CN104776724B - 一种余热回收用省煤器设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种余热回收用省煤器设备及其使用方法，解决现有省煤器设备中热水流量及温度不稳定的问题，本设备包含省煤器以及与省煤器连接的工业水加热装置和烟气换热装置，其中：工业水加热装置包含：水泵，通过进水电动阀连接省煤器的冷水进口；冷水旁路阀，回流水管路，数个混合机加水管路，均连接在省煤器的热水出口管上；新生产水池。烟气换热装置包含：热水温度检测仪，设在省煤器热水出口的热水输出管端部；进气电动阀，连接于省煤器热烟气进口与环冷机之间的管路上；烟气旁通电动阀。本设备能按需制备热水，并通过改变烟气流量来稳定省煤器热水出口的水温，有利于烧结生产中混合料温度的稳定控制。如发生省煤器故障，不影响烧结主系统生产。

Description

一种余热回收用省煤器设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及余热回收的设备及方法，尤其是指一种余热回收用省煤器设备及其使用方法。

背景技术

在铁矿石烧结中，为了提高烧结工序环冷机余热回收利用效率，已有部分烧结企业在环冷机相应排气筒处增设一台省煤器(是一种换热器)，其回收环冷机排放的150－200℃的低温烟气，用于生产约60－80℃的热水，作为烧结机配套混合机所需的添加水使用，以提高烧结混合料的温度，改善混合制粒，最终强化烧结过程，提高烧结矿产质量。

现有余热回收省煤器设备的结构如图1所示，其包括工业水加热装置和烟气换热装置，省煤器10具有冷水进口，热水出口，热烟气进口，冷烟气出口。

所述工业水加热装置参见图1中虚线框之外的部分，其包含：

二台冷水泵15(一台使用时另一台备用)，二者的输入端连接在同一根输入管上，二者的输出端连接在同一根输出管上，输出管的输出端连接所述省煤器10的冷水进口，对所述省煤器10添加冷水；

热水池12，通过管路与省煤器10的热水出口连接，省煤器10的热水流入该热水池12内，该管路上设有流量计11，检测省煤器10的热水出口流量；

二台热水泵13(一台使用时另一台备用)，二者的输入端通过管路与热水池12，二者的输出端输出的热水一方面与原添加水一起送入烧结机配套的混合机120，另一方面通过管路(在该管路上设有一个溢流阀14)送到新生产水池16内，所述冷水泵15的输入管与该新生产水池16连接，为冷水泵15提供水源。

所述烟气换热装置参见图1中虚线框之内的部分，其包含：

烟气调节阀17，其一端连接所述省煤器10的热烟气进口，另一端通过管路连接环冷机19的热废气出口；

烟气旁通调节阀18，其一端通过管路与环冷机19的热烟气进口连接，另一端通过管路与省煤器10的冷烟气出口的管路连通，并一起通到排气筒。

上述结构的现有余热回收省煤器设备均是按照余热烟气回收量来生产热水的，而由于烟气量和温度波动较大，导致了热水产量也相应有较大变化。但是，混合机所需添加水总量是相对稳定的，这就产生了热水生产和需求不一致的问题，进而产生多余热水处理、添加水温度波动等一系列生产问题，影响烧结混合料的质量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种省煤器正常工作时能够按照工艺需求制备可添加到混合机内的热水，满足流量和温度稳定的要求，即使省煤器出现故障也不影响烧结主系统正常生产的余热回收用省煤器设备。

本发明的另一目的是提供一种余热回收用省煤器设备的使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种余热回收用省煤器设备，所述省煤器具有冷水进口，热水出口，热烟气进口，冷烟气出口，其特征在于所述省煤器设备包含省煤器以及与所述省煤器连接的工业水加热装置和烟气换热装置，其中：

所述工业水加热装置包含：

二台水泵，一台使用时另一台备用，二者的输入端连接在同一根冷水输入管上，二者的输出端连接在同一根冷水输出管上，冷水输出管通过进水电动阀连接所述省煤器的冷水进口，对所述省煤器添加冷水；

