CN105971907A - 一种抽风装置及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抽风装置及驱动方法，涉及钢铁烧结冶炼技术领域，用于在利用废气余热驱动烧结主抽风机时，使烧结主抽风机更加稳定的保持在正常工作状态，并减少烧结设备产生的废气中能量的浪费。所述抽风装置包括：用于吸收废气余热并生成蒸汽的蒸汽生成装置，与该蒸汽生成装置的蒸汽出口相连汽轮机，与该汽轮机的动力输出轴相连电机，以及可以与电机转轴相连的抽风机；其中，所述电机与电网电连接，且电机的输出轴与抽风机的转轴相连。所述抽风装置驱动方法用于驱动上述技术方案所提的抽风装置。本发明提供的抽风装置及驱动方法用于抽取烧结设备产生的废气。

Description

一种抽风装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及钢铁烧结冶炼技术领域，尤其涉及一种抽风装置及驱动方法。

背景技术

在进行高炉炼铁时，需要先对选矿后的到的精矿粉烧结制块，使精矿粉形成满足高炉工作要求的块状人造富矿，以供炼铁高炉使用。

由于钢铁烧结工序的耗能较高，且在钢铁烧结工序的总能耗中，大约有50％的热能伴随着烧结机烟气和冷却机废气以废气余热的方式排出烧结机，因此，为了避免热能的浪费，需要对钢铁烧结工序中的废气余热进行回收利用。在现有技术中，对钢铁烧结工序的废气余热进行回收时，通常利用废气余热驱动烧结主抽风机，其具体过程包括：通过废气余热对余热锅炉进行加热，以产生水蒸气，再使用蒸汽驱动汽轮机转动，汽轮机与烧结主抽风机直接相连，以实现汽轮机代替电动机驱动烧结主抽风机工作。

然而在生产的不同阶段，废气的含热量并不相同，这会导致汽轮机的转速不稳定。当废气中的含热量过低时，汽轮机的转速较小，无法为烧结主抽风机提供足够的动力，这时烧结主抽风机无法正常工作。而当废气中的含热量过高时，废气中所含的能量会大于烧结主抽风机实际需要的能量，这会导致其中一部分能量无法得到合理的利用；可见，上述废气余热利用方式难以使烧结主抽风机稳定保持在正常工作状态，并容易导致烧结设备产生的废气中能量的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结主抽风机驱动装置和驱动方法，用于在利用废气余热驱动烧结主抽风机时，使烧结主抽风机更加稳定的保持在正常工作状态，并减少烧结设备产生的废气中能量的浪费。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种抽风装置，该抽风装置适用于烧结设备，该抽风装置包括：

蒸汽生成装置，所述蒸汽生成装置用于吸收所述烧结设备产生的废气余热，并生成蒸汽；

汽轮机，所述汽轮机的蒸汽入口与所述蒸汽生成装置的蒸汽出口相连；

电机，所述电机的输出轴通过传动装置与所述汽轮机的动力输出轴相连，且所述电机与电网电连接；

抽风机，所述抽风机的转轴与所述电机的输出轴相连，且所述抽风机的转轴在所述电机的输出轴的带动下绕自身轴心线转动。

基于上述抽风装置的技术方案，本发明的第二方面提供一种抽风装置的驱动方法，该抽风装置的驱动方法包括：

步骤100：通过所述蒸汽生成装置收集所述烧结设备产生的废气余热，并利用所述废气余热生成蒸汽；

步骤200：将所述蒸汽通入所述汽轮机，利用所述蒸汽驱动所述汽轮机转动；

步骤300：所述汽轮机转动时，所述汽轮带动所述电机的输出轴与所述抽风机的转轴转动，所述电机作为发电机向电网输出电能；当所述汽轮机无法驱动所述抽风机满载工作时，所述电机从所述电网接收电能，所述电机作为电动机，与所述汽轮机共同驱动所述抽风机满载工作。

与现有技术相比，本发明提供的抽风装置的有益效果为：

本发明提供的抽风装置中，利用废气余热生成蒸汽并驱动汽轮机，汽轮机带动风轮机的转轴转动，以抽取烧结设备中产生的废气，由于抽风装置中设置有电机，电机的输出轴通过传动装置与汽轮机的动力输出轴相连，且电机与电网电连接，这样汽轮机可以同时带动抽风机的转轴和电机的输出轴转动，从而在抽风机抽取烧结设备中产生的废气的同时，还可以使电机向电网供电，以使废气中所含的热能得到充分的利用。而当蒸汽生成装置产生的蒸汽不足以推动汽轮机产生足够的动力时，电机从电网获取电能，此时，可以通过汽轮机和电机共同驱动风机转动，以使抽风机工作状态稳定；可见，上述抽风装置能够更加合理的利用烧结设备产生的废气余热，使抽风机更加稳定的保持在正常工作状态，并能够减少烧结设备产生的废气中能量的浪费。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中抽风装置的安装示意图；

