CN202018025U - 高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，装设于烧结机高温矿料排出口下方，为立体方形空心体，其四壁为炉墙，中间为炉膛，炉膛的下部为体积逐渐收窄的漏斗，最下部为排料挡板和空气入口，烧结机高温矿料自上而下落入炉膛，通过装设在其中的过热蒸汽管、加热器水管和垂直蒸发管，通过与受热管的直接接触导热、热辐射和抽风机吸入的自下而上通过炉膛内矿料层被加热的空气流的对流传热，矿料被冷却后从底部排出，而管中的水被加热蒸发，产生高温过热蒸汽排出可用于发电，将高温烧结矿料的冷却和余热蒸汽发生器结合在一个装置内完成。本实用新型结构新颖、紧凑，热效率高，可广泛应用于高温矿料的冷却和余热利用。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种利用高温固体物料冷却和余热回收利用，特别是涉及一种直接利用高温烧结矿渣余热的蒸汽发生器装置。
背景技术：
许多工业生产过程产生的高温固体物料，如烧结矿、炉渣、矿渣、固体物料等的显热是可以回收利用的热能。在冶金工业中，烧结机产出的烧结矿料的温度高达1000℃，必须冷却之后才能进入下一步冶炼工序。为了利用冷却高温矿料过程所释放的热能，现有的传统方法是将高温矿料在一个环形或带式冷渣机上移动，同时用强制通过空气将矿料冷却到150℃以下，空气则被加热到400-450℃后排往一台余热锅炉，加热其中的水产生蒸汽，被用于发电或供热，最终将高温烧结矿的一部份显热转化为电能，实现余热发电利用，达到节能目的。
上述传统的烧结矿冷却和余热回收利用方法有以下缺陷：
1、系统复杂，烧结矿冷却和余热回收装置包括冷渣机和强制鼓风系统，热风余热锅炉和蒸汽发电装置，设备多，管道系统复杂。
2、冷却效率低，余热回收率低，由于空气与热矿料之间的对流换热的强度低，只能使空气温度最高达到400-450℃，限制了热空气余热锅炉产生的蒸汽温度一般不超过400℃，用于发电的热效率低，由此造成全部余热回收利用率只有10-12％。
3、自身能耗高，通过环形或带形冷渣机的空气流量大，流动阻力损失大，鼓风机电耗往往占余热发电量的约15％，进一步降低了余热利用效率。
4、占地大，为了在冷渣机中冷却矿料和在余热锅炉中加热水-蒸汽工作介质，都依靠空气的对流传热，其传热强度低，使设备体积庞大，管道系统复杂，占地面积大。
5、环境污染问题，强制通过冷渣机矿料的空气带起的细小矿料会随空气排入大气造成环境污染，采用除尘设施除了增加设备外，不可避免的含尘空气的 泄漏会造成大气污染。
因此，传统烧结矿冷却和余热回收方法的造价高，能耗高，占地大，而且余热回收利用率低。
实用新型内容：
针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供这样一种利用高温矿料的余温产生蒸汽的蒸汽发生器装置。即利用高温烧结矿石物料直接接触蒸汽发生器的加热面，将矿料的显热传给加热管的工作介质-水，产生蒸汽，而高温矿料同时被冷却，从而高温矿料通过热辐射，接触热和气流的对流三种方法向蒸汽发生器传热，具有比单纯对流传热高得多的传热强度，能将蒸汽加热到更高温度，用于供热或发电，其矿料冷却和蒸汽发生器合为一体，使得整个装置大为简化，使结构紧凑造价低。
为达到上述目的，本实用新型采取了如下的技术措施：
高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，主要包括运送矿料的烧结机和蒸汽发生器，其特征在于：所述蒸汽发生器为立体方形空心体，其一侧上部开有烧结机的送料及排气孔，其四壁为炉墙，中间为炉膛，炉膛的下部为体积逐渐收窄的漏斗，最下部为排料挡板和排料及空气入口，炉膛的下部和上部分别装有下集箱和集汽包，炉膛内从下往上依次装有加热器水管，过热蒸汽管束和破碎机，高温烧结矿料从前述排料排气口排至破碎机，被破碎的矿料充满炉膛，形成蒸汽发生器的热源体，炉膛四壁在下集箱和集汽包之间装有水冷壁管，在炉膛内部的热源体中装有竖直蒸发管，炉墙的外部装有降水管，所述降水管，水冷壁管和蒸发管的下端都连接于下集箱，其上端都连接于集汽包，水管的一端经进水分配集箱、给水泵与进水管连接，另一端通过出水联箱，气水换热器连接于下集箱的端部，所述过热蒸汽管束的一端通过过热蒸汽入口集箱与从集汽包顶部引出的饱和蒸汽管连接，另一端通过过热蒸汽出口集箱与过热蒸汽出口管连接，所述装有矿料的烧结机，其外部装有空气罩，下部为排风箱，风箱的下部，烟气管之一经抽风机、气水换热器，排烟管与另一烟气管汇合后连接于主抽风机。
运行中，高温矿料送入炉膛上部，经破碎机破碎成小颗粒成为传热的固态 热源层，充满炉膛，靠重力自上而下移动，高达1000℃的矿料从炉底排出时已降至150℃以下，冷空气在炉膛内吸收热量，又经高温矿料而变成热烟气，在气水换热器中放热而后排出，过热蒸汽管束吸收热量其排出的蒸汽温度高温达540℃。