冷水旁路阀，其一端通过管路与水泵输出端处的冷水输入管连接，另一端通过管路与省煤器热水出口的热水输出管连接；

回流水管路，其进口端与所述省煤器的热水输出管连接，在回流水管路上设有回流水调节阀；

新生产水池，开有水池口，所述回流水管路的出水端通入该水池口内，所述水泵的冷水输入管也通入该水池口内，为水泵提供水源，所述新生产水池通过补水管与一个水源连接，为该新生产水池提供原添加水；

数个混合机加水管路，每个混合机加水管路的一端均与所述省煤器的热水输出管连接，另一端分别连接各自对应的混合机；每个混合机加水管路上设有一个混合机加水流量计及一个混合机水量调节阀；

所述烟气换热装置包含：

热水温度检测仪，安装于与所述省煤器热水出口连接的热水输出管端部处；

进气电动阀，其一端连接所述省煤器的热烟气进口，另一端通过管路连接环冷机的热废气出口，在进气电动阀到环冷机的管路上分别安装了进气流量检测仪及进气温度检测仪；

烟气旁通电动阀，其一端通过管路与环冷机的热废气出口连接，另一端通过管路与省煤器的冷烟气出口的烟气输出管连通，并一起通到排气筒。

所述二台水泵均采用变频水泵。

所述回流水管路上安装了一个回流水流量计。

所述混合机加水管路共有3个，另一端分别连接各自对应的一次混合机，二次混合机，三次混合机。

所述烟气旁通电动阀与环冷机连接的管路上设置一个旁通烟气流量计。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种如权利要求1所述的余热回收用省煤器设备的使用方法，其特征在于包含以下操作步骤：

S1，正常生产时，先关闭进气电动阀，打开烟气旁通电动阀，进气温度检测仪指示的环式冷却机排放的热废气需达到基本温度；

S2，启动省煤器的水泵；

S3，打开进水电动阀，同时关闭冷水旁路阀及回流水调节阀；

S4，打开进气电动阀，调节其开度，同时关闭烟气旁通电动阀；

所述省煤器设备中工业水加热装置及烟气换热装置进入运行中；

所述工业水加热装置经上述步骤S3，S4操作后，进一步的操作步骤如下：

S31，由水泵将新生产水池的冷水送至省煤器，经省煤器中的热烟气加热成热水，并送至数个混合机加水管路，混合机加水管路上各自的加水流量由各自的混合机水量调节阀控制，并由混合机加水流量计检测得到；

S32，判别数台混合机的加水流量之和是否小于省煤器的安全用水流量La，如果不小于La，重复步骤S31-S32的操作；

S33，如果步骤S32中数台混合机的加水流量之和＜La时，打开回流水调节阀，使回流水管路内流动省煤器的热水回流水，并流入到新生产水池内；

S34，判别数台混合机的加水流量与回流水管路上的回流水流量总和是否≥La，如果总和没有≥La，重复步骤S33-S34的操作，直到该总和≥La；

S35，如果步骤S34中数台混合机的加水流量与回流水管路上的回流水流量总和≥La时，关闭回流水调节阀，并回到步骤S32，继续进行以后的操作步骤，使数台混合机的加水流量之和始终不小于La；

所述烟气换热装置经上述步骤S3，S4操作后，进一步的操作步骤如下：

S41，热水温度检测仪检测省煤器热水出口的热水温度，判别其是否达到基准温度范围的下限值，如果该下限值，则回到步骤S4，增大进气电动阀的开度，直到热水达到基准温度范围的下限值；

S42，判别省煤器热水出口的热水温度是否超过基准温度范围的上限值，如果没有超过，则回到步骤S41；

S43，如果步骤S42中热水已超过基准温度范围的上限值，打开烟气旁通电动阀，并减少进气电动阀的开度，增大烟气旁通电动阀的开度，通过减少省煤器进气量、增加旁通烟气量来降低热水的温度；

