CN203980921U - 一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置 - Google Patents
一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置。装置本体从上到下顺次设有预存段、支撑段、冷却段、下锥段，本体内设有供风体，供风体为圆柱体，内部中空，圆柱体侧壁面均匀设有中央气孔，供风体顶部设有尖锥，供风体上部设有成十字形的四根支撑杆，四根支撑杆外端部与支撑段固定连接；供风体与冷却段罐体之间为换热腔，供风体中部设有螺旋下料道，螺旋下料道上部周边与冷却段相连；供风体下部设有倾斜向上的十字风道，十字风道与下锥段相连；冷却段和下锥段外侧分别设有环形出风室和进风室。本实用新型通过采用立式螺旋密闭式下料通道，实现了冷却装置的全密封，消除了装置的漏风，减少了粉尘污染，提高了余热利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于烧结矿余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置及其方法，特别是冶金行业和钢铁行业等领域促进节能减排的烧结矿立式螺旋叉流冷却换热装置。
背景技术
烧结过程余热资源主要由两部分组成：一部分是来自于烧结机尾部、温度约为600~800℃烧结矿所携带的显热即烧结矿显热。这部分显热约占烧结过程余热资源总量的70%；另一部分来自于烧结机主排烟管道的烧结烟气显热，这部分约占余热资源总量的30%。在两种余热资源中，烧结矿显热数量较大，品质较高，其可被空气介质所携带；而烧结烟气显热数量较小，品质较低烧结烟气平均温度为150~200℃，且成分比较复杂，尤其是SO2、O2、NOx及粉尘等沿着烧结机长度发生变化。因此，烧结矿显热的高效回收与利用是整个烧结余热回收与利用的关键。
目前，我国乃至世界上，广泛应用的环式或带式冷却机在显热回收与利用上存在着不可克服的弊端，主要表现为：
(1) 冷却设备漏风率较高
漏风部位的缝隙大小以及内外压差是影响漏风率的主要因素。其中，漏风缝隙的大小主要受到烧结机和冷却系统中动、静接触部位密封技术的影响，这是漏风的内因所在；内外压差主要取决于料层、风机等综合情况的影响，是漏风产生的外在条件。常规烧结矿冷却装置的漏风率达到30%~60%。
(2) 环境污染严重
从冷却机受料点处排放的工业粉尘浓度达1000~5000mg/m3，超过国家规定的排放标准的7~33倍。由于冷却机结构设计原因，其难以达到良好的密闭效果。同时在冷却段无粉尘污染回收装置，冷却风经料层换热后直接排入大气，造成烧结工序粉尘污染严重，工作环境较差。
常规的烧结冷却系统在余热回收等方面存在明显不足，如何减小系统漏风以及由此造成的污染，提高余热回收利用率，是烧结余热回收领域的当务之急。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有烧结冷却装置漏风率高，污染严重的不足，提供一种用于烧结矿余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置，以避免装置漏风，减小工业粉尘污染，同时提高余热利用率。
本实用新型通过以下技术方案来实现：
用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置：包括预存段、支撑段、冷却段、螺旋下料道、高温风室、中央气孔、中温风室、低温风室、壁面气孔、下锥段、十字风道、进风管道、环形进风室、低温出风口、中温出风口、高温出风口、冷却段罐体、换热腔、支撑杆、供风体、尖锥；
装置本体从上到下顺次设有预存段、支撑段、冷却段、下锥段，装置本体内设有供风体，供风体为圆柱体，内部中空，圆柱体侧壁面均匀设有中央气孔，供风体顶部设有尖锥，供风体上部设有成十字形的四根支撑杆，四根支撑杆的外端部与支撑段固定连接，供风体与冷却段罐体之间为换热腔，供风体中部外侧设有螺旋下料道，螺旋下料道上部周边与冷却段相连，供风体下部设有倾斜向上的十字风道，十字风道与下锥段相连，冷却段外部设有高温风室、中温风室和低温风室共三个风室，三个风室外侧高到低分别设有高温出风口、中温出风口和低温出风口；下锥段外侧布置有环形进风室，环形进风室上连接进风管道，下锥段底部设有平板闸门，平板闸门下方设有振动给料机。
