CN113432416A - 一种回转球团竖炉余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回转球团竖炉余热利用系统，包括：余热利用型竖炉、称量输送装置、辅料预热系统和除尘系统；余热利用型竖炉用于焙烧热球团；辅料预热系统用于对辅料进行预热；称量输送装置用于运输和辅料预热系统排出预热后的辅料；除尘系统的入口端与辅料预热系统换热后的烟气排出口连通；余热利用型竖炉的尾气排出口位置设置有收集其排出尾气热量的热量收集装置；辅料预热系统的第一热源为热量收集装置；本申请充分利用球团热量，实现热装入炉，减少矿热炉冶炼电耗。本申请热球团在整个配料过程中只经过一次倒运，减少热量损失，提高球团的入炉温度。本申请竖炉尾气经过余热回收用来烘干、预热辅料中的还原剂焦炭，提高节能效果。

Description

一种回转球团竖炉余热利用系统

技术领域

本发明涉及铁合金冶炼技术领域，具体而言，尤其涉及一种回转球团竖炉余热利用系统。

背景技术

目前，高碳铬铁冶炼国际上主要有预还原球团法和氧化球团法两种工艺。预还原球团法工艺主要以SRC工艺为主，在南非和日本得到广泛应用，该工艺优点是节电效果明显，适用电力供应紧张、电费高的地区，缺点是投资较高，球团中的预还原率很难把握，矿热炉冶炼配碳难控制，操作难度系数大。

氧化球团主要以回转竖炉工艺及奥托昆普工艺为主。奥托昆普工艺为1968年芬兰奥托昆普(Outokumpu)公司首创，该工艺涉及到庞大的水处理问题，且球团冷却后需再加热，热损耗大；引进国外技术，设备投资大；每年需要更换一次篦板，设备维护成本高；炉顶30m平台左右设置预热窑，厂房高度需50m以上，土建成本投资大；优点是预热窑可以对原料中还原剂进行烘干和预热，使还原剂含水量控制在全密闭矿热炉工艺需求以内，提高矿热炉的操作稳定性。回转竖炉工艺为我公司自主研发，该工艺较其他工艺有投资成本低、球团生产运行成本低、环保节能效果好等优势，目前世界上只有我公司在印尼瑞浦4×36000kVA高碳铬铁项目上实施使用。

回转竖炉生产使用过程中，在高效节能上主要存在以下3个问题：

①竖炉储料料斗内球团通过冷却风进行降温换热后排出竖炉，降低球团热装温度，不利于矿热炉冶炼电耗的降低；发明专利ZL201510975778.9公布了热球团采用冷却风进行冷却换热，球团排出温度在300-400℃之间，利用球团显热进行焙烧，但增加了矿热炉冶炼电耗。

②竖炉排出球团通过振动给料机输送到缓冲罐内，然后再由缓冲罐的出口振动给料机输送到称量斗内，最后再由称量斗的出口振动给料机输送到热料罐内，热球团需要经过三次倒运，温度损失100℃左右。

③竖炉尾气温度160-200℃，直接通过静电除尘器除尘后排入大气中，热量损失大，利用率低。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种提高竖炉热效率，降低矿热炉冶炼电耗，竖炉尾气综合回收利用，提高矿热炉操作稳定性，完善氧化球团法回转竖炉冶炼工艺的回转球团竖炉余热利用系统。

本发明采用的技术手段如下：

一种回转球团竖炉余热利用系统，包括：余热利用型竖炉1、称量输送装置2、辅料预热系统3和除尘系统4；

余热利用型竖炉1用于焙烧热球团；

辅料预热系统3用于对辅料进行预热；

称量输送装置2用于运输和辅料预热系统3排出预热后的辅料；

除尘系统4的入口端与辅料预热系统3换热后的烟气排出口连通；

余热利用型竖炉1的尾气排出口位置设置有收集其排出尾气热量的热量收集装置；

辅料预热系统3的第一热源为热量收集装置(当辅热效果不够时可引入第二热源)；

辅料预热系统3的辅料排出口位置设置有称量输送装置2；

辅料预热系统3预热的合格辅料根据生产工艺配料要求输送至称量输送装置2中进行混料，根据称量输送装置2称重模块反馈信号对余热利用型竖炉1和辅料预热系统3的下料量进行实时调节，达到精准配料。