图2为本发明实施例中抽风装置的安装示意图；

图3为本发明实施例中抽风装置驱动方法流程图；

附图标记：

1-蒸汽生成装置， 2-汽轮机，

3-电机， 4-抽风机，

5-传动装置， 6-联轴器。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的抽风装置及驱动方法进行详细描述。

请参阅图2，本发明实施例提供的抽风装置包括蒸汽生成装置1、汽轮机2、电机3和抽风机4，其中，汽轮机2的蒸汽入口与蒸汽生成装置1的蒸汽出口相连，蒸汽生成装置1用于吸收烧结设备产生的废气余热，并生成蒸汽，汽轮机2在从蒸汽生成装置1的蒸汽出口排出的蒸汽驱动下转动；电机3的输出轴通过传动装置5与汽轮机2的动力输出轴相连，且电机3的导线接与电网电连接；抽风机4的转轴与电机3的输出轴相连，且电机3的输出轴带动抽风机4的转轴绕自身轴心线转动。

具体实施时，汽轮机2的蒸汽入口通过输气管道与蒸汽生成装置1的蒸汽出口相连；蒸汽生成装置1包括废气入口和废气出口，蒸汽生成装置1的废气入口与烧结设备的废气排放口相连，蒸汽生成装置1的废气出口与抽风机4的进风口相连；风机4工作后，在风机4的带动下，废气从蒸汽生成装置1的废气入口进入蒸汽生成装置1，蒸汽生成装置1吸收烧结设备产生的废气余热后产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机2中以驱动汽轮机2，汽轮机2最终带动风机4工作；同时废气从蒸汽生成装置1的废气出口排出后进入风机4的进风口，废气最终从风机4的出风口排出。

具体的，在本发明实施例中，蒸汽生成装置1包括余热锅炉，烧结设备包括烧结机和环冷机，余热锅炉的废气接收口分别与烧结设备的烧结机废气排放口以及烧结设备中环冷机的废气排放口相连。由于同步电机的发电性能较好，在本发明实施例中，电机3优选为同步电机，电机3可以通过导线直接同电网相连，也可以通过电流转换装置与电网相连，且该电网可以是城市公共交流电网，也可以是工厂内的区域电网，并且，抽风机4的转轴可以与电机3的输出轴直接相连，也可以通过联轴器6等传动装置与电机3的输出轴间接相连。

通过上述实施例提供的抽风装置的具体实施过程可知，与现有技术相比，本发明实施例提供的抽风装置的有益效果为：

本发明提供的抽风装置中，利用废气余热生成蒸汽并驱动汽轮机2，汽轮机2带动风轮机的转轴转动，以抽取烧结设备中产生的废气，由于抽风装置中设置有电机3，电机3的输出轴通过传动装置5与汽轮机2的动力输出轴相连，且电机3与电网电连接，这样可以使汽轮机2同时带动抽风机4的转轴和电机3的输出轴转动，从而在抽风机4抽取烧结设备中产生的废气的同时，还可以使电机3向电网供电，以使废气中所含的热能得到充分的利用。而当蒸汽生成装置1产生的蒸汽不足以推动汽轮机2产生足够的动力时，电机3从电网获取电能，此时，可以通过汽轮机2和电机3共同驱动风机转动，以使抽风机4工作状态稳定；可见，使用上述抽风装置抽取烧结设备中产生的废气时，抽风机4能够更加稳定的保持在正常工作状态，并能够减少烧结工序产生的废气中能量的浪费。

