一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的装置和方法与流程

本发明涉及一种装置，具体涉及一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的装置，属于钢铁冶金烧结技术领域。

背景技术：

钢铁工业是我国能源消耗大户，约占全国总能耗的15%，而在整个钢铁工业中，烧结工序的能源消耗约占10％—15％，是仅次于炼铁的第二耗能大户，烧结生产中热烧结矿显热占总热耗的40%以上，高效回收利用烧结矿显热对降低钢铁工业能耗有重大意义。

目前冷却烧结矿主要采用鼓风式环冷或带冷工艺，对冷却炉鼓入用于冷却烧结矿的循环气体，使得循环气体携带烧结矿余热，然后将携带烧结矿余热的循环气体从冷却炉中引出收集并加以循环利用。这种工艺存在故障率高、维修频繁且难度大、运行电耗高、漏风点多、漏风量大(超过30％)、热参数波动大、冷却效果差、返矿率高等弊端。

近几年，国内外烧结工作者研究开发了一种新型烧结矿冷却设备——烧结矿竖式冷却炉，它能很好的克服和解决漏风率高、扬尘大、烧结矿显热回收效率低的问题，但竖式冷却炉在实际运行中处存在以下缺点：（1）烧结矿粒级分布范围大，容易产生偏析，大量冷却气体在物料缝隙大的地方流动，竖式冷却炉内烧结矿顶部平面各区域风速差别很大，导致了竖式冷却炉换热效率低；（2）梅钢竖式冷却炉出口烧结矿平均温度在180℃左右，而设计出口烧结矿温度是150℃，高温烧结矿对皮带损伤很大；（3）余热回收的效率低，梅钢竖式冷却炉余热锅炉入口温度目前在290℃左右，而设计入口温度是450℃。基于上述缺点，有必要将竖式冷却炉分隔成多区域，对各区域的冷却风量和排料速度进行独立控制，使各区域出口烧结矿温度达到设计要求，提高竖式冷却炉换热效率。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的装置，该技术方案采用炉底配风和中部配风的组合方式，其配风范围更广、配风能力更强；而且本发明增加中部配风，可以解决竖炉内烧结矿偏析导致竖炉中心没有冷风的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的装置，其特征在于，所述装置包括竖式冷却炉本体、炉顶进料系统、炉内和炉底隔板系统、中部配风系统、炉底出料系统、炉底配风系统及冷却鼓风机和余热循环风机,竖式冷却炉本体的上方设置有炉顶进料系统，竖式冷却炉本体内设置有炉内隔板系统、中部配风系统，本体的底部设置有炉底隔板系统、炉底出料系统和炉底配风系统，本体的侧面连接冷却鼓风机和余热循环风机。

作为本发明的一种改进，炉顶进料系统包括预存槽、预存槽下料管以及预存槽下料管出口裤衩装置，预存槽用于存储烧结单辊破碎后的烧结矿，预存槽下料管与预存槽连通，预存槽下料管出口设计成裤衩状形成两个出口。

作为本发明的一种改进，所述炉内隔板系统是用隔板将竖式冷却炉本体分隔成6个独立单元，每个独立单元设置一根预存槽下料管、一个出料矿槽，并采用中部配风管和炉底配风室分别独立配风；炉底隔板系统是用隔板将炉底分隔成6个独立的配风室，每个配风室独立进风。

作为本发明的一种改进，所述中部配风系统包括中部配风管、中部配风分管和中部配风总管，中部配风管安装在6个独立单元里，每个单元包含4层中部配风管，每层包括3根中部配风管，每根中部配风管自上而下避开预存槽下料管裤衩两个下料出口落料点垂直排列；中部配风管由角钢和钢管焊接而成，角钢角线向上与角线对应的钢管底部设置多个出风口，每根中部配风管上安装电动闸门和压力检测装置；每层中部配风管与单元外中部配风分管连接，每层中部配风分管上安装电动闸门和压力检测装置，单元外中部配风分管与中部配风总管连接，在中部配风分管底部（即与中部配风总管连接处）安装电动闸门和压力检测装置，中部配风总管与余热循环风机出口连接，余热循环风机进口与余热装置出口连接，余热装置进口与竖式冷却炉上部出风口连接。

