CN203333729U - 焙烧料冷却、余热回收装置及系统 - Google Patents

焙烧料冷却、余热回收装置及系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种焙烧料冷却、余热回收装置及系统，该系统在铁矿闪速磁化焙烧后，经气、固分离，利用系统排出的尾气将矿料经一级或者多级旋风冷却筒冷却，确保冷却效果良好的同时，将烟气加热到可以预热原料矿的温度，直接通入到旋风预热器预热原料矿。本实用新型焙烧料冷却、余热回收装置及系统，既实现了高温焙烧矿的还原气氛保护冷却，又有效地回收了焙烧矿中所含丰富余热资源直接用于原矿的预热，回收了热能，实现了尾气的循环利用，大大降低了热风炉供热系统的热负荷及耗煤量，降低了排放量。

Description

焙烧料冷却、余热回收装置及系统
技术领域
本实用新型涉及粉状焙烧料的余热回收利用领域，特别地，涉及一种焙烧料冷却、余热回收装置及系统。
背景技术
弱磁性难选铁矿石，其最有效的富集选矿方式是先通过还原性焙烧(对于高化合价铁矿石)或中性环境焙烧(对于亚铁铁矿石)，使其转化为强磁性的磁铁矿，再通过弱磁选获得铁精矿。经过焙烧后产出的物料温度常为600°C以上，必须进行卸料前冷却，并且要求在非氧化条件下的冷却，否则高温物料被氧化，严重影响后续的磁选效果。
现有技术中，如CNl0050700llC公开的《一种还原赤铁矿、褐铁矿或菱铁矿的焙烧装置》及专利CN201149432Y公开的《多级循环余热流态化换原焙烧氧化铁矿石反应装置》，用水淬冷却还原焙烧后的物料，实现与空气隔绝。但该方法存在以下问题：水淬时，冷却水所携带的热难以回收利用，且扬尘严重，导致水资源浪费，还造成环境热污染。由于焙烧料所携带的大量热没有得到利用，未有效地实现冷却后的热能进入生产系统循环利用，造成了热能的巨大浪费。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种焙烧料冷却、余热回收装置及系统，在高温焙烧矿料防氧化保护冷却时，解决矿料所携带的余热的回收及尾气循环利用的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
根据本实用新型的一个方面，提供一种焙烧料冷却、余热回收装置，包括：旋风冷却装置及旋风预热装置;
旋风冷却装置上设有冷却进料口、冷却进气口、冷却出料口及冷却出气□;
旋风预热装置上设有预热进气、料口、预热出料口及预热出气口;
旋风冷却装置上的冷却出气口经余热输出管道与旋风预热装置上的预热进气、料口相连;
余热输出管道上设置有将冷却出气口排出的带有余热的气体带入预热进气料口的第一风机。
进一步地，余热输出管道上设有第一分流调节阀，第一分流调节阀具有两个出口，其中一个出口与预热进气、料口相连，另一个出口向外输出带有余热的气体。
进一步地，旋风冷却装置为M级旋风冷却筒，其中，1≤M≤6;每级旋风冷却筒包括进气、料口、出气口和出料口;
M级旋风冷却筒包括首级旋风冷却筒、末级旋风冷却筒及依次设置在首级旋风冷却筒、末级旋风冷却筒之间的多个中间级旋风冷却筒;
每级旋风冷却筒还包括连接该级旋风冷却筒的进气、料口与下一级旋风冷却筒的出气口的管道，该级旋风冷却筒的出料口与该下一级旋风冷却筒进气、料口的管道相连;
首级旋风冷却筒的进气、料口与中间级(此处为二级)旋风冷却筒的出气口及冷却进料口相连;
末级旋风冷却筒的进气、料口与中间级(此处为倒数第二级)旋风冷却筒的出料口及冷却进气口相连。
进一步地，旋风预热装置为N级旋风预热筒，其中，l≤N≤6;每级旋风预热筒包括进气、料口、出气口和出料口;
N级旋风预热筒包括首级旋风预热筒、末级旋风预热筒及依次设置在首级旋风预热筒、末级旋风预热筒之间的多个中间级旋风预热筒;
每级旋风预热筒还包括连接该级旋风预热筒的进气、料口与下一级旋风预热筒的出气口的管道，该级旋风预热筒的出料口与该下一级旋风预热筒的管道相连;
首级旋风预热筒的进气、料口与中间级(此处为二级)旋风预热筒的出气口相连;
