CN106482530A - 一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法 - Google Patents

Abstract

一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法，将烧结矿料破碎后从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带送入多罐式显热回收组件，多罐式显热回收组件将烧结矿料按矿料粒径大小进行筛选后送入不同的竖罐冷却装置，烧结矿料经过均匀布料后在竖罐冷却装置内匀速降落，在降落过程中与吹风装置进行吹风热交换，在吹风热交换过程中被升温的热风从各个竖罐冷却装置内的管路排出，汇集后经过除尘装置再进入显热回收装置，显热回收后的低温废气经过气体循环组件再次送入竖罐冷却装置内部下方的吹风装置，实现了显热回收及气体循环利用。本发明适用于各种钢铁冶金生产的烧结矿显热回收领域。

Description

一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法

技术领域

本发明涉及一种显热回收装置及显热回收方法，尤其涉及一种应用于钢铁冶金生产领域中的对高温块状物料的多罐组合方式回收烧结矿显热的显热回收装置和显热回收方法。

背景技术

目前，在我国各家钢铁冶金企业中，广泛使用到了一种烧结矿来作为高炉炼铁的主要炉料，这种烧结矿约占入炉铁料总量的70％以上，据统计，仅在2014年全国的烧结矿产量约8.5亿吨。而烧结工序的能耗占钢铁生产总能耗的12％左右，其中烧结废气余热约占4％，烧结矿显热约占8％，所以合理回收利用烧结工序中的余热资源，特别是烧结矿的显热资源是是整个钢铁企业节能减排工作的重中之重。

显热是指物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，显热也是余热的一种形式，而烧结矿的显热资源是指在传统烧结工艺中，被高温加热至红热的烧结矿经过烧结台车的运输从台车的尾端落入烧结矿仓，经单辊破碎后，进入环式或带式冷却机，在冷却风机的作用下，热矿由600～800℃降至150℃以下，破碎分级后经输送皮带送往高炉利用，在此过程中产生的热资源即为烧结矿的显热资源。

现有技术下的烧结矿的冷却过程产生的低温废气，其主要利用的显热资源方式有余热锅炉及动力回收、热风烧结回收、热风点火助燃回收、预热原料回收等方式，但国内由于技术水平所限，其总体余热利用率不足30％，而在国外这个比例高达50～80％以上，个中差距不言而喻，所以烧结工序余热回收潜力依然很大。

经过现场操作工人的反馈以及各个采样设备的长期记录和分析，现有技术下的烧结矿传统的鼓风式环冷或带冷工艺的显热回收效率不高，总体余热利用率不足，其主要是由于存在了如下的缺点：

(1)台车在移动过程中进行鼓风或抽风，台车与风箱之间的密封问题难以解决，一般漏风率达20％以上，甚至高达50％，大量的显热从这里被浪费掉；

(2)冷却机两端由于不能密封而掺入了大量自然风，由于自然风是不经过烧结料层的，因此不仅加大了风机的功率和耗电量，而且大大的降低了加热后的烟气温度，在烧结矿温度750℃的条件下，烟气温度一般只有250～350℃，而且冷却机只有前部三分之一的风箱抽的烟气能达到250～350℃，后部风箱抽出的烟气更是由于温度太低而变得直接无法利用，因此，目前每吨烧结矿冷却时从烟气中回收的热量只占烟气中总热量的20～30％。

(3)现有技术的带式冷却机或是环形冷却机，存在有其平均占地面积及体积庞大、投资高、能耗大、区域扬尘大、设备维护工作量大等缺点。因此，烧结矿的现有冷却工艺及由此带来区域性扬尘和余热利用率低的问题，始终是钢铁生产余热利用和环境治理的难点。

另外，随着国家日益重视环保，以及新环保法实施的背景下，烧结区域的节能减排，已成为钢铁企业低温余热利用和废气治理的重点和难点。因此，立足高温烧结矿，开展显热回收、废气减排和粉尘削减，对于钢铁企业，具有重要意义。

近年来，现有技术针对现有烧结矿环冷/带冷机存在着漏风率高、粉尘污染严重、废气量大、热废气品位低和余热资源回收率低等问题，先后开展了竖式炉(竖罐、立罐)密闭热交换装置、工艺和设备方面的研究，也有不少专利是针对烧结矿的显热回收领域，但这些专利或多或少存在一定的缺陷，具体如下：

公开号CN103954139A的中国专利，公开了一种烧结余能发电系统，其技术特征在于将低温烧结废气用作高温烧结矿的冷却气体，换热后的获得的高温气体用于余热发电。但技术难以工程应用的原因在于：

