CN113532134B - 一种烧结余热回收利用装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结余热回收利用装置和发明，所述装置包括烟气换热器、热空气换热器和余热锅炉，其中，烟气换热器的烟气入口与烧结机烟气烟道连通，烟气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通；热空气换热器的热空气入口与烧结环冷机的第四段以及第五段的混合热空气管道连通，热空气换热器的热空气出口与外界连通，热空气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通，热空气换热器的冷却介质出口、烟气换热器的冷却介质出口以及供热站的热水入口均相互连通；余热锅炉的热空气入口与烧结环冷机的第一段至第三段的混合热空气管道连通，余热锅炉的蒸汽出口与第一海水淡化组件的第一蒸汽入口连通。
Description
技术领域
本发明属于烧结余热利用技术领域，具体涉及一种烧结余热回收利用装置和方法。
背景技术
烧结过程中会产生大量的高温烟气，且烧结过程中对烧结料面进行冷却的烧结环冷机还会产生大量的热空气，这些可以统称为烧结余热，对烧结余热充分利用不仅可以实现企业的节能降耗，也能给企业带来较好的环境形象。
国内对烧结烟气的利用多是脱硫脱硝后将热量送至供热站进行冬季采暖，夏季用则于进入海水淡化组件进行海水淡化，烧结环冷机的第一段至第三段产生的热空气通过余热锅炉利用后经余热锅炉烟囱排放，烧结环冷机第五段和第六段热空气则直接排放，这种回收利用方法余热回收率低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种烧结余热回收利用方法和装置，以提高烧结余热的回收利用率。
本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供了一种烧结余热回收装置，所述装置包括，
烟气换热器，所述烟气换热器的烟气入口与烧结机烟气烟道连通，所述烟气换热器的烟气出口与外界连通，所述烟气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通；
热空气换热器，所述热空气换热器的热空气入口与烧结环冷机的第四段以及第五段的混合热空气管道连通，所述热空气换热器的热空气出口与所述烧结环冷机的冷空气入口连通，所述热空气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通，所述热空气换热器的冷却介质出口、所述烟气换热器的冷却介质出口以及供热站的热水入口均相互连通；
余热锅炉，所述余热锅炉的热空气入口与烧结环冷机的第一段至第三段的混合热空气管道连通，所述余热锅炉的蒸汽出口与第一海水淡化组件的第一蒸汽入口连通，所述余热锅炉的冷空气出口与所述烧结环冷机的冷空气入口连通。
进一步地，所述供热站的冷水出口与所述烟气换热器的冷却介质入口连通。
进一步地，所述装置还包括减温减压器，所述减温减压器的蒸汽入口与所述余热锅炉的蒸汽出口连通，所述减温减压器的蒸汽出口与所述第一海水淡化组件的第一蒸汽入口连通。
进一步地，所述装置还包括汽轮机和发电机，所述汽轮机的蒸汽入口与所述余热锅炉的蒸汽出口以及所述减温减压器的蒸汽入口连通，所述汽轮机与所述发电机驱动配合。
进一步地，所述汽轮机的排汽口与所述第一海水淡化组件的第二蒸汽入口连通。
进一步地，所述汽轮机的抽汽口与第二海水淡化组件的蒸汽入口连通。
进一步地，所述装置还包括闪蒸组件，所述闪蒸组件的入口与所述烟气换热器的冷却介质出口、所述热空气换热器的冷却介质出口以及供热站的热水入口连通，所述闪蒸组件的蒸汽出口与所述第一海水淡化组件的第三蒸汽入口连通。
进一步地，所述装置还包括，烟气净化组件，所述烟气净化组件的入口与所述烧结机烟气烟道连通，所述烟气净化组件的出口与所述烟气换热器的烟气入口连通。
另一方面，本发明还提供了一种烧结余热回收利用方法，采用上述的一种烧结余热回收利用装置进行，所述方法包括，
将烧结烟气的热量传递给第一冷却介质；
将烧结环冷机的第四段以及第五段的热空气热量传递给第二冷却介质；
