CN111779554A - 用于烧结工艺的余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于烧结工艺的余热回收系统，包括：汽轮机，用于将烧结矿的显热热能转换为汽能并提供给汽轮机的余热锅炉，与汽轮机传动连接的烧结风机，与烧结风机传动连接的电动机，连接电网和电动机的四象限变频器；若汽轮机输出的转矩小于烧结风机的负载转矩，则汽轮机和电动机共同驱动烧结风机运行至设定转速；若汽轮机输出的转矩大于烧结风机的负载转矩，则将汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至电网。上述用于烧结工艺的余热回收系统，将烧结矿显热转换为动能直接驱动烧结风机运行，减少了损失的能量，且能够将汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至电网，可供其它用电设备使用，提高了余热回收的效率。

Description

用于烧结工艺的余热回收系统
技术领域
本发明涉及烧结工艺技术领域，更具体地说，涉及一种用于烧结工艺的余热回收系统。
背景技术
目前，我国钢铁工业能耗占国家总能耗的16.3％，其能耗来源主要是烧结和炼铁两个工段，其中烧结工段占10-20％，仅次于炼铁工段的70％，因此优化烧结工艺及动力设备系统以实现节能减排尤为重要。
为了实现节能，需要对余热进行回收。传统烧结工艺的余热回收主要利用余热发电机组发电，产生的电能用于供给电动机，使得电动机驱动烧结风机运行以实现供风。具体地，余热发电机组主要包括：余热锅炉、余热汽轮机和余热发电机。在烧结风机下游的3-5个烟箱及冷却机的第一个烟罩处，通过余热锅炉产生蒸汽后用余热汽轮机驱动发电机发电。
上述余热回收的方式，需要先采用蒸汽发电，再将电能转化为机械能，包括两个转换过程，能量损失较多，导致余热回收的效率较低。
另外，电动机和烧结风机形成的机组和余热发电机组是两个独立的机组，设置在不同的厂房，则所需厂房数目较多，成本较高。
综上所述，如何对烧结工艺的余热进行回收，以提高回收效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于烧结工艺的余热回收系统，以提高回收效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于烧结工艺的余热回收系统，包括：汽轮机，用于将烧结矿的显热热能转换为汽能并提供给所述汽轮机的余热锅炉，与所述汽轮机传动连接的烧结风机，与所述烧结风机传动连接的电动机，以及连接电网和所述电动机的四象限变频器；
其中，若所述汽轮机输出的转矩小于所述烧结风机的负载转矩，则所述四象限变频器控制所述电动机以驱动状态运行，所述汽轮机和所述电动机共同驱动所述烧结风机运行至设定转速；
若所述汽轮机输出的转矩大于所述烧结风机的负载转矩，则所述四象限变频器控制所述电动机以发电状态运行以将所述汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至所述电网。
优选地，所述烧结风机通过离合器与所述汽轮机连接。
优选地，所述电动机和所述烧结风机、所述烧结风机和所述离合器、所述离合器和所述汽轮机均通过联轴器连接。
优选地，若所述汽轮机输出的转矩大于所述烧结风机的负载转矩，则所述四象限变频器控制所述电动机将所述汽轮机输出的多余动能转换成的电能为与所述电网同频、同相位的电能。
优选地，连接所述电动机和所述四象限变频器的线路上设置有控制该线路通断的开关。
优选地，所述余热锅炉为环冷机余热锅炉。
本发明提供的用于烧结工艺的余热回收系统，利用余热锅炉将烧结矿的显示热转换为汽能并提供给汽轮机，汽轮机将汽能转换为动能并直接提供给烧结风机，较现有技术相比，省去了发电机，将烧结矿显热转换为动能直接驱动烧结风机运行，简化了能量转换过程，减少了损失的能量，有效提高了余热回收的效率；而且，当汽轮机输出的转矩小于烧结风机的负载转矩时，汽轮机和电动机共同驱动烧结风机运行至设定转速，有效降低了电动机的负载，实现了节能；同时，当汽轮机输出的动能大于烧结风机所需动能时，四象限变频器控制电动机以发电状态运行以将汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至电网，可供其它用电设备使用，进一步提高了余热回收的效率，也实现了节能。
同时，本发明提供的用于烧结工艺的余热回收系统所包括的各个设备均可放置在同一厂房，减少了厂房数目，降低了设备、厂房等物资的投入，从而降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于烧结工艺的余热回收系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的用于烧结工艺的余热回收系统包括：余热锅炉，汽轮机，烧结风机，电动机，以及四象限变频器。
上述烧结风机用于对烟道进行抽风，产生负压，使烧结料中的固体燃料充分燃烧。
上述余热锅炉用于将烧结矿的显热热能转换为汽能，并将该汽能提供给汽轮机；上述汽轮机用于将上述汽能转换为动能，具体地，上述汽轮机用于将上述汽能转换为轴旋转的动能；上述烧结风机与汽轮机传动连接，则汽轮机产生的动能能够传递给烧结风机，从而实现汽轮机驱动烧结风机；上述电动机与烧结风机传动连接，则电动机处于驱动状态时，电动机驱动烧结风机运行。上述四象限变频器连接电网和电动机。
上述四象限变频器安装在电动机与电网之间，具备能量回馈至电网的能力。上述四象限变频器可控制电动机以驱动状态运行，也可控制电动机以发电状态运行，并将符合电网电能质量要求的电能直接回馈至电网。这是四象限变频器的自身作用，因此，本实施例对四象限变频器的具体结构不做描述和限定。
