CN109612285B - 一种变工况分级的环冷机余热回收装置 - Google Patents

一种变工况分级的环冷机余热回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可变工况的环冷机余热分级回收装置，包括环冷机集气系统和余热锅炉。所述环冷机集气系统中，第一、二集气罩的烟气经母管流入余热锅炉高压过热器上部；第三集气罩的热电偶把测温结果反馈给PID，PID再把信号给集气罩上方的阀门，把烟气引入母管后流进余热锅炉；第四、五集气罩的烟气分别流入环冷机三段和一、二段作为冷却风。所述余热锅炉为双压余热锅炉，该锅炉收集环冷机的烟气余热产生蒸汽，锅炉的排烟进入环冷机一、二段作为冷却风。本发明的优点在于，工况较好，即第三集气罩的烟气温度高于设定值时，该系统可以延长余热回收段；工况不好，即第三集气罩的烟气温度低于设定值时，可以缩短余热回收段防止回收的烟气能级过低。

Description

一种变工况分级的环冷机余热回收装置
技术领域
本发明属于冶金过程中的余热回收和利用领域，特别涉及一种基于变工况条件下的可以回收大量余热的环冷机分级余热回收系统。
背景技术
在烧结过程中，现有的回收烧结机尾部排出的物料的余热的方法是在烧结机尾部布置环冷机，物料卸在环冷机内的回转台车的篦板上面，环冷机下面布置有鼓风机，鼓风机把冷空气鼓入台车下的风箱，冷空气穿过台车篦板间的缝隙与物料接触，物料把热量传递给冷空气，冷空气经过换热后变为高温烟气，该烟气通入余热锅炉加热凝结水，使凝结水变为过热蒸汽通入汽轮发电机组进行冲转发电。现有的装置还有一些不足之处，具体表现为：(1)现有的环冷机余热回收系统主要为定工况条件，但是从烧结机尾部所排出的高温物料不是定工况的，进入环冷机的物料时多时少，这就会使得环冷机余热回收系统的工况时好时坏。同时，当工况不好时，会使得进入锅炉的烟气的能级过低，会对余热回收效率造成一个不好的影响。(2)现有的环冷机余热回收装置主要回收环冷机第一、第二烟罩内所收集的烟气，并没有对余热延长段的余热进行回收，根据相关文献可知，在鼓风量、物料工况一定的情况下，适当延长余热回收段同样也可以达到一个很好的余热回收效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种变工况分级的环冷机余热回收装置。针对现有的环冷机余热回收系统不能在变工况条件下运行和余热回收段较短等弊端，本发明提出了一种可以适应不同工况下、可以回收大量烟气余热并且可以尽量延长余热回收段的环冷机集气系统，该系统可以很好地去适应不同的工况，根据工况的变动来调节环冷机集气系统余热回收段的长度，利用这些烟气来加热给水进行发电。
具体技术方案如下：
一种变工况分级的环冷机余热回收装置，包括环冷机、余热锅炉、PID调节器和电动隔离阀；所述环冷机台车上布置有集气罩，集气罩按照所收集的烟气温度的不同可以分为第一集气罩、第二集气罩、第三集气罩、第四集气罩和第五集气罩五个部分；所述余热锅炉为双压余热锅炉，该锅炉的高压过热器上部布置有烟气进气口，第一集气罩、第二集气罩和第三集气罩所收集的烟气通过该烟气进气口流入余热锅炉的高压部分给锅炉内的水或水蒸气进行加热，锅炉内的烟气流过锅炉内各个换热器后，经锅炉尾部烟道流出，锅炉尾部烟道通过管路连接至第一集气罩和第二集气罩下部的鼓风机，烟气流出锅炉后，通过管路流入鼓风机，在鼓风机的作用下流进环冷机作为冷却高温物料的冷却风，余热锅炉内流出的水蒸气通入汽轮机进行冲转发电。
所述第一集气罩、第二集气罩上面均设置有烟气管路，这两根烟气管路最后会汇合到一根烟气母管上，该母管上部布置有除尘器和自动测温补燃装置，第一、第二集气罩的烟气分别由各自的烟气管路流出，最终进入到所述母管中，烟气经除尘器除尘后，流经自动补燃装置通入余热锅炉高压过热器上部；
