CN107228571B - 球团竖炉余热综合回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球团竖炉余热综合回收装置。包括熟球带冷机余热回收装置和汽水分离装置，所述熟球带冷机余热回收装置包括换热装置；所述换热装置包括箱体和设置在箱体内沿烟气流动方向依次设置的过热器、蒸发器和省煤器；所述省煤器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置和给水管道连通；所述蒸发器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通；所述过热器的出、入汽口分别通过管道与汽水分离装置的蒸汽出口和用户蒸汽管道连通；还包括烘干床大梁余热回收装置和导风墙大梁余热回收装置。本发明烟气余热梯级利用，尽量减小温差带来的传热损失；同时，将饱和蒸汽变成过热蒸汽，提高蒸汽的品质，为蒸汽的后续高效稳定利用。

Description

球团竖炉余热综合回收装置
技术领域
本发明涉及一种球团竖炉余热综合回收装置，属于冶金设备余热回收的技术领域。
背景技术
球团竖炉是一种用于焙烧冶金球团的竖炉；竖炉生产球团，是细磨铁精矿或其他含铁粉料造块的一种方法，由配料、烘干、润磨、造球、焙烧、冷却6大环节组成，所需设备包括配料系统、润磨系统、造球系统、烘干系统、竖炉焙烧系统、以及辅助的煤气站、风机系统、循环系统、除尘及脱硫系统和熟球冷却系统组成。
经过配料、烘干、润磨及造球后，将合格的生球送入竖炉进行焙烧，经过干燥(400℃～600℃)和预热(600℃～900℃)后在氧化气氛中焙烧，焙烧是球团固结的主要阶段。球团固结过程中，焙烧温度一般是1000℃～1200℃。焙烧后的球团由链板机送入带冷机进行冷却，然后送入熟球场堆放或直接送入下游工艺的上料皮带，完成球团生产。
球团的干燥、预热及焙烧是在竖炉本体中完成的，而竖炉内部处于高温烟气的环境中，而一些结构支撑件，主要包括烘干床大梁、导风墙大梁等，都需要冷却以保证支撑件的强度和刚度，而目前的竖炉本体此两部分都是采用水冷的结构形式，水冷形式不能回收烟气余热，水冷产生的热水还需要另外配套循环冷却水泵房来二次冷却，消耗二次能源。
同时，焙烧合格后的熟球，传统的冷却方式是链板机+敞开式带冷机进行冷却，而从竖炉本体落下的熟球自身温度有400℃～550℃，携带的余热也白白浪费了。
近些年来，逐渐开始研究球团竖炉的余热回收技术，大体上主要有以下几种形式。
1.仅导风墙大梁采用汽化冷却：导风墙大梁支撑件采用水管+汽水分离装置方式形成一个简单的汽化冷却系统，用来冷却导风墙大梁支撑件并回收部分热量。但存在的主要问题是：汽化冷却系统比较单一，竖炉本体冷却构件余热回收不充分，产汽量小，热惯性小，给水温度和汽水分离装置温度温差大，给水不好控制，系统稳定性较差；同时产生的是饱和蒸汽，蒸汽品质较差。
2.烟气预热助燃风：干燥系统的废气余热以预热助燃风，使助燃风平均温度达到260-310℃。但存在的主要问题是：没有回收竖炉本体内烟气及熟球自身携带的余热，余热利用不充分。
综上所述，球团竖炉已有的余热回收方式，存在着量小、单一、余热回收不充分、回收系统稳定性差、回收蒸汽品质差等缺点，因此必须从系统的角度出发开发一种综合余热回收装置，以妥当的解决上述问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种球团竖炉余热综合回收装置。
为达到上述目的，本发明一种球团竖炉余热综合回收装置，包括熟球带冷机余热回收装置和汽水分离装置，所述熟球带冷机余热回收装置包括换热装置；所述换热装置包括箱体和设置在箱体内沿烟气流动方向依次设置的过热器、蒸发器和省煤器；
其中，所述省煤器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置和给水管道连通；所述蒸发器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通；所述过热器的出、入汽口分别通过管道与汽水分离装置的蒸汽出口和用户蒸汽管道连通。