末级旋风预热筒的进气、料口与余热输出管道相连。
进一步地，首级旋风预热筒的出气口经尾气传输管道与冷却进气口相连，且尾气传输管道上设有第二风机。
进一步地，第二风机的出口还连接有第二分流调节阀，
第二分流调节阀具有两个出口，其中一个出口与冷却进气口相连;另一个出口连接至焙烧系统(如热风炉)。
根据本实用新型的另一方面，还提供一种焙烧料冷却、余热回收系统，包括热风炉、磁化焙烧反应炉及分离筒;还包括上述的焙烧料冷却、余热回收装置，分离筒的出料口排出的高温焙烧料经冷却进料口进入旋风冷却装置，焙烧反应尾气经冷却进气口进入旋风冷却装置，高温焙烧料及焙烧反应尾气在旋风冷却装置内进行气固热交换后分别经冷却出料口排出冷却后的焙烧料，经冷却出气口排出带有余热的尾气，带有余热的尾气部分经余热输出管道连接至旋风预热装置的预热进气、料口，部分输出作他用。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的焙烧料冷却、余热回收装置及系统，采用气态热交换介质，具体地说，使用焙烧系统排出的不含氧气的低温尾气，通过旋风冷却筒冷却焙烧料，替代了传统技术在冷却槽使用液态水冷却焙烧矿料的方案，避免了液态水冷却时带走的焙烧物料的热能无法有效回收的问题出现;尾气与焙烧矿料在进行热交换后，直接引入到预热筒，该气体在预热筒内通过与低温原料矿进行热交换，实现回收的热用于对原料矿粉预热，然后气体再次循环进入冷却筒回收余热。本方案的优点：1热交换介质为气态，与焙烧矿料直接接触换热，方便在冷却筒中实现气、固分离，有利于气态介质循环利用;2热交换介质为尾气，容易得到，数量多，而且尾气的成分能满足矿料冷却时对氧含量成分的要求，使得冷却过程矿料成分得到保护;3优化了利用尾气的路径，尾气进入冷却筒，对于焙烧料不会出现任何化学污染;4尾气与焙烧矿料进行热交换后，除了矿料的温度得以降低以外，同时尾气的温度得以升高，升高了温度的气体，达到了原矿预热所需要的温度，直接通入预热筒，优化了利用尾气余热的路径，缩短了管路，降低了制造成本;5所有的装置与现有的其他装置制造的原材料相同，易实现。
总之，通过将吸收了来自高温物料余热的烟气引入到旋风预热筒对原矿料进行预热，继而又将预热过原矿后的烟气循环送至旋风冷却筒对高温物料进行气冷，冷却过程中即实现了对焙烧矿的抗氧化保护，又实现了高温焙烧矿显热的高效回收，大大降低了热风炉供热系统的热负荷及耗煤量。进一步地，本实用新型的焙烧料冷却、余热回收装置，截留了大部分原本需要返回供热系统(热风炉)的低温尾气，用于预热原矿，也因此提高了反应筒的温度，增加了达到预热原矿温度的烟气量，进而能够在保证还原剂数量不变的前提下大幅度提高原系统的产量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型优选实施例的焙烧料冷却、余热回收装置的结构示意图;
图2是本实用新型优选实施例中多级旋风冷却筒的结构示意图;以及
图3是本实用新型另一优选实施例的焙烧料冷却、余热回收系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
参照图1(图1中虚线表示气体的流向)，焙烧料冷却、余热回收装置，包括：旋风冷却装置6及旋风预热装置5;旋风冷却装置6上设有冷却进料口6D、冷却进气口6A、冷却出料口6B及冷却出气口6C;
旋风预热装置5上设有预热进气、料口5A、预热出料口5B及预热出气口5C;
旋风冷却装置6上的冷却出气口6C经余热输出管道8与旋风预热装置5上的预热进气、料口5A相连;
余热输出管道8上设置有将冷却出气口6C排出的带有余热的气体带入预热进气、料口5A的第一风机81。
高温的焙烧料经冷却进料口6D进入旋风冷却装置6内，用于气冷的气态介质经冷却进气口6A进入旋风冷却装置6内。高温的焙烧料与低温的气态介质进行充分的热交换，且以固、气分离的形式，分别从冷却出料口6B输出被冷却的焙烧料;从冷却出气口6C输出被加热的气体。被加热的气体经余热输出管道8且在第一风机81的带动下进入旋风预热装置5内，以对原矿料进行预热处理。从而是实现了对高温的焙烧料的余热进行吸收并用于对原矿料进行预热，提高了余热的利用效率，避免了传统的液态水冷却时带走的焙烧物料的热能无法有效回收的问题。