进一步的，称量输送装置2采用轨道运输方式将混合料送至矿热炉车间。

进一步的，余热利用型竖炉1包括：上料装置Ⅰ5皮带机、焙烧室、驱动装置10、料位检测装置11、储料料斗12、气动阀门13、球团排外装置14、缓冲仓15、烧嘴16和放料设备17；

余热利用型竖炉1生产时，生球团通过皮带机5上料输送到焙烧室中，焙烧室包括：外圆柱套筒6、内圆柱套筒7和储料平台9；

外圆柱套筒6、内圆柱套筒7同心，储料平台9圆心相对前两者中心偏置50-70mm，具备可自动调节偏心量功能；

储料平台9通过驱动装置10做回转运动，储料平台9可带动外圆柱套筒6及内圆柱套筒7一起回转，外圆柱套筒6、内圆柱套筒7圆周方向上都设置挡轮8，焙烧好的熟球团在偏心回转作用下落到设置在下方的竖炉储料料斗12中；

熟球团竖炉储料料斗12下部，通过团竖炉储料料斗12下部的放料设备17根据生产配料需求定期排出，储料料斗12外壁设有料位检测装置11，通过料位反馈信号调整料面高度；

球团排外装置14的入口端与团竖炉储料料斗12球团堆积部分连通，球团排外装置14的出口端与缓冲仓15连通，球团排外装置14通过阀门13控制开闭；

球团储料料斗12上部为燃烧室，烧嘴16设置在燃烧室内。

进一步的，烧嘴16所用燃气为矿热炉煤气。

进一步的，称量输送装置2包括：热料罐18、支承并保持热料罐18的热料罐车19和轨道衡20；

称量方式选用轨道衡20，轨道衡20上方设置有用于热料罐车19走行的走行轨道。

进一步的，辅料预热系统3包括：若干个辅料仓24，用于向辅料仓24添加辅料的上料装置Ⅱ21皮带机，用于给辅料仓称重的称量装置25和设置于个辅料仓24下方用于输送预热后辅料的变频皮带机27；

辅料仓24依靠称量装置25实现精准称量，通过称量反馈信号调整变频皮带机27转速，使每一批料精准的输送至称量输送装置2中；

辅料仓24内设置若干个换热梁26，且换热梁26设置在辅料仓24下部的辅料堆积区域内；

热量收集装置将余热利用型竖炉1热烟气收集最终通过管路导入到辅料仓24的换热梁26内，热烟气穿过换热梁26，通过换热梁26侧壁预设的出气孔喷入辅料仓24中，用来烘干、预热辅料，辅料仓24上设置有用于排出内部气体的尾气出口管道，尾气出口管道与除尘系统4连通；

每一个辅料仓24的均为单独的入料口，且入料路径均设置单独的控制此路径通断的阀门，每一个辅料仓24均设置有一个单独的尾气出口管道，且每一个尾气出口管道上均设置有一个控制该管道通断的烟气进、出口阀门23。

进一步的，换热梁26包括：分支梁29和中间连接机构28，分支梁29一端与辅料仓24仓壁固定，固定处的仓壁开孔，保证烟气从辅料仓24外壁能进入到分支梁29，分支梁29为箱型梁结构，侧壁开多个小孔，作用是分散导出热烟气，使热烟气与辅料仓24中的辅料充分接触进行热交换，达到辅料预热的目的；分支梁29另一端与中间连接机构28固定，中间连接机构28将多个分支梁29连接起来形成结构稳定的换热梁26，中间连接机构28侧壁与顶部开孔，侧壁开孔与多个分支梁29连通，最终将多余的热烟气从中间连接机构28顶部留孔进入到辅料仓中进行预热辅料。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.提高球团出料温度，实现热装入炉，降低矿热炉冶炼电耗；