(1)烧结废气量大，气料比(气体量与烧结矿质量之比)过大后，换热后气体升温有限，难以满足后续余热发电系统对烟温的要求；

(2)来自主抽烟道的烧结废气负压高达15000Pa，再升压克服竖炉内料层阻力，对风机提出了非常苛刻的要求，造成风机功率剧增；

(3)烧结废气中SO₂浓度高，并含有SO₃、HCl、HF等腐蚀性成分，未经处理直接进入余热锅炉，会带来严重的设备腐蚀。

公开号CN102588933A的中国专利，公开了一种在一体化炉膛内，直接利用高温烧结矿料的显热产生蒸汽的系统及方法，该发明的缺点是烧结矿颗粒粗大、密度大、温度高，对一体化装置承重、材质、磨损要求高，同时固液间接换热效率低，难以满足烧结矿快速冷却的生产要求。

公开号CN103424001A的中国专利，公开了一种高温物料竖式冷却机及余热利用系统，其圆筒状机体下部为冷风输入段，中部为冷却段，上部为物料输入段，在冷却段内，通过抽风和鼓风相结合的方式冷却物料。其缺点在于机体内设置复杂结构件，阻碍高温烧结矿物流，而热矿未经破碎直接冷却，换热时间长，同时机体内冷却采取水冷壁的间接换热结构，换热效率低，所产生的蒸汽难以满足余热发电的要求。

公开号CN 103234358A的中国专利，公开了一种炉式冷却烧结矿余热高效回收的矿料系统，其特征在于经单辊破碎后，高温振动筛筛下热粉矿通过溜槽进入环冷系统，筛上热矿被运竖式冷却炉进行显热回收。该发明的特点在于需现有环冷机作为备用切换系统，即，需要环冷和竖冷两套系统互为备用。这对于很多场地狭窄的现有烧结机系统，难以适用。

而公开号CN201320814676.5、CN201220491407.5、CN201120551802.3、CN201320185309.3、CN201310127744.5、CN201310127719.7的中国专利，所涉及的烧结矿竖冷装置，均为热烧结矿破碎后，直接进入同一台竖罐内，由此会带来如下问题：

(1)烧结矿大小不一，冷却所需时间各异，在相同的气料比之下，冷却过程不均匀，内部未冷却完全的大块，被排出系统后容易烧坏冷矿转运皮带；

(2)过小和过大的烧结矿颗粒在竖炉内下行过程中，易形成密实的级配结构，甚至会再次烧结，造成料层阻力过大，循环冷却风系统必须选择高压风机，继而造成竖罐冷却过程能耗过大，违背了竖冷工艺节能的初衷；

(3)在竖罐内发生料层热烧结、布料/出料故障时，单一竖罐的作业方式，会造成整个系统的停运；

(4)单一竖罐承接热矿进行冷却，会造成竖罐料层较高、占地较大，这将给布料、出料、布风、出风设备的选型和设计带来挑战。

综上所述，现有技术下的烧结矿的余热回收装置及回收方法，或多或少均存在些许不足之处，故现在迫切需要一种新型的烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法，能弥补现有的环冷机或带冷机回收烧结矿显(余)热的缺点，以及能弥补现有的竖冷回收烧结矿显热装置和工艺方法的不足。

发明内容

为了解决现有技术下的烧结矿的余热回收装置及回收方法的不足之处，弥补现有的环冷机或带冷机回收烧结矿显(余)热的缺点及针对现有的竖冷回收烧结矿显热装置和工艺方法的不足，本发明提供了一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法，能解决现有技术下存在的各种问题，并实现烧结矿显热的高效回收，且冷却过程污染物的近乎零排放。

本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法，其具体结构和显热回收工艺如下所述：

一种烧结矿用多罐式显热回收装置，包括设置在烧结机台车落料端处的内部设置有烧结矿料破碎装置的烧结矿储仓，其特征在于：

所述的烧结矿储仓用于存放从烧结机台车落料端处落入烧结矿储仓并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置破碎的烧结矿料，烧结矿料被破碎后从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带送入后续的多罐式显热回收组件；

