CN111336822A - 一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：结合全封闭式矿热炉冶炼工艺，冶炼过程中产生烟气量小，但具有较高热值的煤气的特点，采用热烟气发生装置回收全封闭式矿热炉自产煤气，利用热烟气发生装置产生高温烟气、并循环利用系统中换热后的低温烟气，在竖式预热窑中加热矿热炉的入炉原料。依据入炉原料加热温度要求，通过热烟气发生装置生产的高温烟气、循环利用低温烟气、外排烟气的压力、流量联动调节，充分利用高温烟气加热入炉原料，提高矿热炉的入炉原料温度，减小原料在矿热炉内加热温度范围，降低矿热炉的电消耗，缩短矿热炉的生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及铁合金及钢铁等行业中资源及能源利用技术领域，尤其涉及一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法。
背景技术
我国铁合金产量已达3600万吨，铁合金产品中，约90％都是采用矿热电炉生产，铁合金行业是耗能大户，统计数据显示其用电量占全国总发电量的2％以上。在铁合金矿热炉冶炼过程中，电能消耗约占整个能量的70％。
目前，全封闭矿热炉主要的节能方式是以矿热炉烟气余热回收为主，未从矿热炉冶炼全工艺链整体考虑，全封闭式矿热炉冶炼过程中产生烟气量小，但具有较高热值的煤气，利用率极低，大量放散，造成能源浪费。
申请号为201220603065.1的中国实用新型专利公开了一种新型高效节能矿热炉，包括炉体，与炉体盖合的烟罩，贯穿烟罩伸入炉体内设置的三个电极，连接在电极上的短网，与短网连接的变压控制器，以及与烟罩密封连接的排烟立柱和自动进配料机构；烟罩由不锈钢隔磁材料整体制成，上端中央均匀设置有三个与电极配合的通孔，周边分别设置有与自动进配料机构配合的入料口和与排烟立柱配合的排烟口。该方案是通过消除无用功的消耗，提高电能的利用率，节约电能。
申请号为201910324045.7的中国发明专利公开了一种大型节能矿热炉，包括矿热炉和悬梁，悬梁正对矿热炉的位置处安装有三根电极，三根电极均贯穿矿热炉并延伸至矿热炉内部底端，矿热炉顶端贯穿有高温烟气管道，高温烟气管道出气口端连通有抽风机，抽风机的出风口端通过通风管连通有矿料箱。该方案通过对矿热炉产生的热量进行收集再利用，能够对矿石原料进行预加热，使矿热炉内部温度恒定，产生的余热能够经过换热箱进行热交换用于发电，产生的电能再供给矿热炉使用，从而提高矿热炉的余热利用和能量利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，克服现有技术的不足，结合全封闭式矿热炉冶炼工艺，产生烟气量小，但具有较高热值的煤气的特点，回收这部分煤气，利用热烟气发生装置产生高温烟气直接加热矿热炉的入炉原料，并且换热后的低温烟气重复回收利用，既利用副产煤气，降低矿热炉电消耗，又缩短矿热炉的生产周期，提高生产效率，可在实际生产中形成切实可行的工艺节能路线。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：由热烟气发生装置回收全封闭式矿热炉自产煤气产生高温烟气，并循环利用该系统中的低温烟气在竖式预热窑内加热矿热炉的入炉原料，通过公式（1）和公式（2）使原料加热温度要求和高温烟气供入量联动控制，主引风机和热烟气发生装置的高温烟气压力联动控制，外排烟气和热烟气发生装置回兑烟气的流量联动控制；利用高温烟气加热入炉原料，提高矿热炉的入炉原料温度，减小原料在矿热炉内加热温度范围，降低矿热炉的电消耗，缩短矿热炉的生产周期；
P主引+P回兑一+P回兑二=P矿阻+P管道+P炉膛+P除尘系统（1）
Q全封闭系统热总=Q热烟装置新产一+ Q热烟装置新产二+Q回兑烟一+Q回兑烟二+Q放散（2）
公式（1）中：
P主引——系统中主引风机压力；P回兑一——回兑风机一压力；
P回兑二——回兑风机二压力；P矿阻——入炉原料阻力；
P管道——系统中管道阻力；P炉膛——热烟气发生装置炉膛压力；P除尘系统——除尘器阻力；
公式（2）中：
Q全封闭系统热总——全封闭式矿热炉预热入炉原料热量；Q热烟装置新产一——热烟气发生装置一产生热量； Q热烟装置新产二——热烟气发生装置二产生热量；Q回兑烟一——回兑烟气一的热量；
Q回兑烟二——回兑烟气二的热量；Q放散——系统中部分烟气放散的热量。