进一步地，所述熟球带冷机余热回收装置还包括：设置在带冷机上方用于收集热烟风的集风装置和用于将降温后的烟风送至带冷机的送风装置；
所述集风装置、换热装置和送风装置依次连通形成循环的换热风路。
进一步地，给水管道连通，所述给水管道上设置有给水调节阀组；
所述汽水分离装置内设置有液位传感器所述给水调节阀组用于接收液位传感器发出的信号从而控制汽水分离装置水位在预设范围内。
进一步地，余热综合回收装置还包括烘干床大梁余热回收装置；
所述烘干床大梁余热回收装置为设置在竖炉本体内烘干床内的冷却水梁，所述冷却水梁出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通。
进一步地，余热综合回收装置还包括导风墙大梁余热回收装置；
所述导风墙大梁余热回收装置为设置在竖炉本体内导风墙内的冷却水梁，所述冷却水梁出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通的烘干床大梁。
进一步地，熟球带冷机余热回收装置、烘干床大梁余热回收装置和导风墙大梁余热回收装置的水和/或汽的循环方式均为自然循环汽化冷却方式。
进一步地，所述集风装置包括密封烟罩和烟囱；
所述密封烟罩进风口与所述带冷机上表面密封连通，密封烟罩出风口与烟囱进风口密封连通；所述烟囱出风口通过管道与换热装置的进风口密封连通。
进一步地，所述送风装置包括分配烟箱和循环风机；
所述分配烟箱出风口与带冷机下表面密封连通，分配烟箱进风口通过管道与所述循环风机出风口密封连通；所述循环风机进风口通过管道与换热装置出风口密封连通。
进一步地，所述汽水分离装置，包括多个入水口和多个出水口。
本发明球团竖炉余热综合回收装置同时回收竖炉本体和成品熟料的余热，并共用一套给水系统和一个汽水分离装置，回收余热充分，热惯性大，整个系统稳定。
本发明球团竖炉余热综合回收装置烟气余热梯级利用，水在未饱和前，先通过省煤器先加热，再通入各自汽水分离装置，尽量减小温差带来的传热损失；同时，在后端设置过热器，将饱和蒸汽变成过热蒸汽，提高蒸汽的品质，为蒸汽的后续高效稳定利用，如拖动工业汽轮机及蒸汽发电等提供基础。
附图说明
图1是本发明球团竖炉余热综合回收装置的工艺流程图。
1.导风墙大梁汽化冷却支撑管；2.汽水管道Ⅰ；3.烘干床大梁汽化冷却支撑管；4.汽水管道Ⅱ；5.球团带冷机；6.循环风机；7.烟风管道；8.分配烟箱；9.密封烟罩；10.换热装置；11.调节阀组；12.汽水分离装置；13.汽水管道Ⅲ。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参见图1所示，本发明提供一种球团竖炉余热综合回收装置，包括熟球带冷机余热回收装置和汽水分离装置12，所述熟球带冷机余热回收装置包括换热装置10；所述换热装置10包括箱体和设置在箱体内沿烟气流动方向依次设置的过热器、蒸发器和省煤器；
其中，所述省煤器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置12和给水管道连通；所述蒸发器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置12入水口和出水口连通；所述过热器的出、入汽口分别通过管道与汽水分离装置12的蒸汽出口和用户蒸汽管道连通。
所述熟球带冷机余热回收装置还包括：设置在带冷机上方用于收集热烟风的集风装置和用于将降温后的烟风送至带冷机的送风装置；
所述集风装置、换热装置10和送风装置依次连通形成循环的换热风路。
所述给水管道上设置有给水调节阀组11；所述汽水分离装置12内设置有液位传感器，所述传感器与所述给水调节器通讯连接，用于控制汽水分离装置12水位低于预设水位。
熟球带冷机余热回收装置的水和/或汽的循环方式均为自然循环汽化冷却方式。
其中送风装置包括分配烟箱8和循环风机6；所述分配烟箱8出风口与带冷机下表面密封连通，分配烟箱8进风口通过管道与所述循环风机6出风口密封连通；所述循环风机6进风口通过管道与换热装置10出风口密封连通。