烧结矿储仓的作用是储存破碎后的烧结矿料，控制后续的筛分、罐顶均匀布料和竖式冷却的节奏，为减少散热，烧结矿储仓需进行保温处理。

所述的多罐式显热回收组件将破碎后的烧结矿料按矿料粒径大小进行筛选后送入不同的竖罐冷却装置，不同粒径的烧结矿料经过竖罐冷却装置内部上方设置的布料装置均匀布料后，烧结矿料在竖罐冷却装置内匀速降落，在降落过程中，与设置在竖罐冷却装置内部下方的吹风装置进行吹风热交换，烧结矿料被逐渐冷却至一定温度后，经由罐底出料装置排出罐体，在这吹风热交换过程中，将被升温的热风从各个竖罐冷却装置内的管路排出，汇集后经过除尘装置再进入显热回收装置，显热回收后的低温废气进入气体循环组件再次送入竖罐冷却装置内部下方的吹风装置，实现了显热回收及气体循环利用。

根据本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其特征在于，所述的多罐式显热回收组件包括细粒径料筛分装置、中粒径料筛分装置、落矿漏斗、灌顶布料装置、细粒径料用竖罐冷却装置、中粒径料用竖罐冷却装置、粗粒径料用竖罐冷却装置、竖罐用冷却风布风装置、罐底出料装置、热风回收管道、第一除尘器和显热回收装置、其中，细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置按出料方向顺序设置在烧结矿输送带上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选后分别通过各自的落矿漏斗落入细粒径料用竖罐冷却装置和中粒径料用竖罐冷却装置，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有灌顶布料装置，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置对匀速降落的烧结矿料吹风，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道，汇集后送入第一除尘器除尘，最后再进入显热回收装置进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置排出罐体。

根据本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其特征在于，所述的气体循环组件包括第二除尘器、废气回收管路、废气再利用管路、废气循环风机、外部自然空气调节阀和风量调节装置，其中，第二除尘器通过废气回收管路与多罐式显热回收组件的显热回收装置连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路进入废气循环风机，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置，实现了气体循环利用，而风量调节装置则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

一种烧结矿用显热回收方法，基于上述的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其具体步骤如下：

1)烧结矿料从烧结机台车落料端处落入烧结矿储仓并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置破碎，破碎后的烧结矿料从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带送入后续的多罐式显热回收组件；

2)多罐式显热回收组件的细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置按出料方向顺序设置在烧结矿输送带上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选后分别通过各自的落矿漏斗落入细粒径料用竖罐冷却装置和中粒径料用竖罐冷却装置，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有灌顶布料装置，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置对匀速降落的烧结矿料吹风，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道，汇集后送入第一除尘器除尘，最后再进入显热回收装置进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置排出罐体；

3)气体循环组件的第二除尘器通过废气回收管路与多罐式显热回收组件的显热回收装置连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路进入废气循环风机，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置，实现了气体循环利用，而风量调节装置则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

根据本发明的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的烧结矿料破碎装置为内置于烧结矿储仓内的单辊式破碎机，可通过调节颚板与圆辊之间的间隙，控制被粉碎后的烧结矿的粒径及破碎速度，一般设置破碎后粒径l00～150mm，其中优选的粒径是120mm。

此处设计目的在于，烧结矿料破碎装置内置于烧结矿储仓，以减少显热损失，被粉碎后的烧结矿料的粒径及破碎速度均可调节，以满足烧结机生产节奏，而优选参数则为显热回收利用率的综合考量。

根据本发明的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置为棒条筛、格筛、振动筛或滚筛的一种，其中，优选的是振动筛，该振动筛为1～7级筛网孔径由小依次变大的筛分装置，筛网孔径为20～100mm，细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置的筛网孔径分别为20mm和50mm，即烧结矿料被筛分成粒径小于20mm的经落矿漏斗进入细粒径料用竖罐冷却装置，粒径20～50mm的经落矿漏斗进入中粒径料用竖罐冷却装置而粒径大于50mm的则被视为粗粒径料，经落矿漏斗进入粗粒径料用竖罐冷却装置，应注意，细粒径料用竖罐冷却装置的高度取2～5m，烧结矿料停留时间取60～150min,气料比取500～1500m³/每吨烧结矿，布风压力为800～1500Pa/m，而中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置的高度取3～8m，烧结矿料停留时间取90～240min,气料比取800～2000m³/每吨烧结矿，布风压力为500～1000Pa/m。

根据本发明的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的细粒径料用竖罐冷却装置、中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置可为同类型的1～4只串联组合，即，按烧结矿料粒径大小可顺序串联设置1～4只的细粒径料用竖罐冷却装置、中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置。

具体实施时，细粒径料用竖罐冷却装置、中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置可进行1～4只的串联设置，即竖罐冷却装置的总数在3～12只内可自由变换，优选的是各2只，即，共6只就可以满足绝大部分的需求。