S44，再次判别热水是否超过基准温度范围的上限值，如果还是超过该上限值，则再回到步骤S43；

S45，如果步骤S44中热水已不超过基准温度范围的上限值，则停止烟气旁通电动阀210的开度调节，并回到步骤S41，使省煤器的热水出口的热水温度保持在基准温度范围内。

所述步骤S1中热废气的基本温度为150℃-200℃。

所述经过省煤器的水流量要控制在大于安全用水流量La。

所述省煤器热水出口的热水其基准温度范围为60℃-80℃。

所述省煤器设备的操作步骤还包括：

当省煤器发生故障时，关闭进水电动阀，打开冷水旁路阀，来自新生产水池的冷水不经过省煤器而直接供给数台混合机；同时关闭进气电动阀，打开烟气旁通电动阀，热烟气直接经排气筒放散。

本发明的有益效果：

本发明具有如下优点：

(1)按需制备热水，并通过改变烟气流量来稳定省煤器热水出口的水温，避免出现省煤器生产的热水量与混合机需求的热水量不匹配的问题，无需考虑省煤器制备热水量过大而带来的后续处理问题。

(2)制备的热水温度稳定，有利于烧结生产中混合料温度的稳定控制。

(3)烧结生产是连续性的，不应受制于余热回收等辅助系统的牵制，本发明的进气及进水系统均有旁路设计，如发生省煤器故障，添加水可采用常温水，环冷机烟气可由排气筒放散，不会影响到主线生产，满足省煤器故障状态时烧结主系统生产不受影响的要求。

(4)本发明的设备中只需设置一个水池，即新生产水池，无需设置热水缓冲槽。如生产热水过剩，可将其回流至新生产水池。经系统调节，热水过剩量不大，不会产生热水浪费现象。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为现有余热回收省煤器设备的结构示意图；

图2为本发明余热回收省煤器设备的结构示意图；

图3为本发明余热回收省煤器设备使用方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明余热回收用省煤器设备参见图2，所述省煤器20具有冷水进口201，热水出口202，热烟气进口203，冷烟气出口204，所述省煤器设备包含省煤器20与所述省煤器20连接的工业水加热装置和烟气换热装置，其中：

所述工业水加热装置参见图2中虚线框之外的部分，其包含：

二台水泵215，其中一台使用时另一台备用，二者的输入端连接在同一根冷水输入管上，二者的输出端连接在同一根冷水输出管上，冷水输出管通过进水电动阀21连接所述省煤器20的冷水进口201，对所述省煤器20添加冷水(常温水)，二台水泵均采用变频水泵；

冷水旁路阀22，其一端通过管路与水泵215输出端处的冷水输入管连接，另一端通过管路与省煤器20的热水出口202的热水输出管连接；

回流水管路28，其进口端与所述省煤器20的热水输出管连接，使省煤器20的热水回流水管路28回流，在回流水管路28上安装了一个回流水流量计281，指示回流水的流量，还安装了一个回流水调节阀23，调节回流水的流量；

新生产水池216，是一个开有水池口的水池，所述回流水管路28的出水端通到该水池口内，使回流水流入该水池中，所述水泵215的冷水输入管也通入该水池口内，为水泵215提供水源；所述新生产水池216通过补水管与水源连接，为该新生产水池提供原添加水；

数个混合机加水管路，本实施例中有三台混合机25-27(一次混合机25，二次混合机26，三次混合机27)，因此本实施例有3个混合机加水管路251(261，271)，每个混合机加水管路251(261，271)的一端均与所述省煤器20的热水输出管连接，另一端分别连接各自对应的混合机25(26，27)；每个混合机加水管路251(261，271)上设有一个混合机加水流量计252(262,272)及一个混合机水量调节阀253(263,273)，用于检测及控制各自的加水流量。