将烧结环冷机的第一段至第三段的热空气热量转化成蒸汽；
将所述第一冷却介质以及所述第二冷却介质用于供热，将所述蒸汽用于海水淡化；
烟气换热器，用于将所述烧结烟气的热量传递给所述第一冷却介质；
热空气换热器，用于将所述烧结环冷机的第四段以及第五段的热空气热量传递给所述第二冷却介质；
余热锅炉，用于将烧结环冷机的第一段至第三段的热空气的热量转化成蒸汽；
供热站，用于供热；
第一海水淡化组件，用于海水淡化。
进一步地，将所述供热后产生的冷水吸收所述烧结烟气的热量。
本发明的有益效果至少包括：
本发明所提供的一种烧结余热回收利用装置和方法，该装置包括烟气换热器、热空气换热器和余热锅炉。其中，烟气换热器的烟气入口与烧结机烟气烟道连通，烟气换热器的烟气出口与外界连通，烟气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通；热空气换热器的热空气入口与烧结环冷机的第四段以及第五段的混合热空气管道连通，热空气换热器的热空气出口与外界连通，热空气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通，热空气换热器的冷却介质出口、烟气换热器的冷却介质出口以及供热站的热水入口相互连通；余热锅炉的热空气入口与烧结环冷机的第一段至第三段的混合热空气管道连通，余热锅炉的蒸汽出口与第一海水淡化组件的第一蒸汽入口连通。本发明中，将烧结烟气经过烟气换热器后，可以将烧结烟气的热量传递给冷却介质，由于烟气换热器的冷却介质出口与供热站的热水入口连通，这样可以将加热后的冷却介质作为热源给供热站，使供热站可以给用户供暖，以实现烧结烟气的热能利用，被冷却后的烟气则排入大气中；烧结环冷机的第四段以及第五段的混合热空气通过热空气换热器，可以将热量传递给热空气换热器中的冷却介质，而热空气换热器的冷却介质出口也与供热站的热水入口连通，这样可以实现烧结环冷机的第四段以及第五段的混合热空气的热能利用，冷却后的第四段以及第五段的混合热空气作为冷却气体进入烧结环冷机中再次利用；烧结环冷机的第一段至第三段的混合热空气进入到余热锅炉中，余热锅炉将第一段至第三段的混合热空气的热量转移至蒸汽中，蒸汽进入到第一海水淡化组件中，作为热源进行海水淡化，实现了第一段至第三段的混合热空气的热能利用，冷却后的第一段至第三段的混合热空气则作为冷却气体进入烧结环冷机中再次利用；因此，本发明提供的装置实现了烧结烟气以及烧结环冷机的余热利用，提高了热能的利用率。
附图说明
图1为本实施例的一种烧结余热回收利用装置的结构示意图。
图1中，1-烟气净化组件，2-烟气换热器，3-烟囱，4-热空气换热器，5-供热站，6-余热锅炉，7-闪蒸组件，8-减温减压器，9-第一海水淡化组件，10-汽轮机，11-第二海水淡化组件，12-发电机，13-烧结环冷机。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种烧结余热回收利用装置，结合图1，本发明提供的回收利用装置包括烟气换热器2、热空气换热器4和余热锅炉6。
其中，烟气换热器2的烟气入口与烧结机烟气烟道连通，烟气换热器2的烟气出口与外界连通，烟气换热器2的冷却介质入口与外界的冷却水源连通；热空气换热器4的热空气入口与烧结环冷机13的第四段以及第五段的混合热空气管道连通，热空气换热器4的热空气出口与外界连通，热空气换热器4的冷却介质入口与外界的冷却水源连通，热空气换热器4的冷却介质出口、烟气换热器2的冷却介质出口以及供热站5的热水入口相互连通；余热锅炉6的热空气入口与烧结环冷机13的第一段至第三段的混合热空气管道连通，余热锅炉6的蒸汽出口与第一海水淡化组件9的第一蒸汽入口连通，余热锅炉6的冷空气出口与烧结环冷机13的冷空气入口连通。