所述的螺旋下料道下部周边逐渐收缩至中心的供风体，螺旋下料道的倾角大于矿料与螺旋下料道的静摩擦角；十字风道采用方形截面，支撑杆采用圆形或椭圆形截面；高温出风口、中温出风口和低温出风口采用圆形或方形截面。
本实用新型通过采用立式螺旋密闭式下料通道，将原来的烧结冷却机水平移动错叉换热方式更改为立式罐体中的烧结矿螺旋下料叉流换热方式，实现了冷却装置的全密封，消除了装置的漏风，减少了粉尘污染。同时，该装置采用螺旋下料通道，减小了矿料重力作用对立式罐体下部锥体的压应力以及与罐体壁面的摩擦，降低了装置的强度要求，提高了罐体的寿命。螺旋下料道倾斜角大于矿料颗粒与下料通道的静摩擦角，实现了矿料的自动下落，同时罐体下方的振动给料机协助调控矿料的下落速度。
本实用新型通过消除装置的漏风，将装置的余热利用效率由40%提高到60%以上，同时冷却机受料点采用密闭式吊车实现加料，减小了环境的粉尘污染，有效地改善了烧结余热回收现场的工作环境。虽然增加了运输起吊矿料的能耗，但减小了驱动巨大的环式或带式冷却机的能耗，总体上减小了冷却装置的能耗。该装置动力部件较少，设备简单，易于操作，利于在冶金行业的固体颗粒余热资源回收领域进行推广应用，有效地促进节能减排。
附图说明
图1是烧结矿立式螺旋叉流冷却换热装置的结构示意图；
图2是装置内部结构的放大图；
图3是该装置用于余热发电的系统图。
图中，预存段1、支撑段2、冷却段3、螺旋下料道4、高温风室5、中央气孔6、中温风室7、低温风室8、壁面气孔9、下锥段10、十字风道11、进风管道12、环形进风室13、低温出风口14、中温出风口15、高温出风口16、冷却段罐体17、换热腔18、撑杆19、供风体20、尖锥21、高温沉降室22、中温沉降室23、双进气双压余热锅炉24、主蒸汽管路25、补气管路26、汽轮机27、发电机28、辅助设备29、冷却塔30、循环冷却水泵31、冷凝器32、凝结水泵33、锅炉补给水管34、真空除氧器35、锅炉给水泵36、冷风进口阀37、循环风机38、放散阀39。
具体实施方式
如图1、2所示，用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置：包括预存段1、支撑段2、冷却段3、螺旋下料道4、高温风室5、中央气孔6、中温风室7、低温风室8、壁面气孔9、下锥段10、十字风道11、进风管道12、环形进风室13、低温出风口14、中温出风口15、高温出风口16、冷却段罐体17、换热腔18、支撑杆19、供风体20、尖锥21；
装置本体从上到下顺次设有预存段1、支撑段2、冷却段3、下锥段10，装置本体内设有供风体20，供风体20为圆柱体，内部中空，圆柱体侧壁面均匀设有中央气孔6，供风体20顶部设有尖锥21，供风体上部设有成十字形的四根支撑杆19，四根支撑杆的外端部与支撑段2固定连接，供风体20与冷却段罐体17之间为换热腔18，供风体中部外侧设有螺旋下料道4，螺旋下料道上部周边与冷却段3相连，供风体下部设有倾斜向上的十字风道11，十字风道与下锥段10相连，冷却段3外部设有高温风室5、中温风室7和低温风室8共三个风室，三个风室外侧从低到高分别设有高温出风口16、中温出风口15和低温出风口14；下锥段10外侧布置有环形进风室13，环形进风室13上连接进风管道12，下锥段10底部设有平板闸门，平板闸门下方设有振动给料机。
所述的螺旋下料道4下部周边逐渐收缩至中心的供风体20，螺旋下料道4的倾角大于矿料与螺旋下料道的静摩擦角；十字风道11采用方形截面，支撑杆19采用圆形或椭圆形截面；高温出风口16、中温出风口15和低温出风口14采用圆形或方形截面。
所述的尖锥21使烧结矿沿锥面下落，避免烧结矿在预存段底部堆积及堵塞；螺旋下料道4有效地增加了烧结矿在冷却段3的换热腔18中停留的时间，减小了装置的高度；同时沿壁面的缓慢下滑减少了对冷却段罐体17的摩擦，增加了冷却段罐体17的使用寿命。
所述的平板闸门在工作时处于常开状态，通过调节振动喂料机的工作电流可以调节控制下料的速度。