较佳地，余热输出管道8上设有第一分流调节阀82，第一分流调节阀82具有两个出口，其中一个出口与预热进气、料口5A相连，另一个出口向外输出带有余热的气体。
参照图2(图2中虚线表示气体的流向)，优选地，旋风冷却装置6为M级旋风冷却筒，其中，1≤M≤6;每级旋风冷却筒包括进气、料口、出气口和出料口;
M级旋风冷却筒包括首级旋风冷却筒、末级旋风冷却筒及依次设置在首级旋风冷却筒、末级旋风冷却筒之间的多个中间级旋风冷却筒;
每级旋风冷却筒还包括连接该级旋风冷却筒的进气、料口与下一级旋风冷却筒的出气口的管道，该级旋风冷却筒的出料口与该下一级旋风冷却筒出气口的管道相连；
首级旋风冷却筒的进气、料口与中间级(此处为二级)旋风冷却筒的出气口及冷却进料口6D相连;
末级旋风冷却筒的进气、料口与中间级旋风冷却筒(此处为倒数第二级)的出料口及冷却进气口6A相连。
在优选实施例中，以四级旋风冷却筒为例，旋风冷却装置6具体包括：一级旋风冷却筒61、二级旋风冷却筒62、三级旋风冷却筒63及四级旋风冷却筒64。一级旋风冷却筒61的进气、料口61A与二级旋风冷却筒62的出气口62C经管道相连，高温的焙烧料经冷却进料口6D在自重的作用进入连接出气口62C及进气、料口61A的管道，并与二级旋风冷却筒62的出气口62C的上行气体相遇被随之上行一段距离以完成混合/换热过程，混合气料经进气、料口61A进入一级旋风冷却筒61内，在一级旋风冷却筒61内发生气固分离，分离出的焙烧料经出料口61B输出并继续向下，而气体部分则从一级旋风冷却筒61顶部的出气口61C排出，经余热输出管道8上的风机81和分流调节阀82至旋风预热装置5的预热进气、料口5A，用于预热原料矿;经一级旋风冷却筒61冷却后的焙烧料在下行过程中再与从三级旋风冷却筒63的出气口63C分离出的上行风混合/热交换后被上行输送至二级旋风冷却筒62的进气、料口62A，并在二级旋风冷却筒62内气、固分离后，焙烧料从出料口62B进入与三级旋风冷却筒63的进气、料口63A相连的管道上，再与从四级旋风冷却筒64的出气口64C分离出的上行风混合/热交换后被上行输送至三级旋风冷却筒63内，在三级旋风冷却筒63内气、固分离后经三级旋风冷却筒63的出料口63B下行至与四级旋风冷却筒64的进气、料口64A相连的管道上，进气、料口64A还与冷却进气口6A相连，这样用于冷却的气态介质经冷却进气口6A输入，与焙烧料进行混合/热交换并进入四级旋风冷却筒64内，在四级旋风冷却筒64内经气固分离后，经多级冷却后的焙烧料从四级旋风冷却筒64的出料口64B排出，吸收焙烧料余热后的气体经出气口64C进入上一级的旋风冷却筒的进气、料口，以与下行的焙烧料进行混合/热交换。总而言之，多级旋风冷却筒实现了气体自下而上，焙烧料自上而下的逆流换热，因此冷却效果更佳。
同理，为了更好地对原矿料进行预热，旋风预热装置5为N级旋风预热筒，其中，1≤N≤6;每级旋风预热筒包括进气、料口、出气口和出料口；
N级旋风预热筒包括首级旋风预热筒、末级旋风预热筒及依次设置在首级旋风预热筒、末级旋风预热筒之间的多个中间级旋风预热筒;
每级旋风预热筒还包括连接该级旋风预热筒的进气、料口与下一级旋风预热筒的出气口的管道，该级旋风预热筒的出料口与该下一级旋风预热筒的出气口管道相连;
首级旋风预热筒的进气、料口与中间级(此处为二级)旋风预热筒的出气口相连;
末级旋风预热筒的进气料口与余热输出管道8相连。