竖罐冷却装置为冷却风和烧结矿料逆向充分换热的封闭式容器，既要确保烧结矿料均匀冷却获得合格的烧结矿，又要控制循环冷风风量以回收较高品位的显热。这就需要罐顶布料装置、竖罐用冷却风布风装置、罐底出料装置和气体循环组件等设备联锁控制，且各个竖罐冷却装置的罐体需进行耐温、耐磨、耐蚀、抗高温变形的特殊设计。

灌顶布料装置可采取料钟式或旋转布料式，目的是均匀布料，使罐内矿料在下降过程中始终保持表面均匀，避免底部循环风沿炉内上行时出现短路。

竖罐用冷却风布风装置的布风量(气料比)和布风压力，根据罐内物料粒度、料层高度、物料停留时间、出料温度等技术参数而定。一般而言，物料粒度越小、料层越高，料层阻力就越大，所需的布风压力也就越大；而出风温度越低、物料停留时间越短，所需布风量(气料比)也越大。

罐底出料装置应具有锁气密封装置，确保罐下部的布风不外泄，并可通过控制出料速度，调节最终出料温度不高于150℃，以防止外部输料皮带烧坏。

根据本发明的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的外部自然空气调节阀的作用在于辅助调节冷却风量和冷风温度，控制循环冷却风进入竖罐的温度低于200℃，一般取150℃。

根据本发明的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的第一除尘器为重力除尘器或惯性除尘器。

此处设计目的在于，第一除尘器采用重力除尘器或惯性除尘器，这两种除尘器为利用变径烟道突然减缓烟气流速的特殊设计，目的在于去除被升温的热风中颗粒较大的粉尘，避免对后续显热回收系统管道、设备的磨损。

根据本发明的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的第二除尘器为多管除尘除尘器、旋风除尘器或静电除尘器中的一种，其中优选的是多管除尘器。

此处设计目的在于，多管除尘器能进一步去除低温废气中的粉尘，避免对废气循环风机的损害，除尘后的粉尘浓度应在400mg/m³以下。

与现有技术下相比，使用本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法获得了如下有益效果：

(1)余热回收品位高，所回收的热风温度可达500～550℃：多罐组合式烧结矿显热回收方式，可根据烧结矿粒度分级入罐冷却，避免了再次破碎过程中粉矿增加、减少了冷却过程的热量损失，可提升所回收的余热品位；

(2)热矿冷却作业可靠性高，各罐可互为备用：根据热矿冷却需要，多罐可依次串联，也可并联后再串联。在具体竖冷过程中，各罐工作节奏可灵活调整，更便于检修；

(3)工艺控制简单，各罐可针对物料进行个性化冷却：各罐内热矿粒度均匀，物料冷却过程可精细化控制，既优化了气料比、降低了冷却风消耗，又确保了均匀冷却的效果；

(4)工程造价低，安装布置容易：竖罐单体体积小，易于建设安装；多罐之外的热矿破碎筛分系统、循环风系统、余热回收系统等公用，节省了设备造价；

(5)环境效益好，整个过程粉尘零排放，热风循环利用：本发明采用循环风冷却，整个过程无粉尘排放，烧结废气循环利用率为100％；

(6)采用多罐、低料层的竖罐结构，优化了风机选型，系统节能效益大：多罐组合冷却方式，降低了罐内料层高度，循环风机可由高压风机优化为普通风机，设备一次性投资和运行费用进一步降低。

附图说明

图1为本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法的装置部分的具体结构示意图；

图2为本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法的装置部分的热风回收管道至第一除尘器的具体结构俯视图。

图中：1-烧结机台车落料端，2-烧结矿料破碎装置，3-烧结矿储仓，4-烧结矿输送带，A-多罐式显热回收组件，A1-细粒径料筛分装置，A2-中粒径料筛分装置，A3-落矿漏斗，A4-灌顶布料装置，A5-细粒径料用竖罐冷却装置，A6-中粒径料用竖罐冷却装置，A7-粗粒径料用竖罐冷却装置，A8-竖罐用冷却风布风装置，A9-罐底出料装置，A10-热风回收管道，A11-第一除尘器，A12-显热回收装置，B-气体循环组件，B1-第二除尘器，B2-废气回收管路，B3-废气再利用管路，B4-废气循环风机，B5-外部自然空气调节阀，B6-风量调节装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法做进一步的描述。

