CN215261229U - 用于固态颗粒料的余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于固态颗粒料的余热回收装置。该装置包括保温壳体、多根换热管束和肋片，保温壳体顶部设有物料进口、底部设有物料出口；多根换热管束间隔布置在保温壳体内，每根换热管束的一端穿出保温壳体上部并形成有换热工质出口，另一端穿出保温壳体下部并形成有换热工质入口；每根换热管束上分别独立地设有多个肋片。该装置采用固‑固换热代替气‑固换热，且只有一次热量交换，可显著提高余热回收效率；不需要风机鼓风，固体颗粒依靠重力作用下落，设备自耗电低，整个工艺流程运行费用少，能显著提高余热发电的净发电量；该装置漏风率几乎为零，无颗粒物排放，现场人员工作环境能得到显著改善；装置占地面积较小，成本可控。

Description

用于固态颗粒料的余热回收装置

技术领域

本实用新型属于余热利用及换热技术领域，具体而言，涉及用于固态颗粒料的余热回收装置。

背景技术

以2019年计，我国仍然有约6.7亿GJ的烧结余热资源没有得到利用。因此，烧结过程余热资源的高效回收利用成为目前降低烧结工序乃至炼铁工序能耗的重要方向与途径之一。为了提高烧结余热的利用效率、减少环境污染，我国在过去的几十年中一直大力发展环冷机与带冷机余热回收工艺流程，该工艺流程存在一系列缺点，例如漏风率较高，余热回收不完全，因此借鉴干熄焦以及高炉炼铁技术我国又发展了烧结余热竖罐炉工艺流程，该工艺使得余热回收效率得到了提高，但是所配备的风机需要消耗更多的电量向竖罐炉内部进行鼓风，导致整个工艺流程耗电量则增大，经济效益降低。近些年来，我国的钢铁企业对于余热回收的效率提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出用于固态颗粒料的余热回收装置，以解决当前环冷机、带冷机以及竖罐炉余热回收效率较低，净发电量较低以及颗粒物排放较大的问题。

本申请主要是基于以下问题提出的：

目前钢铁企业常采用环冷机、带冷机以及竖罐炉进行余热回收。载有炽热烧结/球团矿的环形台车在环冷机内上下所固定的集风罩和风箱之间穿行，空气经过下部风箱鼓风与烧结/球团矿进行气固热量交换，携带有余热的空气经过上部集风罩进入一次除尘器，最终进入双压余热完成气水热交换。然而，环形台车与环冷机、带冷机上部集风罩之间的漏风会浪费部分冷却废气携带的余热资源，余热回收不彻底，降低吨矿蒸汽发生量；与底部风箱之间的漏风会使鼓风机出口风量大于有效风量，导致冷却系统运行费用增加，另外由于漏风率较大，颗粒物排放较多，污染环境，现场人员工作环境恶劣。

而对于竖罐炉，烧结机尾部炽热烧结矿从竖罐炉顶部进入预存段内，随着冷却后烧结矿的排出下移到竖罐炉冷却段，从竖罐炉底部进入的冷却空气在与烧结/球团矿进行热交换后，经环形风道从竖罐炉斜道段排出，经一次除尘气除尘进入双压余热锅炉完成气水热交换，从锅炉底部排出，除尘后的冷却空气再由循环风机送入省煤器进行锅炉给水的预热，最终循环至竖罐炉底部。其中，竖罐炉回收工艺流程存在两次热量交换，第一次为烧结/球团矿与冷却风气固热交换，第二次为携带余热的冷却风与锅炉气水热交换，两次热交换均存在热损失。另外，在实际工业竖炉中料层高度很高，冷风经过料层的阻力会达到十几千帕，导致风机电耗过高，净发电量降低；另外料层过高会使烧结矿相互挤压，破碎，形成致密堆积层，气体无法通过料层，出现风机憋机情况；此外，由于布料不均匀还会使竖罐内部物料局部偏析，导致冷却段内存在空气流动死区，气体流动不均匀。

显然，以上现有的两种余热回收装置余热回收效率均较低，存在明显的缺陷与弊端。

为此，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种用于固态颗粒料的余热回收装置。根据本实用新型的实施例，该余热回收装置包括：

保温壳体，所述保温壳体顶部设有物料进口，底部设有物料出口；

多根换热管束，多根所述换热管束间隔布置在所述保温壳体内，且每根所述换热管束的一端穿出所述保温壳体的上部并形成有换热工质出口，另一端穿出所述保温壳体的下部并形成有换热工质入口；