参照图3(图3中虚线表示气体的流向)，在优选实施例中旋风预热装置5采用四级旋风预热筒的机构，具体包括：一级旋风预热筒51、二级旋风预热筒52、三级旋风预热筒53及四级旋风预热筒54。一级旋风预热筒51的进气、料口与二级旋风预热筒52的出气口相连，且连接一级旋风预热筒51的进气、料口与二级旋风预热筒52的出气口的管道还连接有原料仓4的出料口，一级旋风预热筒51的出料口连接二级旋风预热筒52的进气、料口，且二级旋风预热筒52的进气、料口还连接三级旋风预热筒53的出气口。经一级旋风预热筒51预热的物料在从三级旋风预热筒53的出气口排出的气体的带动下，进入二级旋风预热筒52内预热。与上述原理类似，经二级旋风预热筒52预热后的物料在四级旋风预热筒54的出气口排出的气体的带动下，进入三级旋风预热筒53内预热，经三级旋风预热筒53预热后的物料，在来自第一分流调节阀82排出的带有余热的气体的作用下进入四级旋风预热筒54内进行预热;在四级旋风预热筒54内经过预热后的物料在重力的作用下经出料口进入磁化焙烧反应炉2与高温还原性气体进行还原反应。经过预热后的物料，加速了还原反应的进行，有利于闪速磁化焙烧。而第一风流调节阀82排出的带有余热的气体经多级旋风预热筒5对物料进行预热后，温度降低，最终从一级旋风预热筒51的出气口排出。
优选地，参照图3，一级旋风预热筒51的出气口经尾气传输管道7与冷却进气口6A相连，且尾气传输管道7上设有第二风机71。这样，经过预热后冷却的尾气又可循环送至冷却进气口6A内，以对高温焙烧料进行冷却，优化了利用尾气的路径。优选地，在第二风机71的出口还连接有第二分流调节阀72，第二分流调节阀72具有两个出口，其中一个出口与冷却进气口6A相连;另一个出口连接至热风炉1，这样可以最大限度对尾气进行循环利用。
实施例2
参照图3，本实用新型的优选实施例提供了一种焙烧料冷却、余热回收系统，包含实施例1所述的焙烧料冷却、余热回收装置，该系统包括热风炉1、磁化焙烧反应炉2、分离筒3及原料仓4。旋风预热装置5以四级旋风预热结构为例说明，从上至下依次为51、52、53和54。
其中，磁化焙烧反应炉2包括进气口、进料口和出气、料口，热风炉1燃烧煤粉产生烟气，与煤气和部分焙烧系统的尾气混合，从热风炉1中输出，经管道从磁化焙烧反应炉2的进气口进入系统用于磁化焙烧。原矿粉依次进入多级旋风预热筒预热，预热后从磁化焙烧反应炉2进料口进入，在磁化焙烧反应炉2内进行磁化焙烧，焙烧后以气、固混合的方式从磁化焙烧反应炉2出气、料口排出，经管道进入分离筒3上的进气、料口。从一级预热筒51排出的尾气经尾气传输管道7上的第二风机71及第二分流调节阀72，一部分进入热风炉1，一部分进入旋风冷却装置的冷却进气口6A，通过第二分流阀72调配流量。系统运行过程中，第二风机71可以更好地配置系统稳定运行所需的压力。
需要说明：第二风机71主要用于维持焙烧矿料回收系统运行的动力，从一级旋风预热筒51排出的尾气通过第二风机71输送到热风炉1和旋风冷却装置6;第一风机81主要用于维持焙烧料冷却、余热回收装置运行所需动力，经旋风冷却装置6的冷却出气口6C排出的烟气通过第一风机81输送至旋风预热装置5，两个风机的容量与耐温要求不同。
以某5万吨闪速磁化焙烧生产线为例对本实用新型有益效果进行分析说明：原生产工艺中，折算小时处理量7吨原矿时，热风炉1消耗燃料粉煤400kg/h，生产煤气消耗高热值块煤1l0kg/小时，燃烧煤粉产生烟气与尾气和煤气混合后得到温度750°C、CO含量合格的热风10000Nm3用于磁化焙烧生产，生产产生尾气10000Nm3，其申5500Nm3用于返回热风炉循环使用;剩余的4500Nm3温度为185°C的尾气用于磨矿时，需补充燃烧80kg/小时燃料粉煤，两种气体与室温空气混合后得到120°C的热风40000Nm3用于磨矿和磨煤。
实施本实用新型的方案后，同样小时处理量7吨原矿时，热风炉1燃煤量降低至280kg/，煤气耗煤量降低至85kg/h，燃烧煤粉产生烟气与尾气和煤气混合后得到温度650°C、CO含量合格的热风9100Nm3用于磁化焙烧生产。此时从51排出的热风温度为342℃，风量为14100Nm3，其中6350Nm3烟气，进入热风炉1，用于调配热风炉1出风温度，其中7750Nm3用于冷却磁化焙烧矿，经二级旋风冷却后可将初始温度630℃磁化焙烧矿冷却至392°C直接排放，烟气被加热至480℃;调配其中3500Nm3用于磨矿，磨矿工序仅需要补充燃料煤55kg;其中4270Nm3用于预热原矿。实施本实用新型冷却、余热回收系统，煤粉消耗量大幅度降低。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而己，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焙烧料冷却、余热回收装置，其特征在于，包括：旋风冷却装置(6)及旋风预热装置(5)； 
