CN107687767B - 一种烧结矿余热回收系统及其余热回收方法 - Google Patents

一种烧结矿余热回收系统及其余热回收方法 Download PDF

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Abstract

烧结矿余热回收系统及其余热回收方法，烧结矿余热回收系统包括烧结矿冷却机、余热锅炉单元、第一汽包和蒸汽调节阀，余热锅炉单元包括设置在余热锅炉罩体中的第一段蒸发器，所述蒸汽调节阀的开度可调，外部给水与所述第一汽包的给水进口连通，第一汽包的除氧循环水出口与所述第一段蒸发器的进水口连通，所述第一段蒸发器的出汽口与第一汽包的除氧循环水进口连通，并且，所述第一汽包的第一饱和蒸汽出口与蒸汽调节阀的进汽口连通，余热锅炉单元的出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合冷却烧结矿冷却机的至少一个温区，再经余热锅炉单元进气口进入所述余热锅炉单元。

Description

一种烧结矿余热回收系统及其余热回收方法
技术领域
本发明涉及余热利用领域，具体地说，涉及一种烧结矿余热回收系统及其余热回收方法。
背景技术
钢铁工业的能源消耗总量占全国能源消耗总量的比例一直在12％以上，仅次于电力工业，其中，烧结工序能耗约占钢铁企业总能耗的15％，仅次于炼铁工序，而烧结矿冷却部分的余热是目前烧结工序余热回收的主力部分，回收利用烧结矿的余热余能对钢铁企业节能减排具有重要的意义。
目前，大部分国内的烧结矿均采用鼓风冷却，烧结矿余热回收采用废气再循环工艺，可以极大的提高可供余热回收的废气温度，但是采用余热锅炉后部的100℃～200℃的低温废空气通过循环风机冷却烧结矿，循环风机耗能巨大，导致整个烧结矿余热回收系统能耗很大。
发明内容
一种烧结矿余热回收系统，包括烧结矿冷却机、余热锅炉单元、第一汽包和蒸汽调节阀，余热锅炉单元包括设置在余热锅炉罩体中的第一段蒸发器，所述蒸汽调节阀的开度可调，外部给水与所述第一汽包的给水进口连通，第一汽包的除氧循环水出口与所述第一段蒸发器的进水口连通，所述第一段蒸发器的出汽口与第一汽包的除氧循环水进口连通，并且，所述第一汽包的第一饱和蒸汽出口与蒸汽调节阀的进汽口连通，余热锅炉单元的出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合冷却烧结矿冷却机的至少一个温区，再经余热锅炉单元进气口进入所述余热锅炉单元。
优选地，还具有循环风机，余热锅炉单元的出气口先与所述循环风机的进气口连通，循环风机出气口与所述蒸汽调节阀出汽口连通。
优选地，循环风机出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合后按照从高温到低温的顺序，冷却烧结矿冷却机的至少一个温区。
优选地，烧结矿冷却机按照烧结矿温度从高到低分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区，循环风机出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合冷却烧结矿冷却机的Ⅰ区和Ⅱ区。
优选地，余热锅炉单元还包括给水预热器，给水预热器设置在余热锅炉罩体中第一段蒸发器靠向出气口一侧，外部的给水经给水预热器进入第一汽包中。
优选地，余热锅炉单元还包括第一段过热器，第一段过热器设置在余热锅炉罩体中第一段蒸发器靠向进气口一侧，所述第一汽包的第二饱和蒸汽出口与所述第一段过热器进口连通，所述的第一段过热器出气口与外部低压蒸汽管网连通。