所述热烟气发生装置包括燃烧器、燃烧室和混合室，燃烧器设于燃烧室的一端，燃烧室的另一端连通混合室，燃烧室的切向方向设有低温烟气进口；经回收利用的全封闭式矿热炉自产煤气和空气进入燃烧器，两者在燃烧室中混合燃烧，产生烟气；烟气进入混合室后与低温烟气混形成高温烟气；所述高温烟气自下部供入竖式预热窑，入炉原料由上部进入竖式预热窑，二者在竖式预热窑中进行换热；所述高温烟气换热后的低温烟气由竖式预热窑上部排出，预热后的入炉原料由竖式预热窑下部排出进入矿热炉。
烟气压力联动调节控制是通过在主引风机、回兑风机与热烟气发生装置三者联动实现整体系统压力稳定，通过调整主引风机压力控制高温烟气在竖式预热窑中克服物料阻力，并换热后的低温烟气排出，主引风压力不小于－15~－25KPa；所述回兑风机将低温烟气回兑到高温烟气中，回兑压力不小于2~4KPa。
根据竖式预热窑对物料的温度要求，换热后的低温烟气由主引风机抽出，经除尘器后进入烟气调节罐，调节回兑烟气量及外排量；所述回兑部分低温烟气经风机加压回兑到热烟气发生装置循环使用，剩余部分低温烟气经烟囱外排。
通过采用多套热烟气发生装置沿竖式预热窑外侧绕圆周向均匀分布，使高温烟气与入炉物料均匀换热，以达到充分换热、提升物料入炉温度的目的；对于入矿热炉前物料温度达到300-500℃的场合，使用两套热烟气发生装置；对入矿热炉前物料温度超过500℃的场合，使用多套热烟气发生装置。
结合矿热炉冶炼工艺，回收自产煤气，利用热烟气发生装置产生高温烟气，在竖式预热窑中加热矿热炉的入炉原料。依据入炉原料加热温度要求，通过热烟气发生装置生产的高温烟气、循环利用低温烟气、外排烟气的压力联动、流量联动，充分利用高温烟气加热入炉原料，提高矿热炉的入炉原料温度，减小原料在矿热炉内加热温度范围，降低矿热炉的电消耗，缩短矿热炉的生产周期。
本发明技术方案中，利用全封闭式矿热炉的自产煤气为热烟气发生装置提供热源，对入炉原料进行预热，降低原料中的水分，富集矿石中的有用成分，去除矿中的水分，还可以带大量物理热入炉。炉料预处理能够降低原料的水蒸发热、杂质挥发热、反应化学热，并代替部分物理热，有效降低冶炼电耗。此外，通过原料的预处理，能够改善炉料的透气性，控制入炉原料的粒度组成和成分，从而提高炉料比电阻，使炉况和操作工艺更加稳定，实现节约能耗的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）结合全封闭式矿热炉冶炼中产生烟气量小，但具有较高热值的煤气的特点，回收自产煤气，利用热烟气发生装置产生烟气直接加热矿热炉的入炉原料，并且换热后的低温烟气重复回收利用，既利用副产煤气，降低全封闭式矿热炉的电消耗，又缩短全封闭式矿热炉的生产周期，提高生产效率。2）将入炉原料加入竖式预热窑中，与高温烟气换热后入炉物料温度达到300-500℃左右，初步完成入炉原料排除水分及原料预还原；高温烟气经竖式预热窑换热后温度由650～750℃降为150～250℃，低温烟气经除尘器除尘后通过烟气调节罐，调整烟气流量及压力后，回兑到热烟气发生装置中，循环供给竖式预热窑加热入炉原料。
附图说明
图1是本发明实施例工艺流程示意图。
图2是本发明实施例热烟气发生装置结构示意图。
图中：1-主引风机、2-一级除尘器、3-二级除尘器、4-物料分配仓、5-物料分配罩、6-竖式预热窑、7-热烟气发生装置、8-全封闭式矿热炉、9-回兑风机一、10-回兑风机二、11-外排风机、12-烟囱、13-烟气调节罐、14-下料管、15-燃烧器、16-低温烟气进口、17-燃烧室、18-混合室。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以是两个元件内部的连通。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。
见图1，是本发明实施例工艺流程示意图，全封闭式矿热炉8入炉原料，由物料分配器4中下料管分配后，经物料分配罩5再次分配后，进入竖式预热窑6中，与分布在窑内、由耐火材料砌筑的气室中的高温烟气，进行热交换，换热后的物料经下料管14进入矿热炉8；低温烟气通过一级除尘器一3、二级除尘器二2除尘后，由主引风机1引入烟气调节罐13，回兑烟气经回兑风机9（10）输回热烟气发生装置重新利用，多余烟气经外排风机11从烟囱12排出。参见图1，烟气的压力调节实现联动：压力调节主要依靠主引风机1和回兑风机9（10）与热烟气发生装置7，通过三者联动实现整体系统压力稳定。竖式预热窑6内阻力偏大时，适当增加主引风机1的抽力和增加回兑风机9（10）以及热烟气发生装置7的炉压，增加竖式预热窑6的上下压差克服其内部增加的阻力；竖式预热窑6内阻力偏小时，适当减小主引风机1的抽力和降低回兑风机9（10）以及热烟气发生装置7的炉压，减小竖式预热窑6的上下压差平衡其内部降低的阻力。