在本发明实施例中，汽轮机2为定转式汽轮机2，传动装置5包括变速器，汽轮机2的动力输出轴通过变速器与电机3的输出轴相连。其中，定转式汽轮机是指当通入汽轮机2中的蒸汽压力高于预定值时，汽轮机2的动力输出轴的转速恒定。通过使用定转式汽轮机2，可以在蒸汽产生的热足够时，使汽轮机2的动力输出轴的转速稳定，并防止由于蒸汽压力过大而导致电机3和抽风机4的转速过快，以使抽风装置稳定工作。由于在具体实施时，电机3产生的交流电频率应当与电网中的交流电频率同步，因此电机3的输出轴的额定转速通常是恒定的，而汽轮机2的动力输出轴的工作转速通常大于电机3的输出轴的额定工作转速；这样，可以通过使用变速器来改变汽轮机2的最终输出转速，以使汽轮机2与电机3相匹配，并使汽轮机2的最终输出转速与电机3的输出轴的额定转速相等。同样的，电机3的输出轴与抽风机4的转轴也可以通过变速器相连，这样可以根据实际生产的需要配置不同型号的抽风机4。

为了对抽风装置进行有效的控制，在本发明实施例中，抽风装置还包括配电控制装置，配电控制装置分别与汽轮机2、电机3以及抽风机4电连接。具体的，配电控制装置包括中央控制单元、设置在抽风机4上的抽风机4转速传感器、以及设置在蒸汽生成装置1的蒸汽出口的压力检测装置；抽风机4转速传感器、压力检测装置均与所述中央控制单元信号连接。这样，在抽风装置实际工作时，可以通过配电控制装置实时检测抽风机4的转速和进入蒸汽机中的蒸汽压力，从而对抽风装置进行合理、准确的控制。

根据实验表明，在一个每小时烧结矿约53t的烧结装置中，通过采用本发明实施例中提供的抽风装置抽取烧结设备中产生的废气，在保证抽风机4正常工作的同时，电机3每小时平均可以发电约1100kwh/h，每吨烧结矿平均电耗下降至25kwh/t。而在传统的带动抽风机4的方式中，如果仅使用电动机带动抽风机4，每吨烧结矿平均电耗量为46kwh/t；可见，使用本发明实施例提供的抽风装置可节省电耗21kwh/t，按年产200x104t/年计，则每年年节省电耗为：200×10⁴t/年×21kwh/t＝4.2×10⁷kwh/年

而与仅由汽轮机2带动抽风机4的方式相比较，本实施例提供的抽风装置每年可以创造电能：

1100kwh/h×24h/天×330天/年≈8.7×106kwh/年。

请参阅图3，在本发明实例中，还提供了一种抽风装置驱动方法，用于对上述实施例中的抽风装置进行驱动，该抽风装置的驱动方法包括：

步骤100：通过抽风装置的蒸汽生成装置1收集烧结设备产生的废气余热，并利用废气余热生成蒸汽；

步骤200：将蒸汽通入抽风装置的汽轮机2，利用蒸汽驱动汽轮机2转动；

步骤300：汽轮机2转动时，汽轮机2带动同步电机3的输出轴与抽风机4的转轴转动，电机3作为发电机3向所述电网输出电能。当汽轮机2无法驱动抽风机4满载工作时，电机3从电网接收电能，电机3作为电动机，与汽轮机2共同驱动抽风机4满载工作。

上述实施例提供的抽风装置驱动方法的有益效果同本发明实施例提供的抽风装置的有益效果相同，在此不做赘述。

在本发明实施例中，汽轮机2为定转式汽轮机2，传动装置5包括变速器，抽风装置的驱动方法还包括，通过变速器调节汽轮机2的最终输出转速，使汽轮机2的最终输出转速与电机3的输出轴的额定转速相等。由于在具体实施时，电机3产生的交流电频率应当与电网中的交流电频率同步，因此电机3的输出轴的额定转速通常是恒定的，而汽轮机2的动力输出轴的工作转速通常大于电机3的输出轴的额定工作转速；这样，可以通过使用变速器来改变汽轮机2的最终输出转速，以使汽轮机2与电机3相匹配，并使汽轮机2的最终输出转速与电机3的输出轴的额定转速相等；这可以使汽轮机2的选用不受电机3的限制，从而可以根据实际生产需要来选用汽轮机2。

在本发明实施例中，抽风装置还包括配电控制装置，且配电控制装置包括中央控制单元、与抽风机4相连的风机转速传感器、以及与蒸汽生成装置1相连的压力检测装置；在本发明实施例中，抽风装置驱动方法还包括：

步骤301：获取汽轮机2正常工作所需的最小蒸汽压力，以及抽风机4满载工作时，抽风机4的转轴的满载工作转速；

步骤302：检测蒸汽生成装置1的蒸汽出口的实际蒸汽压力和抽风机4的转轴的实际转速，当实际蒸汽压力不小于最小蒸汽压力，且抽风机4的实际转速等于满载工作转速时，中央控制系统控制电机3向电网输送电能；当实际蒸汽压力小于最小蒸汽压力时，电机3从电网接收电能。