所述第三集气罩，沿着物料运动方向分别布置有抽气式热电偶、第一支管路和第二支管路，其目的在于根据烟气温度来调节余热回收段长度；第一、第二支管路上面均布置有电动隔离阀，热电偶的输出端连接有PID调节器，该PID调节器输出端与第一、第二支管路上面的电动隔离阀相连，当烟气流进第三集气罩时，热电偶会先对烟气进行测温，并把所测得的温度反馈给PID调节器，当烟气温度较高时，PID调节器会命令第一支管路上面的电动隔离阀打开同时命令第二支管路上面的电动隔离阀关闭，此时烟气会通过第一支管路流出第三集气罩，然后通过除尘器和自动测温补燃装置流进母管，与第一集气罩和第二集气罩的烟气混合在一起共同流进余热锅炉高压过热器上部；当温度较低时，PID调节器会命令第二支管路上面的电动隔离阀打开同时命令第一支管路上面的电动隔离阀关闭，此时烟气会通过第二支管路流出第三集气罩，然后通过除尘器和自动测温补燃装置流进母管，与第一集气罩和第二集气罩的烟气混合在一起共同流进余热锅炉高压过热器上部；
所述第四集气罩上部布置有一根烟气管路，该管路与第三集气罩下部的鼓风机相连，第四集气罩内的烟气可以通过该管路流进第三集气罩下部的鼓风机，进而进入第三集气罩作为冷却高温物料的冷却风；
所述第五集气罩上部仅布置一根管路，该管路连接至第一集气罩的鼓风机，第五集气罩内的烟气经过该管路流入第一集气罩和第二集气罩下部的鼓风机，通过该鼓风机流进环冷机作冷却高温物料的冷却风。
所述环冷机余热回收装置可以根据进入环冷机烧结矿温度的高低来改变环冷机第三集气罩和第四集气罩的余热回收段的长度，尽可能地去回收高品质的烟气去进入余热锅炉对水或水蒸气进行加热，从而产生高品质的蒸汽进行发电；同时，本装置还对进入锅炉前的烟气进行了补燃，确保进入锅炉的烟气的品质。
通过测定环冷机集气罩内的烟气的温度来对工况的好坏进行判断，把烟气温度当作一个判断工况好坏的准则。
在所述第三集气罩上面布置抽气式热电偶、PID调节器和电动隔离阀，抽气式热电偶会对集气罩内的烟气进行测温，PID在收到温度信号后，会给电动隔离阀发送开启或关闭的指令，从而实现对环冷机余热回收段长度的改变。同时，为防止集气罩内的烟气发生逆流，在第三集气罩内加装烟气挡板。
对进入锅炉前的烟气进行了补燃步骤如下：在高温进气口前加装自动测温补燃装置，该装置包含有PID调节器、抽气式热电偶和补燃装置，PID调节器会根据收到的温度信号来自动控制补燃装置的开启程度，进而把烟气温度提高到预计水平，保证进入高压段的烟气的品质。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
(1)本发明与现有的环冷机余热回收系统相比，最大的特点在于本发明所述的装置可以在变工况的条件下尽可能多地去回收烟气的余热去进行发电，具体体现在：本发明所述的装置利用抽气式热电偶对第三集气罩内的温度进行测温，并且把温度作为衡量工况好坏的标准。在鼓风风量和物料温度恒定时，尽可能地去延长余热回收段也可以得到一个很好的效果。本装置通过PID调节器收集热电偶测得的温度信号，并且根据获得的信号来调节第三集气罩上面两根支管路上的电动隔离阀的开关状态，工况较好时，打开靠后的支路的阀门，通过这种方式达到延长余热回收段的目的；工况不好时，则打开靠前的支路的阀门，防止进入锅炉的烟气的能级较低从而影响锅炉效率。
(2)本发明装置还对进入锅炉前的烟气进行了补燃，以此确保进入锅炉的烟气的品质。
(3)本发明在第三集气罩内加装烟气挡板，可以有效防止集气罩内的烟气发生逆流。
(4)本发明在高温进气口前加装自动测温补燃装置，该装置包含有PID调节器、抽气式热电偶和补燃装置，PID调节器会根据收到的温度信号来自动控制补燃装置的开启程度，进而把烟气温度提高到预计水平，保证进入高压段的烟气的品质。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、第一集气罩，2、第二集气罩，3、第三集气罩，4、第四集气罩，5、第五集气罩，6、抽气式热电偶，7、PID调节器，8、第一电动隔离阀，9、第二电动隔离阀，10、静电除尘器，11、自动测温补燃装置，12、烟气进气口，13、环冷机集气罩挡烟板，14、鼓风机，15、高温烟气母管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受附图所限。