使用所述装置的烧结矿立式螺旋叉流冷却换热方法是：600~800℃的高温烧结矿由吊车从装置顶部间隔性地加入预存段1后，进入冷却段3的换热腔18，在重力作用下沿螺旋下料道4缓慢下落；100~120℃的冷却气体通过进风管道12进入环形进风室13，再通过十字风道11进入供风体20，供风体20内的气体在高度方向均匀通过中央气孔6进入冷却段3的换热腔18与沿螺旋下料道4下落的热烧结矿直接换热；换热后160~180℃的冷烧结矿沿螺旋下料道4下部周边逐渐收缩的部分均匀下落，通过下椎段10后经平板闸门，由振动给料机控制排出；被加热的气体通过壁面气孔9按高度从高到低分别进入高温风室5、中温风室7和低温风室8，分别从高温出风口16、中温出风口15和低温出风口14排出用于余热发电或加热。
如图3所示，高温废气经高温沉降室22除尘后进入双进气双压余热锅炉24，中温废气经中温沉降室23除尘后进入双进气双压余热锅炉24，低温废气与从锅炉排出的温度降低的气体混合后由循环风机38从立式螺旋叉流冷却换热装置低端鼓入继续与烧结矿换热实现气体剩余热量的循环利用。低温废气与从锅炉出来的气体混合后的管路上设有冷风进口阀37，以补充冷却空气量。循环风机38出口的管路上设有放散阀39，以调节进气量。高温和中温废气进入双进气双压余热锅炉24后与双进气双压余热锅炉24内的水或水蒸汽进行热量交换，废气温度降至150~180℃，产生过热蒸汽，过热蒸汽通过主蒸汽管路25进入汽轮机27，部分低压蒸汽通过补气管路26进入汽轮机27中间级，汽轮机27带动发电机28发电。从汽轮机28出来的温度和压力均较低的蒸汽即乏汽经过冷凝器32后由凝结水泵33送至真空除氧器35，与锅炉补给水管34中的水作用后由锅炉给水泵36送至双进气双压余热锅炉24加热产生蒸汽。冷凝器32中与乏汽换热后的水与经过辅助设备29的水混合后进入冷却塔30后由循环冷却水泵31送入冷凝器32和辅助设备29。
本实用新型通过采用立式螺旋密闭式下料通道，将原来的烧结冷却机水平移动叉流换热方式更改为立式罐体中的烧结矿螺旋下料叉流换热方式，实现了冷却装置的全密封，消除了装置的漏风，减少了粉尘污染。同时，该装置采用螺旋下料通道，减小了矿料重力作用对立式罐体下部锥体的压应力以及与罐体壁面的摩擦，降低了装置的强度要求，提高了罐体的寿命。螺旋下料道倾斜角大于矿料颗粒与下料通道的静摩擦角，实现了矿料的自动下落，同时罐体下方的振动给料机协助调控矿料的下落速度。
本实用新型通过消除装置的漏风，将装置的余热利用效率由40%提高到60%以上，同时冷却机受料点采用密闭式吊车实现加料，减小了环境的粉尘污染，有效地改善了烧结余热回收现场的工作环境。虽然增加了运输起吊矿料的能耗，但减小了驱动巨大的环式或带式冷却机的能耗，总体上减小了冷却装置的能耗。该装置动力部件较少，设备简单，易于操作，利于在冶金行业的固体颗粒余热资源回收领域进行推广应用，有效地促进节能减排。
被加热的气体通过壁面气孔9按高度从高到低分别进入高温风室5、中温风室7和低温风室8，分别从高温出风口16、中温出风口15和低温出风口14排出用于余热发电或加热。
如图3所示，高温废气经高温沉降室22除尘后进入双进气双压余热锅炉24，中温废气经中温沉降室23除尘后进入双进气双压余热锅炉24，低温废气与从锅炉排出的温度降低的气体混合后由循环风机38从立式螺旋叉流冷却换热装置低端鼓入继续与烧结矿换热实现气体剩余热量的循环利用。低温废气与从锅炉出来的气体混合后的管路上设有冷风进口阀37，以补充冷却空气量。循环风机38出口的管路上设有放散阀39，以调节进气量。高温和中温废气进入双进气双压余热锅炉24后与双进气双压余热锅炉24内的水或水蒸汽进行热量交换，废气温度降至150~180℃，产生过热蒸汽，过热蒸汽通过主蒸汽管路25进入汽轮机27，部分低压蒸汽通过补气管路26进入汽轮机27中间级，汽轮机27带动发电机28发电。从汽轮机28出来的温度和压力均较低的蒸汽即乏汽经过冷凝器32后由凝结水泵33送至真空除氧器35，与锅炉补给水管34中的水作用后由锅炉给水泵36送至双进气双压余热锅炉24加热产生蒸汽。冷凝器32中与乏汽换热后的水与经过辅助设备29的水混合后进入冷却塔30后由循环冷却水泵31送入冷凝器32和辅助设备29。
本实用新型通过采用立式螺旋密闭式下料通道，将原来的烧结冷却机水平移动叉流换热方式更改为立式罐体中的烧结矿螺旋下料叉流换热方式，实现了冷却装置的全密封，消除了装置的漏风，减少了粉尘污染。同时，该装置采用螺旋下料通道，减小了矿料重力作用对立式罐体下部锥体的压应力以及与罐体壁面的摩擦，降低了装置的强度要求，提高了罐体的寿命。螺旋下料道倾斜角大于矿料颗粒与下料通道的静摩擦角，实现了矿料的自动下落，同时罐体下方的振动给料机协助调控矿料的下落速度。
