷却烟道汽包，烟气冷却烟道的一端与过渡烟道的一端相连，另一端与炼铁还原炉的出气口相连，汽化冷却烟道汽包通过下降管与烟气冷却烟道拐角处的水管和下降烟道下端的水管的相连，汽化冷却烟道汽包还通过上升管与过渡烟道拐角处的水管的相连。本发明的优点是布置汽化冷却烟道系统，同时可以快速冷却烟气中熔融状态的粘结粉尘。

Description

用煤直接还原法炼铁的余热回收系统

技术领域

本发明涉及到炼铁和锅炉领域，是直接用煤还原炼铁余热回收的一种系统和方法。

背景技术

用煤直接还原炼铁法，可以直接利用粉矿石，不需要球团生产设备，可以稳定供给清洁铁源，发挥其其作为废钢的缓冲材料的作用，促使向适用废钢的电炉法转换，由此可以大大减少钢铁行业CO2的排放。因此，煤直接还原炼铁是比高炉炼铁法基础的一次技术提升。而其中的余热回收系统是整套装置中关键系统。

煤直接还原炉产生1650℃左右的高温烟气，并且高温烟气带有1.0bar的压力，并且在烟气中含有大量的粘结粉尘。余热回收系统利用高温烟气中的热能，转化为介质（水或者蒸汽）的热能从而加以利用的系统。根据烟气的特性，余热回收系统在保证有效换热的前提下，系统设备必须保证在高温情况下客服烟气1.0bar的压力，同时要保证避免高温状态粘结性的灰粘结在金属管上，形成大块脱落和堵塞。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够合理利用还原炼铁产生的烟气所带来的热量且烟气中的颗粒物能很好的处理掉的用煤直接还原法炼铁的余热回收系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，包括V形烟气冷却烟道、倒V形的过渡烟道、竖直放置的下降烟道、出灰斗、旋风分离器、余热回收锅炉和汽化冷却烟道汽包，烟气冷却烟道的一段竖直向上并与过渡烟道的一端相连，另一段斜向下并与炼铁还原炉的出气口相连，下降烟道的上端与过渡烟道的另一端相连，出灰斗与下降烟道的下端相连，出灰斗的中部通过第一管道与旋风分离器的中部相连，旋风分离器的下端设置有出灰口，旋风分离器的上端通过第二管道与余热回收锅炉的上端相连，烟气冷却烟道、过渡烟道、下降烟道分别由水管环绕而成的烟道组成，汽化冷却烟道汽包通过下降管与烟气冷却烟道拐角处的水管和下降烟道下端的水管的相连，汽化冷却烟道汽包还通过上升管与过渡烟道拐角处的水管的相连。

所述余热回收锅炉由压力不同的上锅炉和下锅炉连接而成，旋风分离器的上端与上锅炉相连，上锅炉和下锅炉分别通过连接管连接有余热锅炉汽包。

所述烟气冷却通道的向下倾斜的那段与水平方向呈15°。

所述烟气冷却通道向下倾斜的那段通过铰链组合式膨胀节与炼铁还原炉的出气口相连。

本发明的有益效果是：利用高温区辐射换热效果好和纵向冲刷积灰小的特点，布置汽化冷却烟道系统，同时可以快速冷却烟气中熔融状态的粘结粉尘，保证进入上锅炉和下锅炉的烟气不粘结；采用膨胀节满足烟道的膨胀和还原炉的膨胀，避免1.0bar的高温烟气泄漏而发生爆炸的可能；采用高温旋风分离器，分离出烟气粉尘中的大颗粒，避免大颗粒对中压废热锅炉和低压废热锅炉管子的磨损；采用立式中压废热锅炉和低压废热锅炉系统，采用纵向冲刷，自清灰效果好，同时运行安全性得到保证。

附图说明

图1是用煤直接还原法炼铁的余热回收系统示意图；

图中：1、烟气冷却通道，2、过渡烟道，3、下降烟道，4、出灰斗，5、旋风分离器，6、余热回收锅炉，7、汽化冷却烟道汽包，8、还原炉，9、第一管道，10、出灰口，11、第二管道，12、下降管，13、上升管，14、上锅炉，15、下锅炉，16、连接管，17，中压余热锅炉汽包，18、低压余热锅炉汽包，19、铰链组合式膨胀节。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明用煤直接还原法炼铁的余热回收系统的工作原理作进一步的详细描述。