如图1和图2所示，一种烧结矿用多罐式显热回收装置，包括设置在烧结机台车落料端1处的内部设置有烧结矿料破碎装置2的烧结矿储仓3，烧结矿储仓用于存放从烧结机台车落料端处落入烧结矿储仓并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置破碎的烧结矿料，烧结矿料被破碎后从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带4送入后续的多罐式显热回收组件A；

烧结矿储仓的作用是储存破碎后的烧结矿料，控制后续的筛分、罐顶均匀布料和竖式冷却的节奏，为减少散热，烧结矿储仓需进行保温处理。

多罐式显热回收组件A将破碎后的烧结矿料按矿料粒径大小进行筛选后送入不同的竖罐冷却装置，不同粒径的烧结矿料经过竖罐冷却装置内部上方设置的布料装置均匀布料后，烧结矿料在竖罐冷却装置内匀速降落，在降落过程中，与设置在竖罐冷却装置内部下方的吹风装置进行吹风热交换，烧结矿料被逐渐冷却至一定温度后，经由罐底出料装置排出罐体，在这吹风热交换过程中，将被升温的热风从各个竖罐冷却装置内的管路排出，汇集后经过除尘装置再进入显热回收组件，显热回收后的低温废气进入气体循环组件B再次送入竖罐冷却装置内部下方的吹风装置，实现了显热回收及气体循环利用。

多罐式显热回收组件A包括细粒径料筛分装置A1、中粒径料筛分装置A2、落矿漏斗A3、灌顶布料装置A4、细粒径料用竖罐冷却装置A5、中粒径料用竖罐冷却装置A6、粗粒径料用竖罐冷却装置A7、竖罐用冷却风布风装置A8、罐底出料装置A9、热风回收管道A10、第一除尘器A11和显热回收装置A12、其中，细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置按出料方向顺序设置在烧结矿输送带4上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选后分别通过各自的落矿漏斗落入细粒径料用竖罐冷却装置和中粒径料用竖罐冷却装置，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有灌顶布料装置，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置对匀速降落的烧结矿料吹风，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道，汇集后送入第一除尘器除尘，最后再进入显热回收装置进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置排出罐体。

气体循环组件B包括第二除尘器B1、废气回收管路B2、废气再利用管路B3、废气循环风机B4、外部自然空气调节阀B5和风量调节装置B6，其中，第二除尘器通过废气回收管路与多罐式显热回收组件A的显热回收装置A12连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路进入废气循环风机，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置A8，实现了气体循环利用，而风量调节装置则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

一种烧结矿用显热回收方法，基于上述的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其具体步骤如下：

1)烧结矿料从烧结机台车落料端1处落入烧结矿储仓3并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置2破碎，破碎后的烧结矿料从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带4送入后续的多罐式显热回收组件A；

2)多罐式显热回收组件A的细粒径料筛分装置A1和中粒径料筛分装置A2按出料方向顺序设置在烧结矿输送带4上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选后分别通过各自的落矿漏斗A3落入细粒径料用竖罐冷却装置A5和中粒径料用竖罐冷却装置A6，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置A7，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有灌顶布料装置A4，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置A8对匀速降落的烧结矿料吹风，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道A10，汇集后送入第一除尘器A11除尘，最后再进入显热回收装置A12进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置A9排出罐体；

3)气体循环组件B的第二除尘器B1通过废气回收管路B2与多罐式显热回收组件A的显热回收装置A12连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路B3进入废气循环风机B4，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀B5，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置A8，实现了气体循环利用，而风量调节装置B6则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

烧结矿料破碎装置2为内置于烧结矿储仓3内的单辊式破碎机，可通过调节颚板与圆辊之间的间隙，控制被粉碎后的烧结矿的粒径及破碎速度，一般设置破碎后粒径l00～150mm，其中优选的粒径是120mm。

烧结矿料破碎装置内置于烧结矿储仓，以减少显热损失，被粉碎后的烧结矿料的粒径及破碎速度均可调节，以满足烧结机生产节奏，而优选参数则为显热回收利用率的综合考量。

细粒径料筛分装置A1和中粒径料筛分装置A2为棒条筛、格筛、振动筛或滚筛的一种，其中，优选的是振动筛，该振动筛为1～7级筛网孔径由小依次变大的筛分装置，筛网孔径为20～100mm，本实施例中，细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置的筛网孔径分别为20mm和50mm，即烧结矿料被筛分成粒径小于20mm的经落矿漏斗A3进入细粒径料用竖罐冷却装置A5，粒径20～50mm的经落矿漏斗进入中粒径料用竖罐冷却装置A6而粒径大于50mm的则被视为粗粒径料，经落矿漏斗进入粗粒径料用竖罐冷却装置A7，应注意，细粒径料用竖罐冷却装置的高度取2～5m，烧结矿料停留时间取60～150min,气料比取500～1500m³/每吨烧结矿，布风压力为800～1500Pa/m，而中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置的高度取3～8m，烧结矿料停留时间取90～240min,气料比取800～2000m³/每吨烧结矿，布风压力为500～1000Pa/m。

