CN213984617U - 一种环保型余热回收烧结冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环保型余热回收烧结冷却系统，包括烧结冷却机、双压余热锅炉、汽轮发电机组、热媒换热器、ORC发电机组、表冷器和吸收式热泵，冷却机包括高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域：高温废气区域通向烧结机；中高温废气区域与双压余热锅炉的进气口连接，双压余热锅炉的出气口与冷却机的冷却风箱连接；热媒换热器包括第一废气通道和第一流体通道，低温废气区域与第一废气通道的进口连接，第一废气通道的出口连至烧结机台面；第一流体通道与ORC发电机组连接循环连接；表冷器包括第二废气通道和第二流体通道，次低温废气区域与第二废气通道的进口连接，第二废气通道的出口与冷却机的冷却风箱连接。

Description

一种环保型余热回收烧结冷却系统

技术领域

本实用新型涉及烧结冷却机余热利用技术领域，特别涉及一种环保型余热回收烧结冷却系统。

背景技术

烧结矿的冷却是钢铁工业烧结矿生产中必不可少的重要环节，烧结矿的冷却方式分有带式冷和环式冷两种，环式冷机以其成本低、占地面积小、整体利用率高、环保效果好而被广泛的运用。但随着国家经济的发展，节能环保的要求，解决环冷机低温废气无组织排放的现状是烧结工艺亟待解决的问题。

烧结矿显热在环冷却机内由空气冷却，环冷却机排出的热废气温度随冷却部位的不同而不同，由其顶部多个不同温度的排气筒排出。随着钢铁余热利用技术的发展，目前国内外绝大部分环冷机的中高温废气通过循环风机进入双压余热锅炉的方式回收产生蒸汽送入汽轮机做功发电或转化成机械能，供自身的生产工艺使用,或供外界蒸汽管网使用，其利用的是环冷机机头部位300℃以上的废气。而环冷机中部300℃以下环冷机废气，大部分钢厂将其与环冷机尾部排出的更低温度的废气一起由除尘器除尘排放至大气中，能源浪费的同时造成了环境的污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种环保型余热回收烧结冷却系统，利用余热梯级利用思想，通过回用、替代、提质、转换方法利用烧结冷却机的不同温度区间余热，以解决烧结冷却机废气无组织排放问题，实现了烧结冷却机废气零排放的环保目标。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种环保型余热回收烧结冷却系统，包括烧结冷却机、双压余热锅炉、汽轮发电机组、热媒换热器、ORC发电机组、表冷器和吸收式热泵，所述冷却机包括高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域：

所述高温废气区域通向所述烧结机，所述高温废气区域的高温废气用于所述烧结机的热风点火；

所述中高温废气区域与所述双压余热锅炉的进气口连接，所述双压余热锅炉的低压主蒸汽输出口和次低压蒸汽输出口分别与所述汽轮发电机组的主汽进口和补汽进口连接，所述双压余热锅炉的出气口与所述冷却机的冷却风箱连接；

所述热媒换热器包括第一废气通道和第一流体通道，所述低温废气区域与所述第一废气通道的进口连接，所述第一废气通道的出口连至所述烧结机台面；所述第一流体通道与所述ORC发电机组连接循环连接；

所述表冷器包括第二废气通道和第二流体通道，所述次低温废气区域与所述第二废气通道的进口连接，所述第二废气通道的出口与所述冷却机的冷却风箱连接；所述第二流体通道与所述吸收式热泵循环连接。

较佳地，所述ORC发电机组内的蒸发器包括与有机工质进行热交换的第三流体通道和第四流体通道，所述第三流体通道与所述第一流体通道循环连接，所述第三流体通道内的流体介质作为加热蒸发有机工质的主要热源；所述双压余热锅炉的次低压蒸汽输出口还与所述第四流体通道连接，流入所述第四流体通道的次低压蒸汽作为加热蒸发有机工质的补充热源。

较佳地，所述ORC发电机组内的冷凝器包括与有机工质进行热交换的第五流体通道，所述第五流体通道与循环冷却水系统循环连接。

较佳地，所述第二流体通道与所述循环冷却水系统循环连接。

较佳地，所述吸收式热泵包括发生器、蒸发器、吸收器及冷凝器，来自所述表冷器的温水经所述蒸发器换热管内放热降温后由循环泵回到所述表冷器继续被低温废气加热，所述蒸发器换热管外冷剂水在真空状态下吸热蒸发变为冷剂蒸汽后进入所述吸收器中，所述吸收器内的溴化锂浓溶液吸收冷却剂蒸汽时放出大量的溶解热被外部采暖回水吸收，稀释后的溴化锂稀溶液由工作泵送到所述发生器内被来自所述双压余热锅炉的次低压蒸汽加热浓缩，产生高温的冷剂蒸汽进入所述冷凝器把热量传递给采暖回水。

较佳地，所述高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域沿料流方向依次设置，且相邻的两废气区域之间通过挡风板隔开。