所述烟气换热装置参见图2中虚线框之内的部分，其包含：

热水温度检测仪24，安装于与省煤器20的热水出口202连接的热水输出管端部处，检测省煤器20的热水出口202的热水温度(热水温度应保持在60－80℃的基准温度，不能太高，需防止汽化)；

进气电动阀29，其一端连接所述省煤器20的热烟气进口203，另一端通过管路连接环冷机214的热废气出口，在进气电动阀29到环冷机214的管路上分别安装了进气流量检测仪211及进气温度检测仪212，其中，进气流量检测仪211检测进入省煤器20的热烟气流量，温度检测仪212用于监控热烟气温度是否在基本范围之内；

烟气旁通电动阀210，其一端通过管路与环冷机214的热废气出口连接，另一端通过管路与省煤器20的冷烟气出口204的烟气输出管连通，并一起通到排气筒215，在烟气旁通电动阀210与环冷机214连接的管路上设置一个旁通烟气流量计213，检测旁通烟气流量。

下面对本发明余热回收省煤器设备的使用方法进行说明。

考虑到烧结混合机添加的水量是相对稳定的，水温需求是不变的，而环冷机排出的热废气温度和流量的波动相对较大，故本设备的使用中主要的控制思路是：通过改变烟气流量来稳定省煤器热水出口的水温及水流量。省煤器热水出口的水温通过设置在省煤器热水出口处的热水温度检测仪24进行检测，依据省煤器热水出口的水温和设置在混合机加水管路251(261，271)上的混合机加水流量计252(262,272)的加水流量，调节进气电动阀29的开度大小。

本发明余热回收省煤器设备的使用方法包含以下操作步骤：

S1，正常生产时，先关闭进气电动阀29，打开烟气旁通电动阀10，进气温度检测仪212指示的环式冷却机214排放的热废气需达到基本温度(150℃-200℃)；

S2，启动省煤器20的水泵215；

S3，打开进水电动阀21，同时关闭冷水旁路阀22及回流水调节阀23；

S4，打开进气电动阀29，调节其开度，同时关闭烟气旁通电动阀10。

此时省煤器设备中工业水加热装置及烟气换热装置进入运行中。

其中工业水加热装置经上述步骤S3，S4操作后，进一步的操作步骤如下：

S31，由水泵215将新生产水池216的冷水(常温水)送至省煤器20，经省煤器20中的热烟气加热成热水，并送至数个混合机加水管路251(261，271)，混合机加水管路251(261，271)上各自的加水流量由各自的混合机水量调节阀253(263,273)控制，并由混合机加水流量计252(262,272)检测得到；

S32，由于省煤器20在使用时有一个最小用水流量(省煤器的安全用水流量La)的要求，所以此时要判别数台混合机25-27的加水流量之和是否小于省煤器20的安全用水流量La，如果不小于La，重复步骤S31-S32的操作(La没有具体的数值，其由省煤器20根据不同需求设计的不同的安全用水量)；

S33，如果步骤S32中数台混合机25-27的加水流量之和＜La时，打开回流水调节阀23，使回流水管路28内流动省煤器20的热水回流水，并流入到新生产水池216内，回流水的流量由回流水调节阀23控制，并由回流水流量计281检测得到；

S34，判别数台混合机25-27的加水流量与回流水管路28上的回流水流量总和是否≥La，如果总和没有≥La，重复步骤S33-S34的操作，直到该总和≥La；

S35，如果步骤S34中数台混合机25-27的加水流量与回流水管路28上的回流水流量总和≥La时，关闭回流水调节阀23，并回到步骤S32，继续进行以后的操作步骤，使数台混合机25-27的加水流量之和始终不会小于La，这样，既可维持各混合机使用热水流量的稳定，还可满足省煤器20对安全用水量的要求，确保了省煤器20的使用安全。

其中烟气换热装置经上述步骤S3，S4操作后，进一步的操作步骤如下：

S41，热水温度检测仪24检测省煤器20的热水出口202的热水温度，判别其是否达到基准温度范围(60℃-80℃)的下限值(60℃)，如果热水低于基准温度范围的下限值(60℃)，则回到步骤S4，增大进气电动阀29的开度，直到热水达到基准温度范围的下限值(60℃)；