优选地，烧结矿余热回收系统还包括第二汽包和给水泵，第二汽包比第一汽包的压力高，余热锅炉单元还包括设置在余热锅炉罩体中的第二段省煤器、第二段蒸发器，第二段省煤器比给水预热器的压力高，第二段蒸发器比第一段蒸发器的压力高，所述第二段省煤器设置在第一段蒸发器与第一段过热器之间，所述第二段蒸发器设置在第一段过热器靠向进气口的一侧，所述第一汽包的除氧水出口与所述给水泵进水口连通，所述给水泵出水口与所述第二段省煤器进水口连通，所述第二段省煤器出水口与所述第二汽包给水进口连通，所述第二汽包的循环水出口与所述第二段蒸发器进水口连通，所述第二段蒸发器出汽口与所述第二汽包的循环水进口连通。
优选地，余热锅炉单元还包括设置在余热锅炉罩体中的第二段过热器，第二段过热器比第一段过热器的压力高，第二段过热器设置在第二段蒸发器靠向进气口一侧，所述第二汽包的饱和蒸汽出口与所述的第二段过热器进汽口连通，所述第二段过热器出气口与外部高压蒸汽管网连通。
本发明还提供一种烧结矿余热回收方法，当烧结矿冷却机漏风量增大时，开大蒸汽调节阀，使得进入循环风中的饱和蒸汽量增加，维持整体烧结矿换热量不变；当烧结矿冷却机漏风量减小时，开小蒸汽调节阀，使得进入循环风中的饱和蒸汽量降低，维持整体烧结矿换热量不变。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是表示本发明实施例的烧结矿余热回收系统的工艺流程图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的烧结矿余热回收系统及其余热回收方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
本实施例的烧结矿余热回收系统至少包括烧结矿冷却机1、余热锅炉单元2、循环风机3、第一汽包4和蒸汽调节阀7。余热锅炉单元2至少包括第一段蒸发器202，废气在所述的余热锅炉罩体207中流过，沿着废气流动行程流过第一段蒸发器202。烧结矿冷却机按照烧结矿温度从高到低分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区。第一汽包4兼做除氧器，其至少包括六个接口：一个给水进口，一个除氧循环水进口，一个除氧循环水出口，两个低压饱和蒸汽出口、一个除氧水出口。在图1中，实粗线为废气的流动方向，实细线表示水管路，虚细线表示蒸汽管路，并且汽、水、废气流动方向沿箭头所示。
所述的循环风机3进气口与所述的余热锅炉单元出气口连通，所述的循环风机出气口分两路，一路与所述的烧结矿冷却机Ⅰ区的进气口连通，另一路与所述的烧结矿冷却机Ⅱ区的进气口连通。所述的烧结矿冷却机Ⅰ区的出气口与所述的余热锅炉单元进气口连通；所述的烧结矿冷却机Ⅱ区的出气口与所述的余热锅炉单元进气口连通。
外部给水与所述的第一汽包4的给水进口连通，所述第一汽包4的除氧循环水进出口和所述的第一段蒸发器202出进口连通，形成一个自然循环回路。所述的第一汽包4的第一饱和蒸汽出口与所述的蒸汽调节阀7进汽口连通，所述的蒸汽调节阀出汽口与所述的循环风机出气口连通。如图1所示，本实施例从两部分流程来说明。
废气流程：在余热锅炉单元2中换热降温后的循环风经过循环风机3加压后，与经过蒸汽调节阀7调节后的低压饱和蒸汽混合后一起送入烧结矿冷却机1的Ⅰ区和Ⅱ区中，冷却完烧结矿之后，分别通过Ⅰ区和Ⅱ区上部的烟囱接出，混合后通入余热锅炉单元2中，流经布置在余热锅炉罩体207内的第一段蒸发器202，经换热后再次进入循环风机3中，完成一个循环。由于烧结矿冷却机1在烧结矿的上部和下部存在漏风，故整个循环风循环系统的漏掉的风量依靠第一汽包4中通过蒸汽调节阀7送入的饱和蒸汽补充；由于漏风量会随着烧结负荷的变化而变化，当烧结矿冷却机1漏风量增大时，通过调节蒸汽调节阀7，使得进入循环风中的饱和蒸汽量增加，维持整体烧结矿换热量不变；当烧结矿冷却机1漏风量减小时，通过调节蒸汽调节阀7，使得进入循环风中的饱和蒸汽量降低，维持整体烧结矿换热量不变。
汽水流程：外部的给水进入第一汽包4中，与其中产生的饱和蒸汽热交换后变成饱和水的同时完成除氧，饱和水进入第一段蒸发器202吸热后产生汽水混合物，在第一段蒸发器202内依靠介质重度差完成自然循环过程。第一汽包4中的汽水混合物被分离成饱和蒸汽和饱和水，一部分饱和蒸汽对进入第一汽包4中的给水进行热力除氧，还有一部分饱和蒸汽则通过蒸汽调节阀7调节后进入循环风机3加压后的循环风中，部分饱和水再次进入第一段蒸发器202中。