图1为本发明的工艺流程图，如图所示，该变工况分级的环冷机余热回收装置包括环冷机、抽气式热电偶、电动隔离阀、PID调节器和余热锅炉。其中，环冷机包括第一集气罩1、第二集气罩2、第三集气罩3、第四集气罩4和第五集气罩5，余热锅炉上面有烟气进气口12。
环冷机上面的第一集气罩1上部安装有烟气管路，该管路和高温烟气母管15相连，高温烟气母管上面补助有自动测温补燃装置11，第一集气罩内的高温烟气从该集气罩上面的管路流出，沿管路进入高温烟气母管15，高温烟气母管15上面沿烟气流动方向依次布置有静电除尘器10和自动测温补燃装置，烟气流经自动测温补燃装置时，装置里的抽气式热电偶会对管路里的烟气进行测温，如果温度高于PID设定的温度t1时，则补燃装置不开启；如果温度低于PID设定的温度t1时，补燃装置会根据PID反馈进来的信号来自动控制补燃的燃料量和助燃空气量，使得自动测温补燃装置出口的烟气达到设定值。最后高温烟气母管里的烟气从余热锅炉的高温烟气进气口进入余热锅炉。环冷机第二集气罩2上部同样安装有烟气管路，该管路同样和高温烟气母管相连，第二集气罩2内收集的烟气同样会沿着烟气管路流动，最后进入高温烟气母管和第一集气罩1里面的烟气汇合到一起，一起流经静电除尘器10和自动测温补燃装置后从余热锅炉高温烟气进气口进入余热锅炉进行发电。
环冷机第三集气罩3上面安装有两根烟气管路，其中一根管路上面布置有第一电动隔离阀8，另外一根烟气管路则布置有第二电动隔离阀9，在这两根烟气管路之前的集气罩上面安装有抽气式热电偶6，抽气式热电偶6与PID调节器7的输入端相连，PID调节器7的输出端与第一电动隔离阀8和第二电动隔离阀9相连。当烟气流进第三集气罩时，抽气式热电偶6会先对烟气进行测温，当所测得的温度大于PID调节器7设定的临界温度t2时，代表此时的工况较好，这时PID调节器7会给第一电动隔离阀8开启的指令，同时会给第二电动隔离阀9关闭的指令，这时烟气会通过第一电动隔离阀8所在的烟气管路流出第三集气罩，然后烟气会顺着该管路流进第三集气罩的两根支管的母管；当所测得的温度小于PID调节器7设定的临界温度t2时，这时PID调节器7会给第一电动隔离阀8关闭的指令，同时会给第二电动隔离阀9开启的指令，这时烟气会顺着第二电动隔离阀9所在的烟气管路流出第三集气罩并流进烟气母管。第三集气罩的烟气母管上面布置有自动测温补燃装置，该处的自动测温补燃装置与高温烟气母管15上面的自动测温补燃装置具有相同的作用，烟气流经静电除尘器10和补燃装置后，与第一、第二集气罩的烟气混合到一起流进余热锅炉烟气进气口12。同时，为防止第三集气罩3里面的烟气发生逆流，在第三集气罩3里面布置有环冷机集气罩挡烟板13。
环冷机第四集气罩4上面仅布置了一根烟气管路，该管路连接到了环冷机第三集气罩3下部的鼓风机14，第四集气罩4内的烟气可以通过该管路进入第三集气罩3下部的鼓风机，鼓风机会将这部分的烟气鼓入环冷机作为冷却物料的冷却风。
环冷机第五集气罩5上面仅布置了一根管路，该管路连接至环冷机鼓风机，集气罩内的烟气顺着该管路流出集气罩后进入环冷机鼓风机作为冷却风用。
余热锅炉的烟气出口同样连接至环冷机的鼓风机，烟气在流出余热锅炉后会被固定管路引入环冷机作为冷却风。
下面通过具体数据来说明本发明的技术效果：已知一环冷机余热回收装置，该装置内的余热锅炉仅对环冷机一二段的烟气余热进行了回收，余热锅炉为双压余热锅炉，高压出口蒸汽温度为380℃，低压出口蒸汽温度为240℃。现把本发明应用于该装置，取余热锅炉烟气进气口所进入的烟气温度为400℃，根据烟气进口、出口焓差和水(或蒸汽)进口、出口焓差相等的关系进行计算，计算结果可得高压出口蒸汽温度提高到386.1℃，低压出口蒸汽温度提高到255℃。经过计算可知，本发明对于现有的环冷机余热回收装置具有一定的好处。

Claims (5)