S42，省煤器20的热水出口202的热水温度也不能太高，需防止汽化，因此，此时需判别热水是否超过基准温度范围(60℃-80℃)的上限值(80℃)，如果没有超过，则回到步骤S41；

S43，如果步骤S42中热水已超过基准温度范围的上限值(80℃)，打开烟气旁通电动阀210，并减少进气电动阀29的开度，增大烟气旁通电动阀210的开度，通过减少省煤器进气量、增加旁通烟气量来控制烟气与水的热交换，降低热水的温度；该步骤中，在调节进气电动阀29及烟气旁通电动阀210的开度时，由进气流量检测仪211检测进入省煤器20的热烟气流量，由旁通烟气流量计213，检测旁通烟气流量，(此步骤中，进气电动阀29和烟气旁通电动阀210的开度调节量，以总烟气流量不变为原则，省煤器进气流量检测仪211所检测出的减少量，即为旁通烟气流量计213所检测出的增加量)；

S44，再次判别热水是否超过基准温度范围的上限值，如果还是超过该上限值，则再回到步骤S43；

S45，如果步骤S44中热水已不超过基准温度范围的上限值，则停止烟气旁通电动阀210的开度调节，并回到步骤S41，进行以后的操作步骤，使省煤器20的热水出口202的热水温度保持在基准温度范围内(60℃-80℃)。

当省煤器20发生故障时，关闭进水电动阀21，打开冷水旁路阀22，来自新生产水池216的冷水不经过省煤器20而直接供给三台混合机；同时关闭进气电动阀29，打开烟气旁通电动阀210，热烟气直接经排气筒放散。因此，即使省煤器出现故障也不影响烧结主系统正常生产。

本发明中热水产量是指混合机25-27的加水流量之和，加水流量是与烧结的规模有关，现行较为常用的烧结机规模的热水产量是60t/h。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种余热回收用省煤器设备，所述省煤器具有冷水进口，热水出口，热烟气进口，冷烟气出口，其特征在于所述省煤器设备包含省煤器以及与所述省煤器连接的工业水加热装置和烟气换热装置，其中：

所述工业水加热装置包含：

二台水泵，一台使用时另一台备用，二者的输入端连接在同一根冷水输入管上，二者的输出端连接在同一根冷水输出管上，冷水输出管通过进水电动阀连接所述省煤器的冷水进口，对所述省煤器添加冷水；

冷水旁路阀，其一端通过管路与水泵输出端处的冷水输入管连接，另一端通过管路与省煤器热水出口的热水输出管连接；

回流水管路，其进口端与所述省煤器的热水输出管连接，在回流水管路上设有回流水调节阀；

新生产水池，开有水池口，所述回流水管路的出水端通入该水池口内，所述水泵的冷水输入管也通入该水池口内，为水泵提供水源，所述新生产水池通过补水管与一个水源连接，为该新生产水池提供原添加水；

数个混合机加水管路，每个混合机加水管路的一端均与所述省煤器的热水输出管连接，另一端分别连接各自对应的混合机；每个混合机加水管路上设有一个混合机加水流量计及一个混合机水量调节阀；

