CN105758205A - 一种转底炉联合余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转底炉联合余热回收系统，包括与转底炉顶端连接的沉降室和与转底炉底端连接的DRI冷却炉，所述沉降室通过沉降管与余热锅炉连接，余热锅炉内的烟气进入空气换热器中，空气换热器中的烟气经布袋除尘器进入引风机中，引风机的烟气进入排烟烟囱；排烟烟囱通过管道与高压风机连接，在高压风机与排烟烟囱之间的管道上依次设有氧检测装置、氧处理装置和补气装置，高压风机吸入的冷却风进入DRI冷却炉的冷却风环道，穿过风道与DRI冷却炉内的热料进行换热，换热后的气体通过管道进入沉降室。本发明同时实现了对转底炉工艺产生的高温烟气和热料进行余热回收，净化后的部分低温烟气可自循环，作为冷却介质，送入热DRI冷却炉中，对热料进行换热降温，运行成本低。

Description

一种转底炉联合余热回收系统

技术领域

本发明涉及转底炉联合余热回收系统，属于机械设备领域。

背景技术

转底炉(RotaryHearthFurnace)工艺可以用来预还原铁矿石，也可以处理冶金厂产生的粉尘，以及其它含铁、铬、锌的冶金废弃物等。转底炉以内配碳球团或团块为原料，在1250～1350℃高温环境下，含碳球团中的金属氧化物被碳快速还原，生成金属化球团。转底炉工艺生产的预还原炉料排料温度一般在1000℃左右，由螺旋出料机推出炉外。转底炉工艺同时还产生高温烟气，其带走了转底炉～50％的热量，出炉烟气温度一般在1100℃左右，且烟气量较大，显热含量高。由于转底炉的高温烟气和高温物料都带走了较多的能量，从降低转底炉工艺能耗角度考虑，实现充分有效的回收两部分的能量，将对转底炉工艺的节能降耗有重要的发展意义。

现阶段对于转底炉余热回收，过多集中于对高温烟气的净化与余热回收方面，以期降低转底炉能耗消耗指标，如专利CN202361822U，CN103063044A，CN105135898A等所述，主要通过余热锅炉回收烟气热量，产生高温蒸汽，并利用汽轮机发电。在此基础上考虑对转底炉热料进行回收的方案，较多局限于传统的卧式圆筒冷却器，由于综合回收热效率低，工序能耗较高，设备占地和投资大，难以满足节能降耗的低碳环保的生产目标要求。

考虑转底炉生产的热料需要防止二次氧化，并且排料温度较高，余热回收价值高，对比目前成熟的干熄焦工艺，有技术人员提出以氮气作为冷却风介质，在立式逆流冷却器中实现换热，经过除尘，高温氮气在余热锅炉中进行换热，产生的高温蒸汽，用汽轮机进行发电回收能量，氮气循环利用，如专利CN102183154A所述。在该技术路线下，需要为热料实施氮气冷却换热，另新增设置一次除尘、余热锅炉及汽轮机发电系统，以及二次除尘设施，设备投资高，回收成本高。

目前关于转底炉余热回收主要集中在对高温烟气的能量回收方面：利用余热锅炉回收烟气热量，产生高温蒸汽，用汽轮机发电的方式回收热量。转底炉热料可以通过卧式圆筒冷却器进行余热回收，但卧式圆筒冷却器热回收效率较低，且占地和投资较大，实用效果较差，难以实现提高转底炉的综合热效率和降低工序能耗的目标要求。

在对高温烟气的能量回收的基础上，借鉴干熄焦工艺技术路线特点——以氮气作为冷却风介质，在立式逆流冷却器中实现对热料的换热，经过除尘，高温氮气在余热锅炉中进行换热，产生的高温蒸汽，用汽轮机进行发电回收能量，氮气循环利用；以期对热料进行能量回收，尽管工艺路线较为成熟，对余热利用程度较高，但两套除尘、净化及余热锅炉换热系统投资较大，且氮气生产投入成本高，经济性较差。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种转底炉联合余热回收系统，同时实现了对转底炉工艺产生的高温烟气和热料进行余热回收，净化后的部分低温烟气可自循环，作为冷却介质，送入热DRI冷却炉中，对热料进行换热降温，冷却介质来源方便，运行成本低。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种转底炉联合余热回收系统，包括与转底炉顶端连接的沉降室和与转底炉底端连接的DRI冷却炉，所述沉降室通过沉降管与余热锅炉连接，余热锅炉内的烟气进入空气换热器中，空气换热器中的烟气经布袋除尘器进入引风机中，引风机的烟气进入排烟烟囱；排烟烟囱通过管道与高压风机连接，在高压风机与排烟烟囱之间的管道上依次设有氧检测装置、氧处理装置和补气装置，高压风机吸入的冷却风进入DRI冷却炉的底端，与DRI冷却炉内的热料进行换热，换热的气体通过管道进入沉降室。