本发明中，将烧结烟气经过烟气换热器2后，可以将烧结烟气的热量传递给冷却介质，由于烟气换热器2的冷却介质出口与供热站5的热水入口连通，这样可以将加热后的冷却介质作为热源给供热站5，使供热站5可以给用户供暖，以实现烧结烟气的热能利用，被冷却后的烟气则排入大气中；烧结环冷机13的第四段以及第五段的混合热空气通过热空气换热器4，可以将热量传递给热空气换热器4中的冷却介质，而热空气换热器4的冷却介质出口也与供热站5的热水入口连通，这样可以实现烧结环冷机13的第四段以及第五段的混合热空气的热能利用，冷却后的第四段以及第五段的混合热空气则作为冷却气体进入烧结环冷机中再次利用；烧结环冷机13的第一段至第三段的混合热空气进入到余热锅炉6中，余热锅炉6将第一段至第三段的混合热空气的热量转移至蒸汽中，蒸汽进入到第一海水淡化组件中，作为热源进行海水淡化，实现了第一段至第三段的混合热空气的热能利用，冷却后的第一段至第三段的混合热空气则作为冷却气体进入环冷机中再次利用；因此，本发明提供的装置实现了烧结烟气以及烧结环冷机13的余热利用，提高了热能的利用率。
在本发明中，烟气换热器2和热空气换热器4中的冷却介质均可以采用水，那么对应的，供热站的供热介质也是水。烟气换热器2和热空气换热器4均是现有技术，可以将烟气或者热空气中的热能传递给冷却介质，例如冷却水。烟气换热器2和热空气换热器4可以根据实际需要进行灵活选择，例如均可以使用公开号为CN109737777B的专利公开的烟气换热器，在此不做具体限定。余热锅炉6也是一种现有技术，可以将热空气中的热量传递至蒸汽中，例如，余热锅炉6可以是公开号为CN101761910B的专利公开的余热锅炉，领域内技术人员可以根据需要灵活选择在此不做具体限定。
进一步地，结合图1，在本实施例中，为了实现本装置内冷却水的循环使用，降低水消耗，可以将供热站5的冷水出口与烟气换热器2的冷却介质入口连通，供热站将热量供给用户采暖后产生的温度为40℃的水可以作为烟气换热器2中的冷却介质，作为载体吸收烟气的热能。
进一步地，结合图1，在本实施例中，由于余热锅炉6产生的蒸汽的温度和压力很高，温度为380℃，压力2.0MPa，第一海水淡化组件为低压蒸汽模式，无法对其进行利用，因此，该装置还可以包括减温减压器8，该减温减压器8的蒸汽入口可以与余热锅炉6的蒸汽出口连通，减温减压器8的蒸汽出口与第一海水淡化组件9的第一蒸汽入口连通；经过减温减压器8的设置，可以将蒸汽的温度降低为220℃，压力降低为0.8MPa。在本发明中，减温减压器可以是型号为WY80-1.66/4400.9/300-2.5/35的减温减压阀门，额定出口蒸汽流量为5t/h，蒸汽压力为0.8-1.3MPa.g，减温减压阀门前的冷却水工作压力为2.5MPa.g，减温减压阀门后的冷却水温度为35℃。为了实现减温减压目的，也可以串联多个减温减压器，数量不做具体限定。
更进一步地，结合图1，在本实施例中，为了进一步的提高余热的利用效率，该装置还可以包括汽轮机10和发电机12，汽轮机10的蒸汽入口与余热锅炉6的蒸汽出口以及减温减压器8的蒸汽入口连通，汽轮机10与发电机12驱动配合。设置汽轮机10和发电机12是为了将余热锅炉6产生蒸汽用于发电，由于汽轮机10不需要减温减压就可以利用余热锅炉产生蒸汽，因此可以进一步的提高余热的利用率。当汽轮机10与发电机12进行检修的时候，可以启动上述的减温减压器8来进行海水淡化；具体的汽轮机10与发电机12工作和减温减压器8以及第一海水淡化组件9的工作选择可根据实际情况进行灵活选择，在此不做具体限定。汽轮机10和发电机12都是现有技术，其中，汽轮机10能将余热锅炉6产生的蒸汽热能转化为机械功，来自余热锅炉6的蒸汽进入汽轮机10后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。
为了进一步的提高余热的利用率，在本实施例中，汽轮机10的排汽口还可以与第一海水淡化组件9的第二蒸汽入口连通。汽轮机10的排汽口的蒸汽的压力为-0.07MPa，第一海水淡化组件9的运行模式为负压排汽模式，要求蒸汽的压力为-0.07MPa，因此，汽轮机10的排汽口的蒸汽压力完全符合第一海水淡化组件的蒸汽要求。
更进一步地，在本实施例中，汽轮机10的抽汽口还可以与第二海水淡化组件11的蒸汽入口连通。由于第一海水淡化组件9和第二海水淡化组件11采用不同的运行模式，其中第一海水淡化组件9可以采用负压排汽模式，要求蒸汽的压力为-0.07MPa，第二海水淡化组件11可以采用低压蒸汽模式，要求蒸汽的压力为0.8MPa，因此，汽轮机10的抽汽口的蒸汽压力为0.8MPa，不能供应负压排汽模式的第一海水淡化组件9。