所述旋风冷却装置(6)上设有冷却进料口(6D)、冷却进气口(6A)、冷却出料口(6B)及冷却出气口(6C)； 
所述旋风预热装置(5)上设有预热进气、料口(5A)、预热出料口(5B)及预热出气口(5C)； 
所述旋风冷却装置(6)上的所述冷却出气口(6C)经余热输出管道(8)与所述旋风预热装置(5)上的所述预热进气、料口(5A)相连； 
所述余热输出管道（8）上设置有将所述冷却出气口(6C)排出的带有余热的气体带入所述预热进气、料口(5A)的第一风机(81)。 
2.根据权利要求1所述的焙烧料冷却、余热回收装置，其特征在于：所述余热输出管道(8)上设有第一分流调节阀(82)，所述第一分流调节阀(82)具有两个出口，其中一个出口与所述预热进气、料口(5A)相连，另一个出口向外输出带有余热的气体。 
3.根据权利要求2所述的焙烧料冷却、余热回收装置，其特征在于： 
所述旋风冷却装置(6)为M级旋风冷却筒，其中，1≤M≤6；每级所述旋风冷却筒包括进气、料口、出气口和出料口； 
M级所述旋风冷却筒包括首级旋风冷却筒、末级旋风冷却筒及依次设置在所述首级旋风冷却筒、末级旋风冷却筒之间的多个中间级旋风冷却筒； 
每级旋风冷却筒还包括连接该级旋风冷却筒的进气、料口与下一级旋风冷却筒的出气口的管道，该级旋风冷却筒的出料口与该下一级旋风冷却筒的所述进气、料口相连； 
所述首级旋风冷却筒的进气、料口与所述中间级旋风冷却筒出气口及所述冷却进料口(6D)相连； 
所述末级旋风冷却筒的进气、料口与所述中间级旋风冷却筒的出料口及所述冷却进气口(6A)相连。 
4.根据权利要求3所述的焙烧料冷却、余热回收装置，其特征在于： 
所述旋风预热装置(5)为N级旋风预热筒，其中，1≤N≤6；每级所述旋风预热筒包括进气、料口、出气口和出料口； 
N级所述旋风预热筒包括首级旋风预热筒、末级旋风预热筒及依次设置在所述首级 旋风预热筒、末级旋风预热筒之间的多个中间级旋风预热筒； 
每级旋风预热筒还包括连接该级旋风预热筒的进气、料口与下一级旋风预热筒的出气口的管道，该级旋风预热筒的出料口与该下一级旋风预热筒的所述进气、料口相连； 
所述首级旋风预热筒的进气、料口与所述中间级旋风预热筒的出气口相连； 
所述末级旋风预热筒的进气、料口与所述余热输出管道(8)相连。 
5.根据权利要求4所述的焙烧料冷却、余热回收装置，其特征在于： 
所述首级旋风预热筒的出气口经尾气传输管道(7)与所述冷却进气口(6A)相连，且所述尾气传输管道(7)上设有第二风机(71)。 
6.根据权利要求5所述的焙烧料冷却、余热回收装置，其特征在于：所述第二风机(71)的出口还连接有第二分流调节阀(72)， 
所述第二分流调节阀(72)具有两个出口，其中一个出口与所述冷却进气口(6A)相连；另一个出口连接至焙烧系统。 
7.一种焙烧料冷却、余热回收系统，包括热风炉(1)、磁化焙烧反应炉(2)及分离筒(3)，其特征在于： 
还包括如权利要求1至6任一项所述的焙烧料冷却、余热回收装置，所述分离筒(3)的出料口排出的高温焙烧料经所述冷却进料口(6D)进入所述旋风冷却装置(6)，尾气经所述冷却进气口(6A)进入所述旋风冷却装置(6)，高温焙烧料及尾气在所述旋风冷却装置(6)内进行气固热交换后分别经所述冷却出料口(6B)排出冷却后的焙烧料，经所述冷却出气口(6C)排出带有余热的尾气，所述带有余热的尾气经余热输出管道(8)连接至所述旋风预热装置(5)的所述预热进气、料口(5A)。 
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