如图1所示，用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，包括V形烟气冷却烟道1、倒V形的过渡烟道2、竖直放置的下降烟道3、出灰斗4、旋风分离器5、余热回收锅炉6和汽化冷却烟道汽包7，烟气冷却烟道1的一段竖直向上并与过渡烟道2的一端相连，另一段斜向下并与炼铁还原炉8的出气口相连，下降烟道3的上端与过渡烟道2的另一端相连，出灰斗4与下降烟道3的下端相连，出灰斗4的中部通过第一管道9与旋风分离器5的中部相连，旋风分离器5的下端设置有出灰口10，旋风分离器5的上端通过第二管道11与余热回收锅炉6的上端相连，烟气冷却烟道1、过渡烟道2、下降烟道3分别由水管环绕而成的烟道组成，汽化冷却烟道汽包7通过下降管12与烟气冷却烟道1拐角处的水管和下降烟道3下端的水管的相连，汽化冷却烟道汽包7还通过上升管13与过渡烟道2拐角处的水管的相连。为了进一步合理利用带压力的烟气热量，所述余热回收锅炉6由上锅炉14和下锅炉15连接而成，旋风分离器5的上端与上锅炉14相连，上锅炉14（中压）和下锅炉15（低压）分别通过连接管16连接有中压余热锅炉汽包17和低压余热锅炉汽包18。为了合理控制烟气流速，使得烟气流速达到一个最大限度利用其所含的热量，所述烟气冷却通道1的向下倾斜的那段与水平方向呈15°。为了保证还原炉8中出来的烟气能顺畅的进入到烟气冷却通道1中，且不会产生泄漏，所述烟气冷却通道1向下倾斜的那段通过铰链组合式膨胀节19与炼铁还原炉8的出气口相连。铰链组合式膨胀节19的结构是三点复合膨胀节通过铰链形式连接，既能克服烟气压力引起的推力，又能满足汽化冷却烟道和还原炉的同时膨胀。

工作原理：还原炉1产生的高温烟气经铰链组合式膨胀节19（膨胀节分3点布置，通过铰链形式连接）进入烟气冷却烟道1，然后经过渡烟道2和下降烟道3后进入出灰斗4，高温烟气在烟气冷却烟道1、过渡烟道2和下降烟道3的水管中的水进行热交换，水管中的水加热后形成水蒸汽，水蒸汽经上升管13回到汽化冷却烟道汽包7中，经汽化冷却烟道汽包7的其他出口排出它用，汽化冷却烟道汽包7中的水经下降管12补充到烟气冷却烟道1、过渡烟道2和下降烟道3的水管中。高温烟气在此过程中行成的部分灰从出灰斗4中排出，其余高温烟气通过第一管道9进入旋风分离器5，分离出烟气中大颗粒粉尘并从出灰口10排出，然后烟气通过第二管道11进入上锅炉14进一步冷却，在进入下锅炉15，冷却后的烟气从下锅炉15排出，进入净化阶段。

上锅炉14和中压余热锅炉汽包17之间的换热，下锅炉15和低压余热锅炉汽包18之间的换热，与烟气冷却烟道1、过渡烟道2、下降烟道3和汽化冷却烟道汽包7之间的换热方式相同，在此就不在赘述了。中压余热锅炉汽包17产生的蒸汽和汽化冷却烟道汽包7产生的蒸汽合并后供外面装置进行过热，用于发电。

低压余热锅炉汽包18产生的低压蒸汽可以用于整套余热回收装置的除氧用汽。

上述系统中，在保证带压烟气的安全运行的前提下，利用汽化冷却系统一、高温旋风除尘器5，上锅炉14和下锅炉15的有机结合，解决了高温烟气的泄漏，粉尘的粘结及磨损，并采用低压系统，最大程度的回收了余热，并避免了露点腐蚀问题。同时布置后部余热回收锅炉，使烟气温度降得更低，回收热量更多。使后部烟气除尘可采用布袋除尘，节约了大量水资源。

Claims (4)

1.用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，其特征在于：包括V形烟气冷却烟道、倒V形的过渡烟道、竖直放置的下降烟道、出灰斗、旋风分离器、余热回收锅炉和汽化冷却烟道汽包，烟气冷却烟道的一段竖直向上并与过渡烟道的一端相连，另一段斜向下并与炼铁还原炉的出气口相连，下降烟道的上端与过渡烟道的另一端相连，出灰斗与下降烟道的下端相连，出灰斗的中部通过第一管道与旋风分离器的中部相连，旋风分离器的下端设置有出灰口，旋风分离器的上端通过第二管道与余热回收锅炉的上端相连，烟气冷却烟道、过渡烟道、下降烟道分别由水管环绕而成的烟道组成，汽化冷却烟道汽包通过下降管与烟气冷却烟道拐角处的水管和下降烟道下端的水管的相连，汽化冷却烟道汽包还通过上升管与过渡烟道拐角处的水管的相连。

2.根据权利要求1所述的用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，其特征在于：所述余热回收锅炉由压力不同的上锅炉和下锅炉连接而成，旋风分离器的上端与上锅炉相连，上锅炉和下锅炉分别通过连接管连接余热锅炉汽包。

3.根据权利要求1所述的用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，其特征在于：所述烟气冷却通道的向下倾斜的那段与水平方向呈15°。

4.根据权利要求1所述的用煤直接还原法炼铁的余热回收系统，其特征在于：所述烟气冷却通道向下倾斜的那段通过铰链组合式膨胀节与炼铁还原炉的出气口相连。

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