作为优选，所述余热锅炉内换热后的水蒸气送入汽轮机中，汽轮机中冷却的水进入冷疑器中，冷凝器通过动力泵将冷凝水送入余热锅炉中。

作为优选，所述氧处理装置与高压风机之间设有第一电磁阀，补气装置与高压风机之间设有第二电磁阀，第一电磁阀与第二电磁阀与控制器连接，通过控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀，使得高压风机吸入的气体氧含量要求控制在2％以下；当氧含量超过5％时，通过第一电磁阀连接的氧处理装置对冷却气进行燃烧、再换热冷却(换热后温度＜130℃)，以期实现降低气体的氧含量目的；当氧含量介于2～5％时，通过第二电磁阀连接的补气装置，从外部氮气管网输入氮气，实现稀释冷却气中氧含量，同时实现调整总压力的目的。

作为优选，所述DRI冷却炉包括进料口、与进料口连接的下料段和冷却段，所述冷却段的侧上方设有与排风环道相通的排风管，实现换热后热气通过排风管能够进入沉降室，冷却段内设有冷料床，冷料床通过支撑装置支撑，冷却段的下端设有冷却风进入的进风口；热料通过进料口进入冷却段，落入到冷料床上，在冷料床上的热料进一步热交换后从排料口排出，在热料下落的过程中，冷却风自下向上与热料进行热交换后通过排风管排出。

作为优选，所述冷却床为类栅栏式篦板钢结构，材质特点为耐热耐磨；栅栏式篦板便于氮气自下而上运行；冷却效果好，后续冷料排料设备选型成本低，便于冷料的输送。

循环冷却烟气中氧含量要求控制在2％以下，以避免冷却气中氧含量过高，在DRI冷却炉中对热DRI造成二次氧化，使DRI中金属铁重新生成FeO，降低了DRI金属化率，并对后续DRI的熔炼工艺能耗造成影响，增加了熔炼系统的焦炭耗量和电耗。当氧含量较高时，可通过第一电磁阀连接的氧处理装置对冷却气进行燃烧、再换热冷却(换热后温度＜130℃)，以期实现降低气体的氧含量目的；当氧含量介于2～5％时，可通过第二电磁阀连接的补气装置，从外部氮气管网输入氮气，实现稀释冷却气中氧含量，同时实现调整总压力的目的。

1000℃左右的热DRI料在冷却装置中自上而下运行，冷却用烟气自下而上运行，在冷却床上进行强制换热，冷却床为类栅栏式篦板钢结构，材质特点为耐热耐磨；栅栏式篦板便于氮气自下而上运行；由于冷却效果好，后续冷料排料设备选型成本较低，便于冷料的输送。

有益效果：本发明的转底炉联合余热回收系统，具有以下优点：

(1)同时实现了对转底炉工艺产生的高温烟气和热料进行余热回收，净化后的部分低温烟气可自循环，作为冷却介质，送入热DRI冷却炉中，对热料进行换热降温，冷却介质来源方便，运行成本低；

(2)在热DRI冷却炉对热料进行换热的低温循环烟气，通过管路并入转底炉主烟道与沉降室入口的联通管中，利用转底炉主烟道高温烟气的一次除尘、二次除尘、布袋除尘器进行净化，减少了单独利用氮气循环冷却情况下的除尘、净化设备投资；

(3)在热DRI冷却炉对热料进行换热的低温循环烟气，并入转底炉主烟道与沉降室入口的联通管中，利用转底炉主烟道高温烟气的余热锅炉和汽轮机发电设施，减少了单独利用氮气循环冷却情况下的余热回收和发电、并网设备的投资；

(4)在热DRI冷却炉对热料进行换热的低温循环烟气，由烟气流量调节装置控制流量，以满足冷却炉对低温循环烟气冷却强度要求；通过对烟气残氧分析和氧处理装置，可有效避免了低温烟气中残氧对热料的二次氧化；

(5)在烟气量较不稳定时，通过补氮和调压装置与外部氮气管网连接，输入氮气冷却热DRI冷却炉中的热料，并在与主烟道相连的高温烟气除尘、净化及余热回收发电设施中实施除尘、净化和余热发电。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为DRI冷却炉的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的一种转底炉联合余热回收系统，包括与转底炉1顶端连接的沉降室3和与转底炉1底端连接的DRI冷却炉2，所述沉降室3通过沉降管4与余热锅炉5连接，余热锅炉5内的烟气进入空气换热器6中，空气换热器6中的烟气进过布袋除尘器7进入引风机8中，引风机8的烟气进入排烟烟囱9；排烟烟囱通过管道与高压风机12连接，在高压风机12与排烟烟囱9之间的管道上依次设有氧检测装置、氧处理装置10和补气装置11，高压风机12吸入的冷却风进入DRI冷却炉2的底端，与DRI冷却炉2内的热料进行换热，换热的气体通过管道进入沉降室3。