较佳地，所述高温废气区域的废气温度为350℃以上；

所述中高温废气区域的废气温度为250℃～350℃；

所述低温废气区域的废气温度为150℃～250℃；

所述次低温废气区域的废气温度为150℃以下。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

本实用新型在回收烧结冷却机不同部位的热废气余热的同时，还减少了环冷机热废气的无组织排放，实现了烧结冷却机废气零排放的环保目标。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1为本实用新型的优选实施例提供的一种环保型余热回收烧结冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1对本实用新型提供的一种环保型余热回收烧结冷却系统进行详细的描述，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

请参考图1，一种环保型余热回收烧结冷却系统，烧结冷却机内的烧结矿分段经空气冷却，得到不同温度的冷却废气，以烧结环冷机1为例，通过风平衡和热平衡计算，将烧结环冷机1的废气区域分高温区域(350℃以上)、中高温区域(250℃～350℃)、低温区域(150℃～250℃)及次低温区域(150℃以下)，其中，将350℃以上的高温废气用于烧结机的热风点火，250℃～350℃的中高温废气通过循环风机9进入双压余热锅炉2产生低压及次低压蒸汽，低压蒸汽作为主蒸汽、次低压蒸汽作为补汽进入汽轮发电机组5发电。

利用热媒换热器3回收150℃～250℃的低温废气，产生热水供ORC发电机组6发电。进一步的，同时将利用双压余热锅炉2产生的部分次低压蒸汽作为补充，以提高ORC发电机组6稳定性，被降温后的低温废气再送回至烧结机台面用于热风烧结。

通过表冷器4回收150℃以下次低温废气余热产生70℃温水，冬天采暖季利用双压余热锅炉2产生的部分次低压蒸汽通过吸收式热泵升温，产生95℃以上热水供城市供暖使用，夏天表冷器4由循环冷却水系统冷却。被表冷器4降温后的冷风作为环冷中部冷却风冷却烧结矿，实现环冷机冷却风串利用。

具体的，一种环保型余热回收烧结冷却系统包括烧结机、环冷机1、双压余热锅炉2、汽轮发电机组5、热媒换热器3、ORC发电机组6、表冷器4和吸收式热泵7，所述环冷机1包括高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域，所述高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域沿料流方向依次设置，且相邻的两废气区域之间通过挡风板隔开：

所述高温废气区域，通过连接于所述高温废气区域的引风罩上的烟气管路，通向所述烧结机，所述高温废气区域的高温废气用于所述烧结机的热风点火；

所述中高温废气区域，通过连接于所述中高温废气区域的引风罩上的烟气管路，与所述双压余热锅炉2的进气口连接，所述双压余热锅炉2的低压主蒸汽输出口和次低压蒸汽输出口分别与所述汽轮发电机组5的主汽进口和补汽进口连接，所述双压余热锅炉2的出气口通过循环风机9与所述环冷机1的冷却风箱连接。

所述热媒换热器3包括第一废气通道和第一流体通道，所述低温废气区域，通过连接于所述低温冷却区域的引风罩，与所述第一废气通道的进口连接，所述第一废气通道的出口连至所述烧结机台面；所述第一流体通道与所述ORC发电机组6连接循环连接。在本实施例中，第一废气通道的出口连至所述烧结机台面的管路上设有引风机8，引风机8用于驱动热媒换热器3将换热冷却后的低温冷却废气输出至烧结机台面。经所述热媒换热器3降温后的冷却废气可由引风机8送至烧结机台面，用于热风烧结，进一步减少烧结机燃料消耗，从源头节能减排。

所述表冷器4包括第二废气通道和第二流体通道，所述次低温废气区域，通过连接于所述次低温冷却区域的引风罩上的烟气管路，与所述第二废气通道的进口连接，所述第二废气通道的出口与所述环冷机1的冷却风箱连接；所述第二流体通道与所述吸收式热泵7循环连接。

进一步的，所述ORC发电机组6包括通过有机工质循环连接的蒸发器601、透平发电机、冷凝器602和工质泵603，即蒸发器601、透平发电机、冷凝器602和工质泵603构成有机工质循环回路，有机工质在工质泵603的驱动下在有机工质循环回路内循环流动。蒸发器601包括与有机工质进行热交换的第三流体通道和第四流体通道，所述第三流体通道与所述第一流体通道循环连接，所述第三流体通道内的流体介质作为加热蒸发有机工质的主要热源；所述双压余热锅炉2的次低压蒸汽输出口还与所述第四流体通道的进口连接，流入所述第四流体通道的次低压蒸汽作为加热蒸发有机工质的补充热源，第四流体通道内通入次低压蒸汽后在蒸发器601内进行换热，受冷变成凝结水出来，加强蒸发器601对于有机工质的加热蒸发作用。可选的，蒸发器601的第四流体的凝结水出口还可以连接凝结水泵，以驱动第四通道内生成的凝结水的流动。

在本实施例中，有机工质在蒸发器601内受热蒸发，在透平发电机内进行膨胀发电后冷却，然后在冷凝器602中冷凝，再回到蒸发器601内受热蒸发。具体的，所述ORC发电机组6内的冷凝器602包括与有机工质进行热交换的第五流体通道，所述第五流体通道与循环冷却水系统循环连接。