第一海水淡化组件9和第二海水淡化组件11均是现有技术，例如可以是公开号为CN112850826A的专利公开的海水淡化装置，当然也可以是任何可以实现本发明功能的其他海水淡化组件，在此不作具体限定。
进一步地，结合图1，在本实施例中，该装置还可以包括闪蒸组件7，闪蒸组件7的入口与烟气换热器2的冷却介质出口、热空气换热器4的冷却介质出口以及供热站5的热水入口连通，闪蒸组件7的蒸汽出口与第一海水淡化组件9的第三蒸汽入口连通。闪蒸组件7可以将烟气换热器2和热空气换热器4换热后形成的温度为70-90℃的水形成负压为0.035MPa下的蒸汽，进一步的提高余热的利用率。由于闪蒸组件7产生的蒸汽压力不稳定，因此，在实际操作中，应使减温减压器8提供的蒸汽与闪蒸组件7提供的蒸汽配合适用，具体为以使用闪蒸组件7产生的蒸汽为主，当蒸汽压力低于0.032MPa时，增加部分减温减压器8提供的蒸汽进行掺混，以保证掺混后的蒸汽压力高于0.035MPa。在本发明中，闪蒸组件7可以包括闪蒸罐和蒸汽引射器，闪蒸罐的入口分别与烟气换热器2的冷却介质出口、热空气换热器4的冷却介质出口以及供热站5的热水入口连通，闪蒸罐的蒸汽出口与蒸汽引射器蒸汽入口连通，蒸汽引射器可以进一步的降低闪蒸罐的蒸汽出口的饱和蒸汽的压力。
在本实施例中，由于烧结产生的烟气中含有氮的氧化物和硫的氧化物，这些氧化物会腐蚀管道，排放也会造成大气污染，因此，在本发明的装置还可以包括烟气净化组件1，烟气净化组件1的入口与烧结机烟气烟道连通，烟气净化组件1的出口与烟气换热器2的烟气入口连通；此处的烟气净化组件1可以选用现有技术中的脱硫脱硝设备，也可以根据实际需要灵活选择其他的脱硫脱硝装置，在此不做具体限定。
在本实施例中，结合图1，烟气换热器2的烟气出口和热空气换热器的热空气出口均可以通过烟囱3排至大气中。另外，闪蒸组件7的冷凝水出口、第一海水淡化组件9的冷凝水出口以及第二海水淡化组件11的冷凝水出口均可以与烟气换热器2以及热空气换热器4的冷却介质入口连通，实现冷却水的循环利用。
第二方面，本发明实施例还提供了一种烧结余热回收利用方法，采用上述的一种烧结余热回收利用装置进行，所述方法包括，
S1，将烧结烟气的热量传递给第一冷却介质；将烧结环冷机的第四段以及第五段的热空气热量传递给第二冷却介质；将烧结环冷机的第一段至第三段的热空气热量转化成蒸汽；
上述的烟气换热器用于将所述烧结烟气的热量传递给第一冷却介质，第一冷却介质可以为水；上述的热空气换热器用于将所述烧结环冷机的第四段以及第五段的热空气热量传递给所述第二冷却介质，第二冷却介质也可以为水；余热锅炉用于将烧结环冷机的第一段至第三段的热空气的热量转化成蒸汽。
S2，将所述第一冷却介质以及所述第二冷却介质用于供热，将所述蒸汽用于海水淡化；
供热站可以用于供热，第一海水淡化组件可以用于海水淡化。
进一步地，在本实施例中，还可以将上述供热后产生的冷水吸收烧结烟气的热量，从而实现水的循环利用。
本发明实施例提供了一种烧结余热的回收利用装置和方法，烧结机产生的烧结烟气温度为140℃，经过烟气净化组件1脱硫脱硝后，进入到烟气换热器2中，与烟气换热器2中的冷却水进行换热，烟气温度降低至100℃，通过烟囱3排至大气中，烟气化热器2中被加热的冷却水温度达到95℃，这部分被加热的冷却水分为两路，一路可以进入供热站5给用户冬季采暖，另一路可以进入闪蒸组件7变成压力为0.035MPa温度为80-90℃的负压蒸汽进入第一海水淡化组件9作为海水淡化的热源，从而实现烧结烟气热能的有效利用。烧结环冷机13第四段以及第五段形成的混合热空气温度为160℃，这些混合热空气进入到热空气换热器4中，混合热空气与热空气换热器4中的冷却水进行换热，混合热空气的温度降低至110℃，通过烟囱3排至大气中，热空气换热器4中的冷却水被加热至100℃，这部分被加热的冷却水也可以分为两路，一路可以进入供热站5给用户冬季采暖，另一路可以进入闪蒸组件7变成压力为0.035MPa温度为80-95℃的负压蒸汽进入第一海水淡化组件9作为海水淡化的热源，从而实现烧结环冷机13第四段以及第五段形成的混合热空气热能的有效利用。