本实施例的烧结矿余热回收系统采用回收烧结矿余热产生的部分饱和蒸汽通入冷却烧结矿的循环废气中的工艺，利用单位质量相同温差下水蒸气所传递的能量是空气两倍的特性，减少回收烧结矿余热的循环风量，在烧结料层厚度不变的情况下，循环风量降低，使得风速降低，从而降低了循环风通过料层的阻力，减少了整个循环风系统的阻力，故循环风量和阻力的降低减少了余热回收系统中循环风机的能量消耗，提升了烧结矿余热回收的效率。
在一个可选实施例中，余热锅炉单元2还包括给水预热器201，给水预热器201设置在余热锅炉罩体207中第一段蒸发器202靠向出气口一侧，外部的给水首先进入给水预热器201，再进入第一汽包4中。
在一个可选实施例中，余热锅炉单元2还包括第一段过热器204，第一段过热器204设置在余热锅炉罩体207中第一段蒸发器202靠向进气口一侧，所述的第一汽包4的第二饱和蒸汽出口与所述的第一段过热器204进口连通，所述的第一段过热器204出气口与外部低压蒸汽管网连通。第一汽包4中的一部分饱和蒸汽进入第一段过热器204中，吸热后变成过热蒸汽外送。
在一个可选实施例中，烧结矿余热回收系统还包括第二汽包6和给水泵5，第二汽包6比第一汽包4的压力高。余热锅炉单元2还包括第二段省煤器203、第二段蒸发器205。第二段省煤器203比给水预热器201的压力高，第二段蒸发器205比第一段蒸发器202的压力高。所述第二段省煤器203设置在第一段蒸发器202与第一段过热器204之间，所述第二段蒸发器205设置在第一段过热器204靠向进气口的一侧。所述的第二汽包6至少包括4个接口：一个给水进口，一个饱和蒸汽出口，一个循环水进口，一个循环水出口。
所述的第一汽包4的除氧水出口与所述的给水泵5进水口连通，所述的给水泵5出水口与所述的第二段省煤器203进水口连通，所述的第二段省煤器203出水口与所述的第二汽包6给水进口连通。所述第二汽包6的循环水进出口和所述的第二段蒸发器205出进口连通，形成一个自然循环回路。
第一汽包4中的部分饱和水经过给水泵5打入第二段省煤器203中，在第二段省煤器203中吸热后进入第二汽包6中，第二汽包6中的水进入第二段蒸发器205吸热后产生汽水混合物，在第二段蒸发器205中依靠介质重度差完成自然循环过程，进入第二汽包6中的汽水混合物被分离成饱和蒸汽和饱和水，饱和水再次进入第二段蒸发器205中。
在一个可选实施例中，余热锅炉单元还包括第二段过热器206，第二段过热器206比第一段过热器204的压力高。第二段过热器206设置在第二段蒸发器205靠向进气口一侧。所述的第二汽包6的饱和蒸汽出口与所述的第二段过热器206进口连通；所述的第二段过热器206出口与外部高压蒸汽管网连通。第二段蒸发器205产生的饱和蒸汽进入第二段过热器206中，吸收废气的高温余热生成过热蒸汽后送入外部蒸汽管网。
本发明还提供一种烧结矿余热回收方法，使用以上所述的烧结矿余热回收系统进行以下步骤：
当烧结矿冷却机漏风量增大时，开大蒸汽调节阀，使得进入循环风中的饱和蒸汽量增加，维持整体烧结矿换热量不变；当烧结矿冷却机漏风量减小时，开小蒸汽调节阀，使得进入循环风中的饱和蒸汽量降低，维持整体烧结矿换热量不变。
本发明采用回收烧结矿余热产生的部分低压饱和蒸汽通入冷却烧结矿的循环废气中的工艺，利用单位质量相同温差下水蒸气所传递的能量是空气两倍的特性，减少回收烧结矿余热的循环风量，在烧结料层厚度不变的情况下，循环风量降低，使得风速降低，从而降低了循环风通过料层的阻力，减少了整个循环风系统的阻力，故循环风量和阻力的降低减少了余热回收系统中循环风机的能量消耗，提升了烧结矿余热回收的效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种烧结矿余热回收系统，其特征在于，包括烧结矿冷却机、余热锅炉单元、第一汽包和蒸汽调节阀，余热锅炉单元包括设置在余热锅炉罩体中的第一段蒸发器，所述蒸汽调节阀的开度可调，