具体地，若汽轮机输出的转矩小于烧结风机的负载转矩，则四象限变频器控制电动机以驱动状态运行，此时，电网向电动机供电，上述汽轮机和电动机共同驱动烧结风机运行至设定转速；若汽轮机输出的转矩大于烧结风机的负载转矩，则四象限变频器控制电动机以发电状态运行以将汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至电网。
可以理解的是，上述烧结风机的负载转矩即为烧结风机以设定转速运行时所需的转矩。汽轮机输出的多余动能，是指汽轮机输出的动能减去汽轮机驱动烧结风机运行所需的动能后剩余的动能。
上述烧结风机与汽轮机传动连接，则汽轮机产生的动能能够传递给烧结风机，从而实现汽轮机驱动烧结风机，故无需采用发电机，将烧结余热回收的能量直接作为旋转机械能补充在轴系上，与电动机同轴驱动烧结风机，电动机只需输出烧结风机的运行耗能和汽轮机做功的能量差，因此降低了电动机运行的电流，在线降低了电动机的电流，实现了节能。
本发明实施例提供的用于烧结工艺的余热回收系统，利用余热锅炉将烧结矿的显示热转换为汽能并提供给汽轮机，汽轮机将汽能转换为动能并直接提供给烧结风机，较现有技术相比，省去了发电机，将烧结矿显热转换为动能直接驱动烧结风机运行，简化了能量转换过程，减少了损失的能量，有效提高了余热回收的效率；而且，当汽轮机输出的转矩小于烧结风机的负载转矩时，汽轮机和电动机共同驱动烧结风机运行至设定转速，有效降低了电动机的负载，实现了节能；同时，当汽轮机输出的动能大于烧结风机所需动能时，四象限变频器控制电动机以发电状态运行以将汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至电网，可供其它用电设备使用，进一步提高了余热回收的效率，也实现了节能。
同时，本发明实施例提供的用于烧结工艺的余热回收系统所包括的各个设备均可放置在同一厂房，减少了厂房数目，降低了设备、厂房等物资的投入，从而降低了成本。
上述用于烧结工艺的余热回收系统，与传统余热回收系统相比，提高了能量回收率6％-8％；上述用于烧结工艺的余热回收系统可回收60％-80％的余热能量。
为了便于驱动烧结风机运行，上述烧结风机通过离合器与汽轮机连接。具体地，当离合器的输出端转速达到烧结风机的啮合转速时离合器啮合。
对于离合器的类型，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。
为了便于连接，上述电动机和烧结风机通过联轴器连接，上述烧结风机和离合器通过联轴器连接，上述离合器和汽轮机通过联轴器连接。对于联轴器的类型根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。
上述用于烧结工艺的余热回收系统中，若汽轮机输出的转矩大于烧结风机的负载转矩，四象限变频器控制电动机将汽轮机输出的多余动能转换成的电能为与电网同频、同相位的电能。这样，电能可直接送入工频电网，满足电网电能质量要求，方便了转换的电能被其他设备利用。
为了便于维护电网和四象限变频器，上述用于烧结工艺的余热回收系统中，连接电动机和四象限变频器的线路上设置有控制该线路通断的开关。当需要检修和维护时，可断开上述开关，切断四象限变频器和电动机的连接，从而放不了进行检修和维护。
对于开关的类型，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。
对于上述余热锅炉的类型，根据实际需要进行选择，例如上述余热锅炉为环冷机余热锅炉。当然，也可选择上述余热锅炉为其他类型，本实施例对此不做限定。
上述电动机可以是同步电机，也可以是异步电机，对于电动机的具体类型，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。
对于上述汽轮机和烧结风机的类型，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种用于烧结工艺的余热回收系统，其特征在于，包括：汽轮机，用于将烧结矿的显热热能转换为汽能并提供给所述汽轮机的余热锅炉，与所述汽轮机传动连接的烧结风机，与所述烧结风机传动连接的电动机，以及连接电网和所述电动机的四象限变频器；
其中，若所述汽轮机输出的转矩小于所述烧结风机的负载转矩，则所述四象限变频器控制所述电动机以驱动状态运行，所述汽轮机和所述电动机共同驱动所述烧结风机运行至设定转速；
若所述汽轮机输出的转矩大于所述烧结风机的负载转矩，则所述四象限变频器控制所述电动机以发电状态运行以将所述汽轮机输出的多余动能转换为电能并回馈至所述电网。
2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述烧结风机通过离合器与所述汽轮机连接。
3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述电动机和所述烧结风机、所述烧结风机和所述离合器、所述离合器和所述汽轮机均通过联轴器连接。
4.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，若所述汽轮机输出的转矩大于所述烧结风机的负载转矩，则所述四象限变频器控制所述电动机将所述汽轮机输出的多余动能转换成的电能为与所述电网同频、同相位的电能。
5.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，连接所述电动机和所述四象限变频器的线路上设置有控制该线路通断的开关。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热锅炉为环冷机余热锅炉。
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