本实用新型通过消除装置的漏风，将装置的余热利用效率由40%提高到60%以上，同时冷却机受料点采用密闭式吊车实现加料，减小了环境的粉尘污染，有效地改善了烧结余热回收现场的工作环境。虽然增加了运输起吊矿料的能耗，但减小了驱动巨大的环式或带式冷却机的能耗，总体上减小了冷却装置的能耗。该装置动力部件较少，设备简单，易于操作，利于在冶金行业的固体颗粒余热资源回收领域进行推广应用，有效地促进节能减排。
Claims (2)
1. 一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置，其特征在于：包括预存段（1）、支撑段（2）、冷却段（3）、螺旋下料道（4）、高温风室（5）、中央气孔（6）、中温风室（7）、低温风室（8）、壁面气孔（9）、下锥段（10）、十字风道（11）、进风管道（12）、环形进风室（13）、低温出风口（14）、中温出风口（15）、高温出风口（16）、冷却段罐体（17）、换热腔（18）、支撑杆（19）、供风体（20）、尖锥（21）；
装置本体从上到下顺次设有预存段（1）、支撑段（2）、冷却段（3）、下锥段（10），装置本体内设有供风体（20），供风体（20）为圆柱体，内部中空，圆柱体侧壁面均匀设有中央气孔（6），供风体（20）顶部设有尖锥（21），供风体上部设有成十字形的四根支撑杆（19），四根支撑杆的外端部与支撑段（2）固定连接，供风体（20）与冷却段罐体（17）之间为换热腔（18），供风体中部外侧设有螺旋下料道（4），螺旋下料道上部周边与冷却段（3）相连，供风体下部设有倾斜向上的十字风道（11），十字风道与下锥段（10）相连，冷却段（3）外部设有高温风室（5）、中温风室（7）和低温风室（8）共三个风室，三个风室外侧高到低分别设有高温出风口（16）、中温出风口（15）和低温出风口（14）；下锥段（10）外侧布置有环形进风室（13），环形进风室（13）上连接进风管道（12），下锥段（10）底部设有平板闸门，平板闸门下方设有振动给料机。
2. 根据权利要求1所述的一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置，其特征在于：所述的螺旋下料道（4）下部周边逐渐收缩至中心的供风体（20），螺旋下料道（4）的倾角大于矿料与螺旋下料道的静摩擦角；十字风道（11）采用方形截面，支撑杆（19）采用圆形或椭圆形截面；高温出风口（16）、中温出风口（15）和低温出风口（14）采用圆形或方形截面。
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| CN201420333861.7U CN203980921U (zh) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | 一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104034176A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-10 | 浙江大学 | 用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置及其方法 |
| CN106732955A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 南京德西联智能科技有限公司 | 可实现逐级冷却的热矿破碎设备 |
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| CN104034176A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-10 | 浙江大学 | 用于烧结余热发电系统的立式螺旋叉流冷却换热装置及其方法 |
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
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