外部给水与所述第一汽包的给水进口连通，第一汽包的除氧循环水出口与所述第一段蒸发器的进水口连通，所述第一段蒸发器的出汽口与第一汽包的除氧循环水进口连通，并且，
所述第一汽包的第一饱和蒸汽出口与蒸汽调节阀的进汽口连通，余热锅炉单元的出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合冷却烧结矿冷却机的至少一个温区，再经余热锅炉单元进气口进入所述余热锅炉单元。
2.根据权利要求1所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，还具有循环风机，余热锅炉单元的出气口先与所述循环风机的进气口连通，循环风机出气口与所述蒸汽调节阀出汽口连通。
3.根据权利要求2所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，
循环风机出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合后按照从高温到低温的顺序，冷却烧结矿冷却机的至少两个温区。
4.根据权利要求3所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，
烧结矿冷却机按照烧结矿温度从高到低分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区，
循环风机出气口排出的循环风与经过蒸汽调节阀调节后从所述蒸汽调节阀出汽口排出的饱和蒸汽混合冷却烧结矿冷却机的Ⅰ区和Ⅱ区。
5.根据权利要求1所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，
余热锅炉单元还包括给水预热器，给水预热器设置在余热锅炉罩体中第一段蒸发器靠向出气口一侧，外部的给水经给水预热器进入第一汽包中。
6.根据权利要求5所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，
余热锅炉单元还包括第一段过热器，第一段过热器设置在余热锅炉罩体中第一段蒸发器靠向进气口一侧，所述第一汽包的第二饱和蒸汽出口与所述第一段过热器进口连通，所述的第一段过热器出气口与外部低压蒸汽管网连通。
7.根据权利要求6所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，
烧结矿余热回收系统还包括第二汽包和给水泵，第二汽包比第一汽包的压力高，
余热锅炉单元还包括设置在余热锅炉罩体中的第二段省煤器、第二段蒸发器，第二段省煤器比给水预热器的压力高，第二段蒸发器比第一段蒸发器的压力高，
所述第二段省煤器设置在第一段蒸发器与第一段过热器之间，所述第二段蒸发器设置在第一段过热器靠向进气口的一侧，
所述第一汽包的除氧水出口与所述给水泵进水口连通，所述给水泵出水口与所述第二段省煤器进水口连通，所述第二段省煤器出水口与所述第二汽包给水进口连通，
所述第二汽包的循环水出口与所述第二段蒸发器进水口连通，所述第二段蒸发器出汽口与所述第二汽包的循环水进口连通。
8.根据权利要求7所述的烧结矿余热回收系统，其特征在于，
余热锅炉单元还包括设置在余热锅炉罩体中的第二段过热器，第二段过热器比第一段过热器的压力高，第二段过热器设置在第二段蒸发器靠向进气口一侧，
所述第二汽包的饱和蒸汽出口与所述的第二段过热器进汽口连通，所述第二段过热器出气口与外部高压蒸汽管网连通。
9.一种烧结矿余热回收方法，其特征在于，
当烧结矿冷却机漏风量增大时，开大蒸汽调节阀，使得进入循环风中的饱和蒸汽量增加，维持整体烧结矿换热量不变；
当烧结矿冷却机漏风量减小时，开小蒸汽调节阀，使得进入循环风中的饱和蒸汽量降低，维持整体烧结矿换热量不变。
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