2.减少球团倒运次数，减少热量损失，提高热效率；

3.降低竖炉车间土建投资；

4.竖炉尾气预热回收利用，提高节能效果，减少辅料烘干、预热的额外设备投资。

5.竖炉车间设置辅料仓，工艺上不受配料站到竖炉车间辅料长时间皮带机运输的限制，整个配料系统灵活、稳定。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统工艺流程图。

图2为本发明的余热利用型竖炉立面简图。

图3为本发明的称量输送装置立面图。

图4为本发明的辅料预热系统工艺流程图。

图5为本发明的辅料仓换热梁结构图。

图中：1.余热利用型竖炉 2.称量输送装置 3.辅料预热系统 4.除尘系统；

5.上料装置Ⅰ 6.外圆柱套筒 7.内圆柱套筒 8.挡轮 9.储料平台 10.驱动装置11.料位检测装置 12.储料料斗 13.气动阀门 14.球团排外装置 15.缓冲仓 16.烧嘴 17.放料设备；

21.上料装置Ⅱ 22.进料阀门 23.烟气进、出口阀门 24.辅料仓 25.称量装置26.换热梁 27.变频皮带机；

28.中间连接机构 29.分支梁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种回转球团竖炉余热利用系统主要是提高竖炉球团出料温度、减少竖炉焙烧好的热球团倒运次数及利用竖炉产生的高温烟气余热来实现余热利用。

包括余热利用型竖炉1、称量输送装置2、辅料预热系统3和除尘系统4，见图1。

余热利用型竖炉1焙烧好的热球团与辅料预热系统3预热的合格辅料根据生产工艺配料要求输送至称量输送装置2中进行混料，根据称量输送装置2称重模块反馈信号对余热利用型竖炉1和辅料预热系统3的下料量进行实时调节，达到精准配料功能，最终称量输送装置2采用轨道运输方式将混合料送至矿热炉车间，见附图1。

余热利用型竖炉1生产时，生球团通过上料装置Ⅰ5通常选择皮带机上料输送到焙烧室中，焙烧平均温度在1050℃左右，焙烧室由外圆柱套筒6、内圆柱套筒7、储料平台9三部分组成。外圆柱套筒6、内圆柱套筒7同心，储料平台9圆心相对前两者中心偏置50-70mm，具备可自动调节偏心量功能。储料平台9通过驱动装置10做回转运动，焙烧室中充满球团，在摩擦力的作用下，储料平台9可带动外圆柱套筒6及内圆柱套筒7一起回转，外圆柱套筒6、内圆柱套筒7圆周方向上都设置挡轮8，焙烧好的熟球团在偏心回转作用下落到竖炉储料料斗12中。熟球团温度在600℃左右，存储于储料料斗12下部，通过放料设备17根据生产配料需求定期排出，储料料斗12外壁设有料位检测装置11，通过料位反馈信号调整料面高度。料面高度调整有两种方法，一是调整储料平台9转速控制下料量，二是调整球团排外装置14上气动阀门13，气动阀门13打开，可将富于球团输送到缓冲仓15内；球团储料料斗12上部为燃烧室，烧嘴16燃料选用矿热炉煤气。高碳铬铁全密闭冶炼过程中每吨铁产生的煤气量在750Nm3，每吨铁需要消耗球团约2.2t，每吨球团消耗矿热炉煤气量在150Nm3，2.2t球团共需要消耗煤气量为2.2×150＝330Nm3，每吨铁产生的煤气量剩余750-330＝420Nm3，可以看出，竖炉煤气用量只占矿热炉煤气产生量的44％，矿热炉煤气量富余量很大，所以，本次发明完全利用矿热炉煤气球团烧结球团，提高球团的出料温度，实现热装入炉，减少矿热炉冶炼电耗，见附图2。