1.一种变工况分级的环冷机余热回收装置，其特征在于：包括环冷机、余热锅炉、PID调节器和电动隔离阀；所述环冷机台车上布置有集气罩，集气罩按照所收集的烟气温度的不同，分为第一集气罩、第二集气罩、第三集气罩、第四集气罩和第五集气罩五个部分；所述余热锅炉为双压余热锅炉，该锅炉的高压过热器上部布置有烟气进气口，第一集气罩、第二集气罩和第三集气罩所收集的烟气通过该烟气进气口流入余热锅炉的高压部分给锅炉内的水或水蒸气进行加热，锅炉内的烟气流过锅炉内各个换热器后，经锅炉尾部烟道流出，锅炉尾部烟道通过管路连接至第一集气罩和第二集气罩下部的鼓风机，烟气流出锅炉后，通过管路流入鼓风机，在鼓风机的作用下流进环冷机作为冷却高温物料的冷却风，余热锅炉内流出的水蒸气通入汽轮机进行冲转发电；
所述第一集气罩、第二集气罩上面均设置有烟气管路，这两根烟气管路最后会汇合到一根烟气母管上，该母管上部布置有除尘器和自动测温补燃装置，第一、第二集气罩的烟气分别由各自的烟气管路流出，最终进入到所述母管中，烟气经除尘器除尘后，流经自动补燃装置通入余热锅炉高压过热器上部；
所述第三集气罩，沿着物料运动方向分别布置有抽气式热电偶、第一支管路和第二支管路，其目的在于根据烟气温度来调节余热回收段长度；第一、第二支管路上面均布置有电动隔离阀，热电偶的输出端连接有PID调节器，该PID调节器输出端与第一、第二支管路上面的电动隔离阀相连，当烟气流进第三集气罩时，热电偶会先对烟气进行测温，并把所测得的温度反馈给PID调节器，当烟气温度较高时，PID调节器会命令第一支管路上面的电动隔离阀打开的同时，命令第二支管路上面的电动隔离阀关闭，此时烟气会通过第一支管路流出第三集气罩，然后通过除尘器和自动测温补燃装置流进母管，与第一集气罩和第二集气罩的烟气混合在一起共同流进余热锅炉高压过热器上部；当温度较低时，PID调节器会命令第二支管路上面的电动隔离阀打开的同时，命令第一支管路上面的电动隔离阀关闭，此时烟气会通过第二支管路流出第三集气罩，然后通过除尘器和自动测温补燃装置流进母管，与第一集气罩和第二集气罩的烟气混合在一起共同流进余热锅炉高压过热器上部；
所述第四集气罩上部布置有一根烟气管路，该管路与第三集气罩下部的鼓风机相连，第四集气罩内的烟气通过该管路流进第三集气罩下部的鼓风机，进而进入第三集气罩作为冷却高温物料的冷却风；
所述第五集气罩上部仅布置一根管路，该管路连接至第一集气罩的鼓风机，第五集气罩内的烟气经过该管路流入第一集气罩和第二集气罩下部的鼓风机，通过该鼓风机流进环冷机作冷却高温物料的冷却风。
2.根据权利要求1所述的变工况分级的环冷机余热回收装置，其特征在于：所述环冷机余热回收装置根据进入环冷机烧结矿温度的高低来改变环冷机第三集气罩和第四集气罩的余热回收段的长度，尽可能地去回收高品质的烟气去进入余热锅炉对水或水蒸气进行加热，从而产生高品质的蒸汽进行发电；同时，本装置还对进入锅炉前的烟气进行了补燃，确保进入锅炉的烟气的品质。
3.根据权利要求1所述的变工况分级的环冷机余热回收装置，其特征在于：通过测定环冷机集气罩内的烟气的温度来对工况的好坏进行判断，把烟气温度当作一个判断工况好坏的准则。
4.根据权利要求1所述的变工况分级的环冷机余热回收装置，其特征在于：在所述第三集气罩上面布置抽气式热电偶、PID调节器和电动隔离阀，抽气式热电偶会对集气罩内的烟气进行测温，PID在收到温度信号后，会给电动隔离阀发送开启或关闭的指令，从而实现对环冷机余热回收段长度的改变；为防止集气罩内的烟气发生逆流，在第三集气罩内加装烟气挡板。
5.根据权利要求2所述的变工况分级的环冷机余热回收装置，其特征在于：对进入锅炉前的烟气进行了如下补燃步骤：在高温进气口前加装自动测温补燃装置，该装置包含有PID调节器、抽气式热电偶和补燃装置，PID调节器会根据收到的温度信号来自动控制补燃装置的开启程度，进而把烟气温度提高到预计水平，保证进入高压段的烟气的品质。
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