细粒径料用竖罐冷却装置A5、中粒径料用竖罐冷却装置A6和粗粒径料用竖罐冷却装置A7可为同类型的1～4只串联组合，即，按烧结矿料粒径大小可顺序串联设置1～4只的细粒径料用竖罐冷却装置、中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置。

本实施例中，细粒径料用竖罐冷却装置A5、中粒径料用竖罐冷却装置A6和粗粒径料用竖罐冷却装置A7各一只，而具体实施时可进行1～4只的串联设置，即竖罐冷却装置的总数在3～12只内可自由变换，优选的是各2只，即，共6只就可以满足绝大部分的需求。

竖罐冷却装置为冷却风和烧结矿料逆向充分换热的封闭式容器，既要确保烧结矿料均匀冷却获得合格的烧结矿，又要控制循环冷风风量以回收较高品位的显热。这就需要罐顶布料装置A4、竖罐用冷却风布风装置A8、罐底出料装置A9和气体循环组件B等设备联锁控制，且各个竖罐冷却装置的罐体需进行耐温、耐磨、耐蚀、抗高温变形的特殊设计。

灌顶布料装置A4可采取料钟式或旋转布料式，目的是均匀布料，使罐内矿料在下降过程中始终保持表面均匀，避免底部循环风沿炉内上行时出现短路。

竖罐用冷却风布风装置A8的布风量(气料比)和布风压力，根据罐内物料粒度、料层高度、物料停留时间、出料温度等技术参数而定。一般而言，物料粒度越小、料层越高，料层阻力就越大，所需的布风压力也就越大；而出风温度越低、物料停留时间越短，所需布风量(气料比)也越大。

罐底出料装置A9应具有锁气密封装置，确保罐下部的布风不外泄，并可通过控制出料速度，调节最终出料温度不高于150℃，以防止外部输料皮带烧坏。

外部自然空气调节阀B5的作用在于辅助调节冷却风量和冷风温度，控制循环冷却风进入竖罐的温度低于200℃，一般取150℃。

第一除尘器A11为重力除尘器或惯性除尘器。

第一除尘器采用重力除尘器或惯性除尘器，这两种除尘器为利用变径烟道突然减缓烟气流速的特殊设计，目的在于去除被升温的热风中颗粒较大的粉尘，避免对后续显热回收系统管道、设备的磨损。

第二除尘器B1为多管除尘除尘器、旋风除尘器或静电除尘器中的一种，其中优选的是多管除尘器。

多管除尘器能进一步去除低温废气中的粉尘，避免对废气循环风机B4的损害，除尘后的粉尘浓度应在400mg/m³以下。

实施例

以烧结机面积600m²，小时烧结矿产量约810吨的烧结产线为例，原有烧结矿采取如表1所示的环式冷却机，共设置有5台冷却风机，单台风机设计风量66.51m³/h。红热的烧结矿经烧结台车尾端落入矿仓，进入环式冷却机，在5台冷却风机的作用下，热矿由600～800℃降至150℃以下，经输送皮带送往高炉利用，从环冷机取得的余热，引至余热锅炉生产低压蒸汽并网回用，由于环冷废气温度较低，实际余热回收率仅有20～30％。

现采用了本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法，其具体如下：

1)烧结矿料从烧结机台车落料端1处落入烧结矿储仓3并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置2破碎至120mm，破碎后的烧结矿料从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带4送入后续的多罐式显热回收组件A；

2)多罐式显热回收组件A的细粒径料筛分装置A1和中粒径料筛分装置A2按出料方向顺序设置在烧结矿输送带4上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置(振动筛筛网孔径为20mm)和中粒径料筛分装置(振动筛筛网孔径为50mm)筛选后分别通过各自的落矿漏斗A3落入细粒径料用竖罐冷却装置A5和中粒径料用竖罐冷却装置A6，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置A7，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有料钟式的灌顶布料装置A4，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置A8对匀速降落的烧结矿料吹风(冷却风小于150℃)，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道A10，汇集后送入第一除尘器A11除尘，最后再进入显热回收装置A12进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置A9排出罐体；