在上述实施例中，通过检测蒸汽生成装置1的蒸汽出口的实际蒸汽压力，以及检测抽风机4的转轴的实际转速，可以较为准确的获得抽风装置的实际工作状态。而通过在实际蒸汽压力不小于最小蒸汽压力，且抽风装置的实际转速等于满载工作转速时，才使中央控制系统控制电机3向电网输送电能，这样可以在电机3的输出轴转动稳定后，再使电机3向电网输送电能，以保证电流的稳定。而且，在本发明实施例中，配电控制装置还可以用于调整电流，以使电机3产生的电流进一步符合电网的要求，避免由于电流不符合要求而发生事故。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种抽风装置，所述抽风装置适用于烧结设备，其特征在于，所述抽风装置包括：

蒸汽生成装置，所述蒸汽生成装置用于吸收所述烧结设备产生的废气余热，并生成蒸汽；

汽轮机，所述汽轮机的蒸汽入口与所述蒸汽生成装置的蒸汽出口相连；

电机，所述电机的输出轴通过传动装置与所述汽轮机的动力输出轴相连，且所述电机与电网电连接；

抽风机，所述抽风机的转轴与所述电机的输出轴相连，且所述抽风机的转轴在所述电机的输出轴的带动下绕自身轴心线转动。

2.根据权利要求1所述的抽风装置，其特征在于，所述电机为同步电机。

3.根据权利要求1所述的抽风装置，其特征在于，所述气轮机为定转式汽轮机，所述传动装置包括变速器，所述汽轮机的动力输出轴通过所述变速器与所述电机的输出轴相连。

4.根据权利要求1所述的抽风装置，其特征在于，所述蒸汽生成装置包括余热锅炉；所述余热锅炉的废气接收口分别与所述烧结设备的烧结机废气排放口以及所述烧结设备中环冷机的废气排放口相连。

5.根据权利要求1所述的抽风装置，其特征在于，所述抽风装置包括配电控制装置，所述配电控制装置分别与所述汽轮机、所述电机以及所述抽风机电连接。

6.根据权利要求5所述的抽风装置，其特征在于，所述配电控制装置包括中央控制单元、设置在所述抽风机上的抽风机转速传感器、以及设置在所述蒸汽生成装置的蒸汽出口的压力检测装置；所述抽风机转速传感器、所述压力检测装置均与所述中央控制单元信号连接。

7.一种抽风装置的驱动方法，其特征在于，所述抽风装置的驱动方法包括：

步骤100：通过抽风装置的蒸汽生成装置收集烧结设备产生的废气余热，并利用所述废气余热生成蒸汽；

步骤200：将所述蒸汽通入抽风装置的汽轮机，利用所述蒸汽驱动所述汽轮机转动；

步骤300：所述汽轮机转动时，所述汽轮机带动所述电机的输出轴与所述抽风机的转轴转动，所述电机作为发电机向电网输出电能；当所述汽轮机无法驱动所述抽风机满载工作时，所述电机从所述电网接收电能，所述电机作为电动机，与所述汽轮机共同驱动所述抽风机满载工作。

8.根据权利要求7所述的抽风装置的驱动方法，其特征在于，所述汽轮机为定转式汽轮机，所述传动装置包括变速器；所述抽风装置的驱动方法还包括：通过所述变速器调节所述汽轮机的最终输出转速，使所述汽轮机的最终输出转速与所述电机的输出轴的额定转速相等。

9.根据权利要求8所述的抽风装置的驱动方法，其特征在于，所述抽风装置还包括配电控制装置，所述配电控制装置包括中央控制单元、与所述抽风机相连的风机转速传感器、以及与所述蒸汽生成装置相连的压力检测装置；所述步骤300包括：

步骤301：获取所述汽轮机正常工作所需的最小蒸汽压力，以及所述抽风机满载工作时，所述抽风机的转轴的满载工作转速；

步骤302：检测所述蒸汽生成装置的蒸汽出口的实际蒸汽压力和抽风机的转轴的实际转速，当所述实际蒸汽压力不小于所述最小蒸汽压力，且所述抽风机的实际转速等于所述满载工作转速时，所述中央控制系统控制所述电机向所述电网输送电能；当所述实际蒸汽压力小于所述最小蒸汽压力时，所述电机从所述电网接收电能。