见图2，热烟气发生装置包括燃烧器15、燃烧室17和混合室18，燃烧器15设于燃烧室17的一端，燃烧室17的另一端连通混合室18，燃烧室17的切向方向设有低温烟气进口16，全封闭式矿热炉的自产煤气（图中示出两路）和风机供风供入燃烧器15，两者在燃烧室17中混合燃烧，产生烟气，烟气进入混合室18后与由低温烟气进口16进入的低温烟气进行混合，形成高温烟气。
本发明经除尘器一3和除尘器二2的低温烟气经烟气调节罐13分成两路，一路进入热烟气发生装置7内回用，一路经烟囱12排出。根据竖式预热窑6内物料温度要求，通过烟气调节罐调节循环利用低温烟气、热烟气发生装置7中的烟气与外排烟气量，通过三者的联动调节，保证系统稳定运行。
本发明采用两套或多套热烟气发生装置7出口热烟气温度与竖式预热窑6中物料温度联动调节，通过调节热烟气发生装置7产生热烟气量及温度，将物料均匀预热到要求温度。
以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：由热烟气发生装置回收全封闭式矿热炉自产煤气产生高温烟气，并循环利用该系统中的低温烟气在竖式预热窑内加热矿热炉的入炉原料，通过公式（1）和公式（2）使原料加热温度要求和高温烟气供入量联动控制，主引风机和热烟气发生装置的高温烟气压力联动控制，外排烟气和热烟气发生装置回兑烟气的流量联动控制；利用高温烟气加热入炉原料，提高矿热炉的入炉原料温度，减小原料在矿热炉内加热温度范围，降低矿热炉的电消耗，缩短矿热炉的生产周期；
P主引+P回兑一+P回兑二=P矿阻+P管道+P炉膛+P除尘系统（1）
Q全封闭系统热总=Q热烟装置新产一+ Q热烟装置新产二+Q回兑烟一+Q回兑烟二+Q放散（2）
公式（1）中：
P主引——系统中主引风机压力；P回兑一——回兑风机一压力；
P回兑二——回兑风机二压力；P矿阻——入炉原料阻力；
P管道——系统中管道阻力；P炉膛——热烟气发生装置炉膛压力；P除尘系统——除尘器阻力；
公式（2）中：
Q全封闭系统热总——全封闭式矿热炉预热入炉原料热量；Q热烟装置新产一——热烟气发生装置一产生热量； Q热烟装置新产二——热烟气发生装置二产生热量；Q回兑烟一——回兑烟气一的热量；
Q回兑烟二——回兑烟气二的热量；Q放散——系统中部分烟气放散的热量。
2.根据权利要求1所述的一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：所述热烟气发生装置包括燃烧器、燃烧室和混合室，燃烧器设于燃烧室的一端，燃烧室的另一端连通混合室，燃烧室的切向方向设有低温烟气进口；经回收利用的全封闭式矿热炉自产煤气和空气进入燃烧器，两者在燃烧室中混合燃烧，产生烟气；烟气进入混合室后与低温烟气混形成高温烟气；所述高温烟气自下部供入竖式预热窑，入炉原料由上部进入竖式预热窑，二者在竖式预热窑中进行换热；所述高温烟气换热后的低温烟气由竖式预热窑上部排出，预热后的入炉原料由竖式预热窑下部排出进入矿热炉。
3.根据权利要求1所述的一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：烟气压力联动调节控制是通过在主引风机、回兑风机与热烟气发生装置三者联动实现整体系统压力稳定，通过调整主引风机压力控制高温烟气在竖式预热窑中克服物料阻力，并换热后的低温烟气排出，主引风压力不小于－15~－25KPa；所述回兑风机将低温烟气回兑到高温烟气中，回兑压力不小于2~4KPa。
4.根据权利要求1所述的一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：根据竖式预热窑对物料的温度要求，换热后的低温烟气由主引风机抽出，经除尘器后进入烟气调节罐，调节回兑烟气量及外排量；所述回兑部分低温烟气经风机加压回兑到热烟气发生装置循环使用，剩余部分低温烟气经烟囱外排。
5.根据权利要求1所述的一种全封闭矿热炉竖式炉料预热联动循环利用的方法，其特征在于：通过采用多套热烟气发生装置沿竖式预热窑外侧绕圆周向均匀分布，使高温烟气与入炉物料均匀换热，以达到充分换热、提升物料入炉温度的目的；对于入矿热炉前物料温度达到300-500℃的场合，使用两套热烟气发生装置；对入矿热炉前物料温度超过500℃的场合，使用两套以上的热烟气发生装置。
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