3)气体循环组件B的第二除尘器B1通过废气回收管路B2与多罐式显热回收组件A的显热回收装置A12连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路B3进入废气循环风机B4，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀B5，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置A8，实现了气体循环利用，而风量调节装置B6则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

本实施例中结构和工艺参数为：细粒径料用竖罐冷却装置A5、中粒径料用竖罐冷却装置A6和粗粒径料用竖罐冷却装置A7的罐内料层高度分别为3m、4m和6m；物料停留时间分别为120min、150min和180min，气料比分别为500m³/每吨烧结矿、1000m³/每吨烧结矿和1200m³/每吨烧结矿，布风压力分别为1200Pa/m、800Pa/m和500Pa/m。

现有技术的大型烧结机(600m2)采用环式冷却机和采用本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法的技术参数和实施效果对比见如下表1：

表1现有的大型烧结机(600m2)采用环式冷却机和采用本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法的技术参数和实施效果对比。

如表1所示，用本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法取代现有的环式冷却机，可以将冷却机排放的废气量削减90％以上、废气温度由200～250℃提升到500～550℃以上，余热回收利用效率从20～30％提高至60～65％以上，粉尘年减排1107.27t，余热回收效益7972万元/年，CO₂减排15.55万t/a。由此可见，本发明的一种烧结矿用多罐式显热回收装置及显热回收方法具有显热回收效率高、环境效益好、循环风机功耗小、各罐体运行可灵活切换、设备运行安全可靠等优点。

本发明适用于各种钢铁冶金生产的烧结矿显热回收领域。

Claims (10)

1.一种烧结矿用多罐式显热回收装置，包括设置在烧结机台车落料端(1)处的内部设置有烧结矿料破碎装置(2)的烧结矿储仓(3)，其特征在于：

所述的烧结矿储仓(3)用于存放从烧结机台车落料端(1)处落入烧结矿储仓并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置(2)破碎的烧结矿料，烧结矿料被破碎后从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带(4)送入后续的多罐式显热回收组件(A)；

所述的多罐式显热回收组件(A)将破碎后的烧结矿料按矿料粒径大小进行筛选后送入不同的竖罐冷却装置，不同粒径的烧结矿料经过竖罐冷却装置内部上方设置的布料装置均匀布料后，烧结矿料在竖罐冷却装置内匀速降落，在降落过程中，与设置在竖罐冷却装置内部下方的吹风装置进行吹风热交换，烧结矿料被逐渐冷却至一定温度后，经由罐底出料装置排出罐体，在这吹风热交换过程中，将被升温的热风从各个竖罐冷却装置内的管路排出，汇集后经过除尘装置再进入显热回收装置，显热回收后的低温废气进入气体循环组件(B)再次送入竖罐冷却装置内部下方的吹风装置，实现了显热回收及气体循环利用。

2.如权利要求1所述的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其特征在于，所述的多罐式显热回收组件(A)包括细粒径料筛分装置(A1)、中粒径料筛分装置(A2)、落矿漏斗(A3)、灌顶布料装置(A4)、细粒径料用竖罐冷却装置(A5)、中粒径料用竖罐冷却装置(A6)、粗粒径料用竖罐冷却装置(A7)、竖罐用冷却风布风装置(A8)、罐底出料装置(A9)、热风回收管道(A10)、第一除尘器(A11)和显热回收装置(A12)、其中，细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置按出料方向顺序设置在烧结矿输送带(4)上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选后分别通过各自的落矿漏斗落入细粒径料用竖罐冷却装置和中粒径料用竖罐冷却装置，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有灌顶布料装置，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置对匀速降落的烧结矿料吹风，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道，汇集后送入第一除尘器除尘，最后再进入显热回收装置进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置排出罐体。

3.如权利要求1所述的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其特征在于，所述的气体循环组件(B)包括第二除尘器(B1)、废气回收管路(B2)、废气再利用管路(B3)、废气循环风机(B4)、外部自然空气调节阀(B5)和风量调节装置(B6)，其中，第二除尘器通过废气回收管路与多罐式显热回收组件(A)的显热回收装置(A12)连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路进入废气循环风机，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置(A8)，实现了气体循环利用，而风量调节装置则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

4.一种烧结矿用显热回收方法，基于上述的一种烧结矿用多罐式显热回收装置，其具体步骤如下：

1)烧结矿料从烧结机台车落料端(1)处落入烧结矿储仓(3)并被储仓内设置的烧结矿料破碎装置(2)破碎，破碎后的烧结矿料从烧结矿储仓底部设置的烧结矿输送带(4)送入后续的多罐式显热回收组件(A)；