循环冷却水系统包括冷却塔，剩余热能用于冷却塔受热，表冷器4的第二流体通道与冷却塔循环连接。

所述吸收式热泵7包括发生器、蒸发器、吸收器及冷凝器，吸收式热泵7主要是利用了水不同压力下对应的蒸发温度不同以及溴化锂浓溶液的极强吸水放热性。来自表冷器4的70℃温水经蒸发器换热管内放热降温后由循环泵回到表冷器4继续被低温废气加热，蒸发器换热管外冷剂水在真空状态下吸热蒸发变为冷剂蒸汽后进入吸收器中，吸收器内的溴化锂浓溶液吸收冷却剂蒸汽时放出大量的溶解热被外部采暖回水吸收，稀释后的溴化锂稀溶液由工作泵送到发生器内被来自双压余热锅炉2的次低压蒸汽加热浓缩，产生高温的冷剂蒸汽进入冷凝器把热量传递给采暖回水，进一步提高采暖水供水温度，凝结下来的冷剂水进入蒸发器内继续被蒸发。在发生器内的溴化锂浓溶液也进入到吸收器中继续吸收蒸发器产生的冷剂蒸汽，以维持蒸发器内的冷剂水的蒸发压力。

在本实施例中，通过表冷器4回收150℃以下次低温废气余热产生70℃温水，在冬天采暖季，吸收式热泵7工作，利用双压余热锅炉2产生的部分次低压蒸汽通过吸收式热泵7升温，产生产生95℃以上热水供城市供暖使用；在夏天，吸收式热泵7不工作，表冷器4由循环冷却水系统冷却，直接通过循环冷却水系统供水。

在本实施例中，烧结冷却机各段不同温度废气均得以回收利用，实现了废气零排放的目标。

Claims (7)

1.一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，包括烧结冷却机、双压余热锅炉、汽轮发电机组、热媒换热器、ORC发电机组、表冷器和吸收式热泵，所述冷却机包括高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域：

所述高温废气区域通向烧结机，所述高温废气区域的高温废气用于所述烧结机的热风点火；

所述中高温废气区域与所述双压余热锅炉的进气口连接，所述双压余热锅炉的低压主蒸汽输出口和次低压蒸汽输出口分别与所述汽轮发电机组的主汽进口和补汽进口连接，所述双压余热锅炉的出气口与所述冷却机的冷却风箱连接；

所述热媒换热器包括第一废气通道和第一流体通道，所述低温废气区域与所述第一废气通道的进口连接，所述第一废气通道的出口连至所述烧结机台面；所述第一流体通道与所述ORC发电机组连接循环连接；

所述表冷器包括第二废气通道和第二流体通道，所述次低温废气区域与所述第二废气通道的进口连接，所述第二废气通道的出口与所述冷却机的冷却风箱连接；所述第二流体通道与所述吸收式热泵循环连接。

2.如权利要求1所述的一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，所述ORC发电机组内的蒸发器包括与有机工质进行热交换的第三流体通道和第四流体通道，所述第三流体通道与所述第一流体通道循环连接，所述第三流体通道内的流体介质作为加热蒸发有机工质的主要热源；所述双压余热锅炉的次低压蒸汽输出口还与所述第四流体通道连接，流入所述第四流体通道的次低压蒸汽作为加热蒸发有机工质的补充热源。

3.如权利要求1所述的一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，所述ORC发电机组内的冷凝器包括与有机工质进行热交换的第五流体通道，所述第五流体通道与循环冷却水系统循环连接。

4.如权利要求3所述的一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，所述第二流体通道与所述循环冷却水系统循环连接。

5.如权利要求1或4所述的一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，所述吸收式热泵包括发生器、蒸发器、吸收器及冷凝器，来自所述表冷器的温水经所述蒸发器换热管内放热降温后由循环泵回到所述表冷器继续被低温废气加热，所述蒸发器换热管外冷剂水在真空状态下吸热蒸发变为冷剂蒸汽后进入所述吸收器中，所述吸收器内的溴化锂浓溶液吸收冷却剂蒸汽时放出大量的溶解热被外部采暖回水吸收，稀释后的溴化锂稀溶液由工作泵送到所述发生器内被来自所述双压余热锅炉的次低压蒸汽加热浓缩，产生高温的冷剂蒸汽进入所述冷凝器把热量传递给采暖回水。

6.如权利要求1所述的一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，所述高温废气区域、中高温废气区域、低温废气区域和次低温废气区域沿料流方向依次设置，且相邻的两废气区域之间通过挡风板隔开。

7.如权利要求1所述的一种环保型余热回收烧结冷却系统，其特征在于，所述高温废气区域的废气温度为350℃以上；

所述中高温废气区域的废气温度为250℃～350℃；

所述低温废气区域的废气温度为150℃～250℃；

所述次低温废气区域的废气温度为150℃以下。

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