称量输送装置2进行称量配料与输送，主要由热料罐18、热料罐车19、轨道衡20三部分组成。称量方式选用轨道衡20，称量精度可以控制在3‰以内，满足工艺配料要求。配料时，储料料斗12内熟球团通过放料设备17输送到热料罐18中，热球团在整个配料过程中只经过一次倒运，减少热量损失，提高球团的入炉温度。最终由热料罐车19将配好料的热料罐18输送至矿热炉车间，见附图3。

余热利用型竖炉1尾气温度在140-180℃左右，有余热回收价值，可以用来烘干、预热辅料中的还原剂焦炭。辅料预热系统设置两个辅料仓24，辅料仓24通过上料装置Ⅱ21(通常选用皮带机)进行上料，辅料仓24依靠称量装置25实现精准称量，通过称量反馈信号调整变频皮带机27转速，使每一批料精准的输送至称量输送装置2中。余热利用型竖炉1热烟气通过除尘系统4首先吸入到辅料仓24内，辅料仓24内设置换热梁26，热烟气穿过换热梁26，通过换热梁26侧壁的出气孔喷入辅料仓24中，用来烘干、预热辅料，最后烟气通过辅料仓24尾气出口管道送到除尘系统4除尘后排入大气中，见附图4。

本申请中共设置两个辅料仓24，每个辅料仓24可盛装多批辅料，当其中一个辅料仓24通过皮带机21上料时，相应的进料阀门22打开，此时这个辅料仓对应的烟气进、出口阀门23关闭，上料过程中该辅料仓24不进行烘干、预热；另一个辅料仓24进料阀门22关闭，烟气进、出口阀门23打开，进行辅料的烘干和预热工作。

辅料仓24中的换热梁26由多个分支梁29与中间连接机构28组成，分支梁29一端与辅料仓24仓壁焊接，焊接处的仓壁开孔，保证烟气从辅料仓24外壁能进入到分支梁29，分支梁29为箱型梁结构，侧壁开多个小孔，作用是分散导出热烟气，使热烟气与辅料仓24中的辅料充分接触进行热交换，达到辅料预热的目的，分支梁29侧壁开孔可以减少被辅料堵塞的可能性；分支梁29另一端与中间连接机构28焊接，中间连接机构28将多个分支梁29连接起来形成结构稳定的换热梁26，中间连接机构28侧壁与顶部开孔，侧壁开孔与多个分支梁29连通，最终将多余的热烟气从中间连接机构28顶部留孔进入到辅料仓中进行预热辅料，见附图5。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，包括：

余热利用型竖炉(1)、称量输送装置(2)、辅料预热系统(3)和除尘系统(4)；

上述余热利用型竖炉(1)用于焙烧热球团；

上述辅料预热系统(3)用于对辅料进行预热；

上述称量输送装置(2)用于运输和辅料预热系统(3)排出预热后的辅料；

上述除尘系统(4)的入口端与辅料预热系统(3)换热后的烟气排出口连通；

上述余热利用型竖炉(1)的尾气排出口位置设置有收集其排出尾气热量的热量收集装置；

上述辅料预热系统(3)的第一热源为热量收集装置；

上述辅料预热系统(3)的辅料排出口位置设置有称量输送装置(2)；

辅料预热系统(3)预热的合格辅料根据生产工艺配料要求输送至称量输送装置(2)中进行混料，根据称量输送装置(2)称重模块反馈信号对余热利用型竖炉(1)和辅料预热系统(3)的下料量进行实时调节，达到精准配料。

2.根据权利要求1所述的一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，

称量输送装置(2)采用轨道运输方式将混合料送至矿热炉车间。

3.根据权利要求1或2所述的一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，

上述余热利用型竖炉(1)包括：上料装置Ⅰ(5)(皮带机)、焙烧室、驱动装置(10)、料位检测装置(11)、储料料斗(12)、气动阀门(13)、球团排外装置(14)、缓冲仓(15)、烧嘴(16)和放料设备(17)；