2)多罐式显热回收组件(A)的细粒径料筛分装置(A1)和中粒径料筛分装置(A2)按出料方向顺序设置在烧结矿输送带(4)上，烧结矿料经过细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选后分别通过各自的落矿漏斗(A3)落入细粒径料用竖罐冷却装置(A5)和中粒径料用竖罐冷却装置(A6)，而没被细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置筛选掉的烧结矿料则被视为粗粒径料，通过另外的落矿漏斗落入粗粒径料用竖罐冷却装置(A7)，在三种竖罐冷却装置内部的上方均设置有灌顶布料装置(A4)，不同粒径的烧结矿料被灌顶布料装置均匀布料后，匀速地在各个竖罐冷却装置内降落，而设置在各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置(A8)对匀速降落的烧结矿料吹风，即进行了吹风热交换，被升温的热风通过排风装置进入各个竖罐冷却装置内设置的热风回收管道(A10)，汇集后送入第一除尘器(A11)除尘，最后再进入显热回收装置(A12)进行显热回收，而被冷却完毕的烧结矿料则从设置在各个竖罐冷却装置最下方的罐底出料装置(A9)排出罐体；

3)气体循环组件(B)的第二除尘器(B1)通过废气回收管路(B2)与多罐式显热回收组件(A)的显热回收装置(A12)连通，被显热回收后的低温废气从废气回收管路进入第二除尘器除尘，再通过废气再利用管路(B3)进入废气循环风机(B4)，在第二除尘器与废气循环风机之间的废气再利用管路上设置有外部自然空气调节阀(B5)，低温废气进入废气循环风机后再次送入各个竖罐冷却装置内部下方的竖罐用冷却风布风装置(A8)，实现了气体循环利用，而风量调节装置(B6)则设置在废气循环风机与各个竖罐用冷却风布风装置连通的管路上，实时调节进入各个竖罐冷却装置内的循环冷却风的风量和压力。

5.如权利要求4所述的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的烧结矿料破碎装置(2)为内置于烧结矿储仓(3)内的单辊式破碎机，可通过调节颚板与圆辊之间的间隙，控制被粉碎后的烧结矿的粒径及破碎速度，一般设置破碎后粒径l00～150mm，其中优选的粒径是120mm。

6.如权利要求4所述的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的细粒径料筛分装置(A1)和中粒径料筛分装置(A2)为棒条筛、格筛、振动筛或滚筛的一种，其中，优选的是振动筛，该振动筛为1～7级筛网孔径由小依次变大的筛分装置，筛网孔径为20～100mm，细粒径料筛分装置和中粒径料筛分装置的筛网孔径分别为20mm和50mm，即烧结矿料被筛分成粒径小于20mm的经落矿漏斗(A3)进入细粒径料用竖罐冷却装置(A5)，粒径20～50mm的经落矿漏斗进入中粒径料用竖罐冷却装置(A6)而粒径大于50mm的则被视为粗粒径料，经落矿漏斗进入粗粒径料用竖罐冷却装置(A7)，应注意，细粒径料用竖罐冷却装置的高度取2～5m，烧结矿料停留时间取60～150min,气料比取500～1500m³/每吨烧结矿，布风压力为800～1500Pa/m，而中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置的高度取3～8m，烧结矿料停留时间取90～240min,气料比取800～2000m³/每吨烧结矿，布风压力为500～1000Pa/m。

7.如权利要求4所述的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的细粒径料用竖罐冷却装置(A5)、中粒径料用竖罐冷却装置(A6)和粗粒径料用竖罐冷却装置(A7)可为同类型的1～4只串联组合，即，按烧结矿料粒径大小可顺序串联设置1～4只的细粒径料用竖罐冷却装置、中粒径料用竖罐冷却装置和粗粒径料用竖罐冷却装置。

8.如权利要求4所述的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的外部自然空气调节阀(B5)的作用在于辅助调节冷却风量和冷风温度，控制循环冷却风进入竖罐的温度低于200℃，一般取150℃。

9.如权利要求4所述的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的第一除尘器(A11)为重力除尘器或惯性除尘器。

10.如权利要求4所述的一种烧结矿用显热回收方法，其特征在于，所述的第二除尘器(B1)为多管除尘除尘器、旋风除尘器或静电除尘器中的一种，其中优选的是多管除尘器。