本实用新型的有益效果：
1、将高温炉料送至碎渣机上部，破碎后成为均匀的颗粒热源体，布满炉膛自由下落，以对流辐射和直接接触三种换热方式于一体进行热交换，结构紧凑，换热效率高，占地面积小。
2、高温烧结矿渣与受热介质的直接接触，能有效地提高蒸汽的压力和温度，大大提高余热发电的循环热效率，使综合余热利用率提高达30％以上，是传统方式的两倍以上。
3、矿渣放热后成为温度低的灰渣，于排渣口方便排出，减少热力发电系统尾部占面积很大的除尘设备及其对设备的严重磨损，也避免了粉尘排放造成对周围环境的污染。
附图说明：
图为本实用新型直接利用高温烧结矿渣余热的蒸汽发生器装置结构示意图。
具体实施方式：
如图所示，该装置主要包括运送矿料(2)的烧结机(1)和蒸汽发生器(4)，所述蒸汽发生器(4)为立体方形空心体，其一侧上部开有烧结机(1)的送料及排气孔(29)，所述发生器(4)四壁为炉墙(10)，中间为炉膛(27)，炉膛(27)下部为体积逐渐收窄的漏斗(30)，最下部为排料挡板(33)和排料及空气入口(6)，炉膛(27)的下部和上部分别装有下集箱(18)和集汽包(20)，炉膛(27)内从下往上依次装有加热器水管(17)，过热蒸汽管束(24)和破碎机(3)，破碎机(3)的周围为被破碎的碎渣热源体(5)所形成的充满炉膛的固态热源层，炉膛四壁装有水冷壁管(19)，中间于下集箱(18)内装有垂直向上穿过水管(17)，过热蒸汽管束(24)和固态热源层四周竖壁内竖直蒸发管(32)，炉墙(10)的外部装有降水管(21)，所述降水管(21)，管(19)，蒸发管(32) 其下部和上部均分别插于下集箱(18)和集汽包(20)中，水管(17)的一端经进水分配集箱(16)，给水泵(15)与进水管(14)连接，另一端通过出水联箱(31)，气水换热器(12)连接于下集箱(18)的端部。所述过热蒸汽管束(24)的一端通过过热蒸汽入口集箱(23)与从集汽包(20)顶部引出的饱和蒸汽管(22)连接，另一端通过过热蒸汽出口集箱(25)与过热蒸汽出口管束(26)连接，所述装有矿料(2)的烧结机(1)其外部装有空气罩(28)，下部为排风箱(8)，风箱(8)的下部，烟气管之一经抽风机(11)，气水换热器(12)排烟管(7)与另一烟气管(9)混合后，与主抽风机(13)连接。
所述破碎机(3)为水平装设，该破碎机可以是旋转型破碎机，也可以是旋转叶片式破碎机或者是打击式破碎机，该破碎机可以装一台，也可以装多台，可以是一层装设，也可以是两层装设。加热器水管(17)和过热蒸汽管束(24)由水平或微倾斜装设的弯管构成，管束可以是顺列布置，也可以是错列布置。所述漏斗(30)的横断面向下逐渐收窄，其排渣及空气入口(6)的有效断面可收缩至炉膛断面的二分之一以下。插于下集箱(18)中垂直向上穿过水管(17)，过热蒸汽管束(24)和破碎机(3)的间隙处，构成固态热源体(5)周壁的蒸发管(32)，其数量可以是一排或两排以上，每排数根，直接插入集汽包(20)中。所述炉墙(10)内壁装设的垂直向上的水冷壁管(19)可以是并排布置的光管，或者是并排的鳍片管。
其运行方式：
装于烧结机(1)上的其温度高达1000℃的烧结矿料(2)，于送料及排气孔(29)处送入破碎机(3)的上部，被转动的破碎机(3)破碎成小颗料，构成矿料热源体(5)并自上而下自由下落充满炉膛和过热蒸汽管束(24)、水冷壁管(19)、蒸发管(32)以及从排渣及空气入口(6)被抽风机(11)所抽吸的从炉膛内自下而上流动，与热源体(5)所形成的热源层进行对流，辐射和直接接触进行热交换。从排渣及空气入口(6)排出的碎渣冷却至150℃以下。从入口(6)进入的冷空气自下而上吸收热量，通过排气孔(29)吸收矿料的高温热而变成热烟气，经排风箱(8)抽风机(11)进入气水换热器(12)放热后经排烟管(7)与烟气管(9)抽来的烟气混合后，经主抽风机(13)排出。冷水经 进水管(14)，给水泵(15)进水分配集箱(16)打入加热器水管(17)内接受热交换，经出水联箱(31)打入气水换热器(12)中，再次被加热后将水返回下集箱(18)内。水冷壁管(19)和蒸发管(32)中的水及汽水混合物受热后流入集汽包(20)内，在汽包(20)内经汽水分离器将汽水分离后，其水经降水管(21)返回下集箱(18)内构成自然再循环，而分离出的饱和蒸汽经饱和蒸汽管(22)过热蒸汽入口集箱(23)打入过热蒸汽管束(24)接受热量后，将过热温度加热到高达500℃，经过热蒸汽出口集箱(25)，过热蒸汽出口管束(26)而送给用户供热或发电。
Claims (9)