余热利用型竖炉(1)生产时，生球团通过皮带机(5)上料输送到焙烧室中，上述焙烧室包括：外圆柱套筒(6)、内圆柱套筒(7)和储料平台(9)；

外圆柱套筒(6)、内圆柱套筒(7)同心，储料平台(9)圆心相对前两者中心偏置50-70mm，具备可自动调节偏心量功能；

储料平台(9)通过驱动装置(10)做回转运动，储料平台(9)可带动外圆柱套筒(6)及内圆柱套筒(7)一起回转，外圆柱套筒(6)、内圆柱套筒(7)圆周方向上都设置挡轮(8)，焙烧好的熟球团在偏心回转作用下落到设置在下方的竖炉储料料斗(12)中；

熟球团竖炉储料料斗(12)下部，通过团竖炉储料料斗(12)下部的放料设备(17)根据生产配料需求定期排出，储料料斗(12)外壁设有料位检测装置(11)，通过料位反馈信号调整料面高度；

球团排外装置(14)的入口端与团竖炉储料料斗(12)球团堆积部分连通，球团排外装置(14)的出口端与缓冲仓(15)连通，球团排外装置(14)通过阀门(13)控制开闭；

球团储料料斗(12)上部为燃烧室，烧嘴(16)设置在燃烧室内。

4.根据权利要求3所述的一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，

上述烧嘴(16)所用燃气为矿热炉煤气。

5.根据权利要求1或2所述的一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，

上述称量输送装置(2)包括：热料罐(18)、支承并保持热料罐(18)的热料罐车(19)和轨道衡(20)；

称量方式选用轨道衡(20)，轨道衡(20)上方设置有用于热料罐车(19)走行的走行轨道。

6.根据权利要求1或2所述的一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，

上述辅料预热系统(3)包括：若干个辅料仓(24)，用于向辅料仓(24)添加辅料的上料装置Ⅱ(21)(皮带机)，用于给辅料仓称重的称量装置(25)和设置于个辅料仓(24)下方用于输送预热后辅料的变频皮带机(27)；

辅料仓(24)依靠称量装置(25)实现精准称量，通过称量反馈信号调整变频皮带机(27)转速，使每一批料精准的输送至称量输送装置(2)中；

上述辅料仓(24)内设置若干个换热梁(26)，且换热梁(26)设置在辅料仓(24)下部的辅料堆积区域内；

上述热量收集装置将余热利用型竖炉(1)热烟气收集最终通过管路导入到辅料仓(24)的换热梁(26)内，热烟气穿过换热梁(26)，通过换热梁(26)侧壁预设的出气孔喷入辅料仓(24)中，用来烘干、预热辅料，辅料仓(24)上设置有用于排出内部气体的尾气出口管道，上述尾气出口管道与除尘系统(4)连通；

每一个辅料仓(24)的均为单独的入料口，且入料路径均设置单独的控制此路径通断的阀门，每一个辅料仓(24)均设置有一个单独的尾气出口管道，且每一个尾气出口管道上均设置有一个控制该管道通断的烟气进、出口阀门(23)。

7.根据权利要求6所述的一种回转球团竖炉余热利用系统，其特征在于，

上述换热梁(26)包括：分支梁(29)和中间连接机构(28)，分支梁(29)一端与辅料仓(24)仓壁固定，固定处的仓壁开孔，保证烟气从辅料仓(24)外壁能进入到分支梁(29)，分支梁(29)为箱型梁结构，侧壁开多个小孔，作用是分散导出热烟气，使热烟气与辅料仓(24)中的辅料充分接触进行热交换，达到辅料预热的目的；分支梁(29)另一端与中间连接机构(28)固定，中间连接机构(28)将多个分支梁(29)连接起来形成结构稳定的换热梁(26)，中间连接机构(28)侧壁与顶部开孔，侧壁开孔与多个分支梁(29)连通，最终将多余的热烟气从中间连接机构(28)顶部留孔进入到辅料仓中进行预热辅料。

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