所述烟气换热装置包含：

热水温度检测仪，安装于与所述省煤器热水出口连接的热水输出管端部处；

进气电动阀，其一端连接所述省煤器的热烟气进口，另一端通过管路连接环冷机的热废气出口，在进气电动阀到环冷机的管路上分别安装了进气流量检测仪及进气温度检测仪；

烟气旁通电动阀，其一端通过管路与环冷机的热废气出口连接，另一端通过管路与省煤器的冷烟气出口的烟气输出管连通，并一起通到排气筒。

2.如权利要求1所述的余热回收用省煤器设备，其特征在于：

所述二台水泵均采用变频水泵。

3.如权利要求1所述的余热回收用省煤器设备，其特征在于：

所述回流水管路上安装了一个回流水流量计。

4.如权利要求1所述的余热回收用省煤器设备，其特征在于：

所述混合机加水管路共有3个，另一端分别连接各自对应的一次混合机，二次混合机，三次混合机。

5.如权利要求1所述的余热回收用省煤器设备，其特征在于：

所述烟气旁通电动阀与环冷机连接的管路上设置一个旁通烟气流量计。

6.一种如权利要求1所述的余热回收用省煤器设备的使用方法，其特征在于包含以下操作步骤：

S1，正常生产时，先关闭进气电动阀，打开烟气旁通电动阀，进气温度检测仪指示的环式冷却机排放的热废气需达到基本温度；

S2，启动省煤器的水泵；

S3，打开进水电动阀，同时关闭冷水旁路阀及回流水调节阀；

S4，打开进气电动阀，调节其开度，同时关闭烟气旁通电动阀；

所述省煤器设备中工业水加热装置及烟气换热装置进入运行中；

所述工业水加热装置经上述步骤S3，S4操作后，进一步的操作步骤如下：

S31，由水泵将新生产水池的冷水送至省煤器，经省煤器中的热烟气加热成热水，并送至数个混合机加水管路，混合机加水管路上各自的加水流量由各自的混合机水量调节阀控制，并由混合机加水流量计检测得到；

S32，判别数台混合机的加水流量之和是否小于省煤器的安全用水流量La，如果不小于La，重复步骤S31-S32的操作；

S33，如果步骤S32中数台混合机的加水流量之和＜La时，打开回流水调节阀，使回流水管路内流动省煤器的热水回流水，并流入到新生产水池内；

S34，判别数台混合机的加水流量与回流水管路上的回流水流量总和是否≥La，如果总和没有≥La，重复步骤S33-S34的操作，直到该总和≥La；

S35，如果步骤S34中数台混合机的加水流量与回流水管路上的回流水流量总和≥La时，关闭回流水调节阀，并回到步骤S32，继续进行以后的操作步骤，使数台混合机的加水流量之和始终不小于La；

所述烟气换热装置经上述步骤S3，S4操作后，进一步的操作步骤如下：

S41，热水温度检测仪检测省煤器热水出口的热水温度，判别其是否达到基准温度范围的下限值，如果该下限值，则回到步骤S4，增大进气电动阀的开度，直到热水达到基准温度范围的下限值；

S42，判别省煤器热水出口的热水温度是否超过基准温度范围的上限值，如果没有超过，则回到步骤S41；

S43，如果步骤S42中热水已超过基准温度范围的上限值，打开烟气旁通电动阀，并减少进气电动阀的开度，增大烟气旁通电动阀的开度，通过减少省煤器进气量、增加旁通烟气量来降低热水的温度；

S44，再次判别热水是否超过基准温度范围的上限值，如果还是超过该上限值，则再回到步骤S43；

S45，如果步骤S44中热水已不超过基准温度范围的上限值，则停止烟气旁通电动阀(210)的开度调节，并回到步骤S41，使省煤器的热水出口的热水温度保持在基准温度范围内。

7.如权利要求6所述的余热回收用省煤器设备的使用方法，其特征在于：

所述步骤S1中热废气的基本温度为150℃-200℃。

8.如权利要求6所述的余热回收用省煤器设备的使用方法，其特征在于：

所述经过省煤器的水流量要控制在大于安全用水流量La。

9.如权利要求6所述的余热回收用省煤器设备的使用方法，其特征在于：

所述省煤器热水出口的热水其基准温度范围为60℃-80℃。

10.如权利要求6所述的余热回收用省煤器设备的使用方法，其特征在于：

所述省煤器设备的操作步骤还包括：

当省煤器发生故障时，关闭进水电动阀，打开冷水旁路阀，来自新生产水池的冷水不经过省煤器而直接供给数台混合机；同时关闭进气电动阀，打开烟气旁通电动阀，热烟气直接经排气筒放散。