肋片，每根所述换热管束上分别独立地布置有多个所述肋片。

相对于环冷机、带冷机以及竖罐炉，本实用新型上述实施例的用于固态颗粒料的余热回收装置至少具有以下优点：采用固-固换热代替气-固换热，高温固体颗粒与换热管束之间直接接触进行换热，且只有一次热量的交换，可以显著提高余热回收效率；该装置不需要风机鼓风，且固体颗粒依靠重力作用下落，设备自耗电低，整个工艺流程运行费用减少，经济性较好，若用余热发电能显著提高最终的净发电量；该装置漏风率几乎为零，无颗粒物排放，现场人员工作环境能得到显著改善；装置占地面积较小，成本可控。

另外，根据本实用新型上述实施例的用于固态颗粒料的余热回收装置还可以具有如下附加的技术特征：

任选地，所述物料进口处设有布料器。

任选地，所述物料出口处设有旋转下料阀。

任选地，相邻两根所述换热管束的管间距为固态颗粒料平均粒径的3～5倍。

任选地，所述换热管束的管径为25～40mm。

任选地，所述换热管束为垂直于所述保温壳体高度方向的U型结构。

任选地，多根所述换热管束沿所述保温壳体的周向间隔布置；或者，多根所述换热管束在所述保温壳体内并排布置。

任选地，所述保温壳体内设有至少两排对称布置或错位布置的所述换热管束。

任选地，所述保温壳体内设有至少两排错位穿插布置的所述换热管束。

任选地，每排所述换热管束的两端分别与同一个换热工质入口和同一个换热工质出口相连。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的用于固态颗粒料的余热回收装置的结构示意图.

图2是根据本实用新型一个实施例的保温壳体中设有两排对称布置换热管束的余热回收装置俯视图。

图3是根据本实用新型一个实施例的保温壳体中设有两排两排错位穿插布置换热管束的余热回收装置俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种用于固态颗粒料的余热回收装置。根据本实用新型的实施例，如图1所示，该余热回收装置包括：保温壳体6、多根换热管束4和肋片3。其中，保温壳体6顶部设有物料进口1，底部设有物料出口7；多根换热管束4间隔布置在保温壳体6内，且每根换热管束4的一端穿出保温壳体6的上部并形成有换热工质出口2，另一端穿出保温壳体6的下部并形成有换热工质入口7；每根换热管束4上分别独立地布置有多个肋片3。相对于环冷机、带冷机以及竖罐炉，该余热回收装置至少具有以下优点：采用固-固换热代替气-固换热，高温固体颗粒与换热管束之间直接接触进行换热，且只有一次热量的交换，可以显著提高余热回收效率；该装置不需要风机鼓风，且固体颗粒依靠重力作用下落，设备自耗电低，整个工艺流程运行费用减少，经济性较好，若用余热发电能显著提高最终的净发电量；该装置漏风率几乎为零，无颗粒物排放，现场人员工作环境能得到显著改善；装置占地面积较小，成本可控。

下面参考图1～3对本实用新型上述实施例的用于固态颗粒料的余热回收装置进行详细描述。

根据本实用新型的实施例，上述用于固态颗粒料的余热回收装置工作时，高温固体颗粒从物料进口1进入保温壳体6内部形成高温填充床，低温换热工质从换热工质入口7进入换热管束4，固体颗粒与换热管束4进行接触换热，吸收热量的换热工质从换热工质出口2排出，换热完成后固体颗粒从物料出口7排出。需要说明的是，本实用新型中换热工质的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，优选地，冷却工质可以优选为水，如冷水或冷却水，由此可以使得冷(却)水经换热管束与固体颗粒换热后变为过热蒸汽从换热工质出口2排出。

根据本实用新型的一个具体实施例，保温壳体6的物料进口1处可以设有布料器(未示出)，通过使用布料器可以提高固体颗粒料在高温壳体内的均匀分布，进而提高固体颗粒料与换热管束的换热均匀性，由此可以更有利于提高固体颗粒的余热回收率和余热回收效率。

根据本实用新型的再一个具体实施例，保温壳体6的物料出口7处可以设有旋转下料阀(未示出)，通过设置旋转下料阀可以控制固体颗粒在保温壳体内的停留时间，从而更有利于保证固体颗粒与管热管束之间能够充分换热。优选地，可以通过旋转下料阀控制保温壳体内部的高温颗粒(填充床)下移速度不大于每小时10米，由此可以使得由高温固体颗粒堆积所形成的填充床在保温壳体内具有更适宜的换热停留时间，从而既能提高余热回收率，同时还不会影响工艺的整体的换热效率。

根据本实用新型的又一个具体实施例，相邻两根换热管束4的管间距可以为固态颗粒料平均粒径的3～5倍，例如可以为3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍等，发明人发现，若换热管束的管间距过小，在换热过程中可能会出现固体颗粒滞塞等问题，发明人经大量试验验证，通过控制换热管束的管间距为固体颗粒平均粒径的3～5倍，既可以有效避免出现固体颗粒滞塞的现象，还能避免因换热管束管间距过大而导致固体颗粒余热难以充分回收利用的问题，由此可以在保证固体颗粒不存在滞塞现象的前提下进一步提高换热效率和余热回收率。