集风装置包括密封烟罩9和烟囱；所述密封烟罩9进风口与所述带冷机上表面密封连通，密封烟罩9出风口与烟囱进风口密封连通；所述烟囱出风口通过管道与换热装置10的进风口密封连通。
实施例2
在实施例1的基础上，余热综合回收装置还包括烘干床大梁余热回收装置；
所述烘干床大梁余热回收装置为设置在竖炉本体内烘干床内的冷却水梁，所述冷却水梁出、入水口分别通过管道与汽水分离装置12入水口和出水口连通。
烘干床大梁余热回收装置的水的循环方式均为自然循环汽化冷却方式。
实施例3
在实施例2的基础上，余热综合回收装置还包括导风墙大梁余热回收装置；
所述导风墙大梁余热回收装置为设置在竖炉本体内导风墙内的冷却水梁，所述冷却水梁出、入水口分别通过管道与汽水分离装置12入水口和出水口连通的烘干床大梁。
导风墙大梁余热回收装置的水的循环方式均为自然循环汽化冷却方式。
实施例4
参见图1所示，整个装置分为放热侧的烟气流程和吸热侧的汽水流程。
放热侧流程为：竖炉本体燃烧得到的1000℃～1200℃烟气在竖炉本体中由下至上，生球到熟球在竖炉本体中由上而下，依次完成干燥、预热和焙烧，同时也完成对本装置导风墙大梁汽化冷却支撑管1和烘干床大梁汽化冷却支撑管3的加热。同时烧好的熟球直接落在球团带冷机5上进行冷却，为保证余热回收的效率，熟球冷却及余热回收烟气系统采用闭式循环，整个系统的阻力损失通过循环风机6来克服，循环风机6出口通过烟风管道7和带冷机5下部的分配烟箱8连接，冷却风通过分配烟箱8而后均匀的穿过带冷机上部的熟球料层，冷烟气进而变成320℃左右热烟气，热烟气再通过带冷机5上部的密封烟罩9进行收集，收集得到的热烟气再通过烟风管道7送入到换热装置10，烟气在换热装置10中由上而下依次冲刷过热器、蒸发器及省煤器完成热交换，热烟气完成放热后变成130℃左右的冷烟气后进入循环风机6，进行下一轮的循环。
吸热侧流程为：外部软化水或除盐水经过调节阀组11，进入换热装置10的省煤器中，换热装置10的省煤器放置在尾部低温烟气段，低温水被低温烟气加热，加热后的水通过换热装置10与汽水分离装置12之间的汽水管道Ⅲ13送入汽水分离装置12，调节阀组11可根据汽水分离装置12的水位和装置的蒸发量来控制给水量，保证给水装置的给水安全。汽水分离装置12内部分为上部汽空间和下部水空间，水空间的部分水通过汽水管道Ⅲ13送入换热装置10的蒸发器中进行吸热，变成汽水混合物，汽水混合物再通过汽水管道Ⅲ13送入汽水分离装置12进行汽水分离，分离出来的水，汇入水空间进入下一个循环，饱和蒸汽再通过汽水管道Ⅲ13进入换热装置10的过热器中进行吸热变成过热蒸汽。
同时一路，汽水分离装置12水空间的部分水通过汽水管道Ⅰ2送入导风墙大梁汽化冷却支撑管1中进行吸热，变成汽水混合物，汽水混合物再通过汽水管道Ⅰ2送入汽水分离装置12进行汽水分离，分离出来的水，汇入水空间进入下一个循环，饱和蒸汽再通过汽水管道Ⅰ2进入换热装置10的过热器中进行吸热变成过热蒸汽。同时另一路，汽水分离装置12水空间的部分水通过汽水管道Ⅱ4送入烘干床大梁汽化冷却支撑管3中进行吸热，变成汽水混合物，汽水混合物再通过汽水管道Ⅱ4送入汽水分离装置12进行汽水分离，分离出来的水，汇入水空间进入下一个循环，饱和蒸汽再通过汽水管道Ⅱ4进入换热装置10的过热器中进行吸热变成过热蒸汽。三个换热单元回收得到的过热蒸汽一起送入到下游用户。
优选的，汽水分离装置为汽包。
以上，仅为本发明的较佳实施例，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种球团竖炉余热综合回收装置，包括熟球带冷机余热回收装置和汽水分离装置，其特征在于：所述熟球带冷机余热回收装置包括换热装置；所述换热装置包括箱体和设置在箱体内沿烟气流动方向依次设置的过热器、蒸发器和省煤器；
其中，所述省煤器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置和给水管道连通；所述蒸发器的出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通；所述过热器的出、入汽口分别通过管道与汽水分离装置的蒸汽出口和用户蒸汽管道连通；