在本发明中，所述余热锅炉5内换热后的水蒸气送入汽轮机5-1中，汽轮机5-1与发电机组5-2连接，汽轮机5-1中冷却的水进入冷疑器5-3中，冷疑器5-3中的冷凝水进入冷凝塔5-5中，冷凝塔5-5通过冷却泵5-6将冷凝水送入到冷凝器5-3中，冷凝器5-3通过动力泵5-4将冷凝水送入余热锅炉5中。

在本发明中，所述氧处理装置10与高压风机12之间设有第一电磁阀，补气装置11与高压风机12之间设有第二电磁阀，第一电磁阀与第二电磁阀与控制器连接，通过控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀，使得高压风机12吸入的气体氧含量在2％以下；当氧含量超过5％时，通过第一电磁阀连接的氧处理装置对冷却气进行燃烧、再换热冷却；当氧含量介于2～5％时，通过第二电磁阀连接的补气装置，从外部氮气管网输入氮气将氧进行稀释。

在本发明中，所述DRI冷却炉包括进料口21、与进料口21连接的下料段和冷却段，所述冷却段的侧方设有与排风环道24相通的排风管，换热后热气通过排风管进入沉降室3，冷却段内设有冷料床23，冷却床23为类栅栏式篦板钢结构，冷料床23通过支撑装置支撑，冷却段的下端设有冷却风进入的进风口；热料通过进料口进入冷却段，落入到冷料床23上，在冷料床上的热料进一步热交换后从排料口22排出，在热料下落的过程中，冷却风自下向上与热料进行热交换后通过排风管排出。

本发明在使用时，转底炉1中的高温烟气通过管道进入沉降室3，经过沉降管4后进入余热锅炉5中，与余热锅炉5中的循环水换热，在余热锅炉5中产生水蒸气，水蒸气进入汽轮机中发电，余热锅炉5中换热后的高温烟气进入控制换热器，对空气换热器6中的冷助燃空气加热成热助燃空气，使得高温烟气的温度降至160℃以下，烟气进过布袋除尘器7除尘后进入排烟烟囱9，排烟烟囱9中的烟气一部分经过管道通过高压风机12进入DRI冷却炉2对热料进行换热，换热后的气体通过管道进入沉降室3。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种转底炉联合余热回收系统，其特征在于：包括与转底炉顶端连接的沉降室和与转底炉底端连接的DRI冷却炉，所述沉降室通过沉降管与余热锅炉连接，余热锅炉内的烟气进入空气换热器中，空气换热器中的烟气经布袋除尘器进入引风机中，引风机的烟气进入排烟烟囱；排烟烟囱通过管道与高压风机连接，在高压风机与排烟烟囱之间的管道上依次设有氧检测装置、氧处理装置和补气装置，高压风机吸入的冷却风进入DRI冷却炉的底端，与DRI冷却炉内的热料进行换热，换热的气体通过管道进入沉降室。

2.根据权利要求1所述的转底炉联合余热回收系统，其特征在于：所述余热锅炉内换热后的水蒸气送入汽轮机中，汽轮机中冷却的水进入冷疑器中，冷凝器通过动力泵将冷凝水送入余热锅炉中。

3.根据权利要求1所述的转底炉联合余热回收系统，其特征在于：所述氧处理装置与高压风机之间设有第一电磁阀，补气装置与高压风机之间设有第二电磁阀，第一电磁阀与第二电磁阀与控制器连接，通过控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀，使得高压风机吸入的气体氧含量要求控制在2％以下；当氧含量超过5％时，通过第一电磁阀连接的氧处理装置对冷却气进行燃烧、再换热冷却；当氧含量介于2～5％时，通过第二电磁阀连接的补气装置，从外部氮气管网输入氮气。

4.根据权利要求1所述的转底炉联合余热回收系统，其特征在于：所述DRI冷却炉包括进料口、与进料口连接的下料段和冷却段，所述冷却段的侧上方设有与排风环道相通的排风管，实现换热后热气通过排风管能够进入沉降室，冷却段内设有冷料床，冷料床通过支撑装置支撑，冷却段的下端设有冷却风进入的进风口；热料通过进料口进入冷却段，落入到冷料床上，在冷料床上的热料进一步热交换后从排料口排出，在热料下落的过程中，冷却风自下向上与热料进行热交换后通过排风管排出。

5.根据权利要求4所述的转底炉联合余热回收系统，其特征在于：所述冷却床为类栅栏式篦板钢结构。