根据本实用新型的又一个具体实施例，换热管束4的管径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，换热管束4的管径可以优选为25～40mm，例如可以为25mm、30mm、35mm或40mm等，发明人发现，针对现有金属冶炼领域的球团矿粒径范围，控制换热管束的管径为25～40mm更有利于提高球团矿的换热效率和余热回收率。

根据本实用新型的又一个具体实施例，换热管束4在保温壳体6内的形状并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，换热管束4在保温壳体6内的形状可以为波形等，由此可以增加换热管束的有效长度，延长换热工质在保温壳体中的停留时间，从而提高余热回收率；再例如，参考图1理解，换热管束4可以为垂直于保温壳体6高度方向的U型结构，由此既可以提高换热管束在保温壳体内的长度，提高余热回收率，还可以避免因管束结构不均匀而增加装置制备难度的问题。

根据本实用新型的又一个具体实施例，多根换热管束4在保温壳体6中的布置方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。例如，多根换热管束4可以沿保温壳体6的周向间隔布置，也可以在保温壳体6内并排布置，只需要满足换热管束的管间距不会导致固体颗粒滞塞即可。具体地，当多根换热管束4在保温壳体6内并排布置时，保温壳体6内可以设有至少两排对称布置(如图2所示)或错位布置的换热管束4，更优选地，如图3所示，保温壳体6内可以设有至少两排错位穿插布置的换热管束，采用该设置更有利于在保证保温壳体内换热管束分布密度的前提下减少换热管束的个数，增加单根换热管束的有效长度，从而更有利于简化设备结构并提高余热回收率及余热回收效率。

根据本实用新型的又一个具体实施例，如图1所示，当多根换热管束4在保温壳体6内并排布置时，每排换热管束4的两端可以分别与同一个换热工质入口7和同一个换热工质出口2相连，由此可以在不影响余热回收率及余热回收效率的前提下进一步简化装置结构。

根据本实用新型的又一个具体实施例，设在每根换热管束4上的多个肋片3的分布方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如多个肋片3可以沿换热管束3均匀分布，如可以沿换热管束的垂直和/或水平方向均匀分布。

综上所述，本实用新型上述实施例的用于固态颗粒料的余热回收装置至少具有以下优点：1)采用固-固换热代替气-固换热，高温烧结/球团矿等固体颗粒与换热管束直接接触进行换热，且只有一次热量的交换，减少了热量交换的次数，从而能够显著提高余热回收效率；2)通过加装肋片可以增加固体颗粒料与换热管束换热的表面积，提高余热回收率和余热回收效率；3)固态颗粒料与换热工质间接换热，可以得到干净的换热工质；4)可以根据实际固态颗粒料的粒径灵活设置换热管束管间距，使得该装置能够适用于不同物料的余热回收场景，并避免颗粒料滞塞；5)该装置不需要风机鼓风，且固体颗粒依靠重力作用下落，设备自耗电低，整个工艺流程运行费用减少，经济性较好，若用余热发电能显著提高最终的净发电量；6)该装置漏风率几乎为零，无颗粒物排放，现场人员工作环境能得到显著改善；7)该装置占地面积较小，成本可控；8)能够有效规避当前环冷机、带冷机以及竖罐炉余热回收效率较低，净发电量较低以及颗粒物排放较大的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，包括：

保温壳体，所述保温壳体顶部设有物料进口，底部设有物料出口；

多根换热管束，多根所述换热管束间隔布置在所述保温壳体内，且每根所述换热管束的一端穿出所述保温壳体的上部并形成有换热工质出口，另一端穿出所述保温壳体的下部并形成有换热工质入口；

肋片，每根所述换热管束上分别独立地布置有多个所述肋片。

2.根据权利要求1所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，所述物料进口处设有布料器。

3.根据权利要求1所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，所述物料出口处设有旋转下料阀。

4.根据权利要求1所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，相邻两根所述换热管束的管间距为固态颗粒料平均粒径的3～5倍。

5.根据权利要求1所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，所述换热管束的管径为25～40mm。

6.根据权利要求1所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，所述换热管束为垂直于所述保温壳体高度方向的U型结构。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，多根所述换热管束沿所述保温壳体的周向间隔布置；或者，多根所述换热管束在所述保温壳体内并排布置。

8.根据权利要求7所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，所述保温壳体内设有至少两排对称布置或错位布置的所述换热管束。

9.根据权利要求8所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，所述保温壳体内设有至少两排错位穿插布置的所述换热管束。

10.根据权利要求7所述的用于固态颗粒料的余热回收装置，其特征在于，每排所述换热管束的两端分别与同一个换热工质入口和同一个换热工质出口相连。

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