所述熟球带冷机余热回收装置还包括：设置在带冷机上方用于收集热烟风的集风装置和用于将降温后的烟风送至带冷机的送风装置；
所述集风装置、换热装置和送风装置依次连通形成循环的换热风路；
所述给水管道上设置有给水调节阀组；
所述汽水分离装置内设置有液位传感器和所述给水调节阀组用于接收液位传感器发出的信号从而控制汽水分离装置水位在预设范围内；
余热综合回收装置还包括烘干床大梁余热回收装置；
所述烘干床大梁余热回收装置为设置在竖炉本体内烘干床内的冷却水梁，所述冷却水梁出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通；
余热综合回收装置还包括导风墙大梁余热回收装置；
所述导风墙大梁余热回收装置为设置在竖炉本体内导风墙内的冷却水梁，所述冷却水梁出、入水口分别通过管道与汽水分离装置入水口和出水口连通的烘干床大梁；熟球带冷机余热回收装置、烘干床大梁余热回收装置和导风墙大梁余热回收装置的水和/或汽的循环方式均为自然循环汽化冷却方式；
所述集风装置包括密封烟罩和烟囱；
所述密封烟罩进风口与所述带冷机上表面密封连通，密封烟罩出风口与烟囱进风口密封连通；所述烟囱出风口通过管道与换热装置的进风口密封连通；
整个装置分为放热侧的烟气流程和吸热侧的汽水流程：
放热侧流程为：竖炉本体燃烧得到的1000℃～1200℃烟气在竖炉本体中由下至上，生球到熟球在竖炉本体中由上而下，依次完成干燥、预热和焙烧，同时也完成对本装置导风墙大梁汽化冷却支撑管(1)和烘干床大梁汽化冷却支撑管(3)的加热；同时烧好的熟球直接落在球团带冷机(5)上进行冷却，为保证余热回收的效率，熟球冷却及余热回收烟气系统采用闭式循环，整个系统的阻力损失通过循环风机(6)来克服，循环风机(6)出口通过烟风管道(7)和带冷机(5)下部的分配烟箱(8)连接，冷却风通过分配烟箱(8)而后均匀的穿过带冷机上部的熟球料层，冷烟气进而变成320℃左右热烟气，热烟气再通过带冷机(5)上部的密封烟罩(9)进行收集，收集得到的热烟气再通过烟风管道(7)送入到换热装置(10)，烟气在换热装置(10)中由上而下依次冲刷过热器、蒸发器及省煤器完成热交换，热烟气完成放热后变成130℃左右的冷烟气后进入循环风机(6)，进行下一轮的循环；
吸热侧流程为：外部软化水或除盐水经过调节阀组(11)，进入换热装置(10)的省煤器中，换热装置(10)的省煤器放置在尾部低温烟气段，低温水被低温烟气加热，加热后的水通过换热装置(10)与汽水分离装置(12)之间的汽水管道Ⅲ(13)送入汽水分离装置(12)，调节阀组(11)可根据汽水分离装置(12)的水位和装置的蒸发量来控制给水量，保证给水装置的给水安全；汽水分离装置(12)内部分为上部汽空间和下部水空间，水空间的部分水通过汽水管道Ⅲ(13)送入换热装置(10)的蒸发器中进行吸热，变成汽水混合物，汽水混合物再通过汽水管道Ⅲ(13)送入汽水分离装置(12)进行汽水分离，分离出来的水，汇入水空间进入下一个循环，饱和蒸汽再通过汽水管道Ⅲ(13)进入换热装置(10)的过热器中进行吸热变成过热蒸汽；
同时一路，汽水分离装置(12)水空间的部分水通过汽水管道Ⅰ(2)送入导风墙大梁汽化冷却支撑管(1)中进行吸热，变成汽水混合物，汽水混合物再通过汽水管道Ⅰ(2)送入汽水分离装置(12)进行汽水分离，分离出来的水，汇入水空间进入下一个循环，饱和蒸汽再通过汽水管道Ⅰ(2)进入换热装置(10)的过热器中进行吸热变成过热蒸汽；同时另一路，汽水分离装置(12)水空间的部分水通过汽水管道Ⅱ(4)送入烘干床大梁汽化冷却支撑管(3)中进行吸热，变成汽水混合物，汽水混合物再通过汽水管道Ⅱ(4)送入汽水分离装置(12)进行汽水分离，分离出来的水，汇入水空间进入下一个循环，饱和蒸汽再通过汽水管道Ⅱ(4)进入换热装置(10)的过热器中进行吸热变成过热蒸汽；三个换热单元回收得到的过热蒸汽一起送入到下游用户。
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