烧结环冷机13第一段至第三段形成的混合热空气温度为310-400℃，这些混合热空气进入到余热锅炉6中将热量传递给蒸汽，这些蒸汽的温度为380℃，压力为2.0MPa，蒸汽进入汽轮机10中是汽轮机10工作，汽轮机10驱动发电机发电，实现烧结环冷机13第一段至第三段形成的混合热空气热能的有效利用，汽轮机10的抽汽口的蒸汽(温度为220℃，压力为0.8MPa)还可以进入到第二海水淡化组件11中作为海水淡化的热源，汽轮机10的排汽口的蒸汽(温度为70℃，压力为-0.07MPa)可以进入到第一海水淡化组件9中作为海水淡化的热源，来进一步的提高烧结环冷机13第一段至第三段形成的混合热空气热能的利用率。
采暖季可以开通供热站，以供用户采暖；非采暖季，可以关闭供热站，将烧结热能和烧结环冷机13第四段以及第五段形成的混合热空气热能用于第一海水淡化组件9进行海水淡化。正常运转时，可将烧结环冷机13第一段至第三段形成的混合热空气热能用于发电，汽轮机10抽出的蒸汽和排出的蒸汽分别进入第一海水淡化组件9和第二海水淡化组件11用于海水淡化，当汽轮机10和发电机12检修期间可以将烧结环冷机第一段至第三段形成的混合热空气热能用于第一海水淡化组件9进行海水淡化。
通过本发明提供的烧结余热回收利用装置，达到了在采暖季可满足厂区用户采暖需求，在非采暖季可降低海水淡化系统蒸汽耗量，实现了烟气余热的全季节应用，可大量节约厂区采暖和海水淡化装置蒸汽耗量，进而达到最大程度利用烟气余热的技术效果，同时还实现冷却水的循环利用。需要说明的是，为了实现上述的冷却水、蒸汽、热水等的流通和断开，可以根据实际需要在连通的管道上设置阀门，在此不做具体限定。
采用本发明提供的烧结余热回收利用装置，烧结烟气在可利用范围内热能利用率为90％，烧结环冷机形成的混合热空气热能的利用率为90％，烧结余热的综合利用率为90％以上。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种烧结余热回收利用装置，其特征在于，所述装置包括，
烟气换热器，所述烟气换热器的烟气入口与烧结机烟气烟道连通，所述烟气换热器的烟气出口与外界连通，所述烟气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通；
热空气换热器，所述热空气换热器的热空气入口与烧结环冷机的第四段以及第五段的混合热空气管道连通，所述热空气换热器的热空气出口与所述烧结环冷机的冷空气入口连通，所述热空气换热器的冷却介质入口与外界的冷却水源连通，所述热空气换热器的冷却介质出口、所述烟气换热器的冷却介质出口以及供热站的热水入口均相互连通；
余热锅炉，所述余热锅炉的热空气入口与烧结环冷机的第一段至第三段的混合热空气管道连通，所述余热锅炉的蒸汽出口与第一海水淡化组件的第一蒸汽入口连通，所述余热锅炉的冷空气出口与所述烧结环冷机的冷空气入口连通；
所述装置还包括减温减压器，所述减温减压器的蒸汽入口与所述余热锅炉的蒸汽出口连通，所述减温减压器的蒸汽出口与所述第一海水淡化组件的第一蒸汽入口连通；
所述装置还包括汽轮机和发电机，所述汽轮机的蒸汽入口与所述余热锅炉的蒸汽出口以及所述减温减压器的蒸汽入口连通，所述汽轮机与所述发电机驱动配合；所述汽轮机的排汽口与所述第一海水淡化组件的第二蒸汽入口连通；所述汽轮机的抽汽口与第二海水淡化组件的蒸汽入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种烧结余热回收利用装置，其特征在于，所述供热站的冷水出口与所述烟气换热器的冷却介质入口连通。
3.根据权利要求1所述的一种烧结余热回收利用装置，其特征在于，所述装置还包括闪蒸组件，所述闪蒸组件的入口与所述烟气换热器的冷却介质出口、所述热空气换热器的冷却介质出口以及供热站的热水入口连通，所述闪蒸组件的蒸汽出口与所述第一海水淡化组件的第三蒸汽入口连通。
4.根据权利要求1所述的一种烧结余热回收利用装置，其特征在于，所述装置还包括，烟气净化组件，所述烟气净化组件的入口与所述烧结机烟气烟道连通，所述烟气净化组件的出口与所述烟气换热器的烟气入口连通。
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