1.高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，主要包括运送矿料(2)的烧结机(1)和蒸汽发生器(4)，其特征在于；所述蒸汽发生器(4)为立体方形空心体，其一侧上部开有烧结机(1)的送料及排气孔(29)，所述蒸汽发生器(4)的四壁为炉墙(10)，中间为炉膛(27)，炉膛(27)的下部为体积逐渐收窄的漏斗(30)，最下部为排料挡板(33)和排料及空气入口(6)，炉膛(27)的下部和上部分别装有下集箱(18)和集汽包(20)，炉膛(27)内从下往上依次装有加热器水管(17)，过热蒸汽管束(24)和破碎机(3)，高温烧结矿料(2)从前述排料排气口(29)排至破碎机(3)，被破碎的矿料充满炉膛(27)，形成蒸汽发生器(4)的热源体(5)，炉膛四壁在下集箱(18)和集气包(20)之间装有水冷壁管(19)，在炉膛(27)内部的热源体(5)中装有竖直蒸发管(32)，炉墙(10)的外部装有降水管(21)，所述降水管(21)，水冷壁管(19)和蒸发管(32)的下端都连接于下集箱(18)，其上端都连接于集汽包(20)，水管(17)的一端经进水分配集箱(16)，给水泵(15)与进水管(14)连接，另一端通过出水联箱(31)，气水换热器(12)连接于下集箱(18)的端部，所述过热蒸汽管束(24)的一端通过过热蒸汽入口集箱(23)与从集汽包(20)顶部引出的饱和蒸汽管(22)连接，另一端通过过热蒸汽出口集箱(25)与过热蒸汽出口管束(26)连接，所述装有矿料(2)的烧结机(1)，其外部装有空气罩(28)，下部为排风箱(8)，风箱(8)的下部，烟气管之一经抽风机(11)，气水换热器(12)，排烟管(7)与另一烟气管(9)汇合后连接于主抽风机(13)。
2.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：所述破碎机(3)为水平装设，该破碎机可以是旋转型破碎机也可以是旋转叶片式破碎机或者是打击式破碎机。
3.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：所述破碎机(3)可以是一台，也可以装多台，可以是一层装设，也可以是两层装设。
4.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：加热器水管(17)和过热蒸汽管束(24)由水平或微倾斜装设的弯管构成，管束可以是顺列布置，也可以是错列布置。
5.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：漏斗(30)的横断面向下逐渐收窄，其排渣及空气入口(6)的有效断面可收缩至炉膛(27)断面的二分之一以下。
6.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：排料挡板(33)可以改变排料及空气入口(6)的横截面的大小，排料挡板(33)可以是旋转动作，或者是水平移动。
7.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：在炉墙(10)内壁装设的垂直向上的水冷壁管(19)，可以是并排布置的光管，或者是并排的鳍片管。
8.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：通过矿料热源体(5)的蒸发管(32)，其数量可以是一排或两排以上，每排数根。
9.如权利要求1所述高温烧结矿料冷却和余热蒸汽发生器一体化装置，其特征在于：布置在炉膛(27)中的过热蒸汽管束(24)、加热器水管(17)、水冷壁管(19)、蒸发管(32)之间的炉膛(27)空间被破碎机(3)破碎的矿料(2)充满，形成蒸汽发生器(4)的热源体(5)。
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Assignee: Sunic Energy & Environment Technologies (Chongqing) Co., Ltd. Assignor: Xiong Tianyu Contract record no.: 2012990000512 Denomination of utility model: High temperature sintering mineral aggregate cooling and waste heat steam generator integration device Granted publication date: 20111026 License type: Exclusive License Record date: 20120719 |
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