作为本发明的一种改进，所述炉底出料系统包括出料矿槽、炉底出料管、振动给料机和矿温检测装置，所述出料矿槽设在竖式冷却炉底部，由四个相同的等腰梯形壁组成，底部出料管与出料矿槽连通，振动给料机与底部出料管连接，矿温检测装置设置在振动给料机出口位置。

作为本发明的一种改进，所述炉底配风系统由炉底隔板分隔成的6个炉底配风室，每个配风室包围出料矿槽的4个等腰梯形壁，每个等腰梯形壁上安装10个百叶窗进风口，百叶窗进风口在等腰梯形壁上自上而下错位排列，每个炉底配风室安装1根炉底进风分管，每根炉底进风分管上安装电动闸门和压力检测装置，每根炉底进风分管与炉底进风总管连接，炉底进风总管与冷却鼓风机出口连接，冷却鼓风机进口与大气相通。

作为本发明的一种改进，所述余热循环风机和冷却鼓风机均采用变频风机，竖式冷却炉本体设置为矩形，所有的压力检测装置都安装电动闸门之后。

一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的方法，所述方法包括以下步骤：烧结矿从预存槽经过预存槽下料管落到6个独立单元里；通过观察某独立单元各层中部各层配风分管的压力后调节各层中部配风分管电动闸门开度来分配各层风量，做到自上而下各层中部风管压力逐渐增大；同时观察某层3根中部配风管压力后调节各根中部配风管电动闸门开度来分配各根中部配风管风量，做到压力大的中部配风管上电动闸门开度大，压力小的中部配风管上电动闸门开度小；烧结矿经过冷却后从各独立单元出料矿槽底部出料管经振动给料机出料，通过矿温检测装置反馈各出料口烧结矿温度；通过计算所有出料口平均温度的高低来调节余热循环风机变频和冷却鼓风机变频以控制竖式冷却炉总风量的大小，通过某个单元出口温度的高低来调节该单元炉底进风分管电动闸门开度和中部配风分管底部电动闸门的开度，做到烧结矿出口温度高的单元分配的风量多，温度低的单元分配的风量少。通过调节各单元振动给料机的频率来控制各单元烧结矿出料速度，做到温度高的单元出料速度慢，温度低的单元出料速度快，所述各单元的排料速度不同可以通过炉顶预存槽和预存槽下料管自动分配各单元进料速度来确保各单元料线稳定，最终通过上述调节方法确保竖式冷却炉所有出料口烧结矿温度小于150℃。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案采用隔板将矩形竖式冷却炉分隔成6个单元，6个单元实现独立进料、独立出料和独立控制冷却风量的技术方案，该方案可应用于任何形状的烧结矿竖式冷却炉。而传统的竖式冷却炉内没有隔板将偏析烧结矿隔开，由于烧结矿偏析，竖式冷却炉内存在局部未能冷却的烧结矿，这部分烧结矿从竖式冷却炉出来容易烧坏运输皮带；2）本发明采用冷却鼓风机和余热循环风机分开设置，主要特点是余热循环风机出口温度在100℃左右，用于冷却竖炉内中上部烧结矿，这样保证中上部烧结矿不会骤冷，可提高烧结矿强度；冷却鼓风机采用自然冷风，用于冷却竖炉内下部烧结矿，由于是自然冷风与烧结矿温差大，所以能确保竖式冷却炉各出料口烧结矿达到冷却效果。而传统设计是采用单一循环风机，循环风机出口风温在100℃左右，烧结矿通过热交换后其温度很难降低到150℃以下；3）本发明采用炉底配风和中部配风的组合方式与采用传统的中央风帽配风相比，其配风范围更广、配风能力更强；而且本发明增加中部配风，可以解决竖炉内烧结矿偏析导致竖炉中心没有冷风的问题；4）本发明预存槽采用6根预存槽下料管与预存槽连接，炉底出料采用6根炉底出料管与6个出料矿槽连接的设计，对竖炉内的冷却风起到了密封的效果；5）本发明炉底配风采用百叶窗进风口安装在出料矿槽等腰梯形壁上的方式，与采用传统的中央风帽配风相比，本配风方式结构简单，配风范围更广，配风能力更强，且使用寿命长和便于检修更换；而传统的中央风帽在竖炉炉内烧结矿放空状态下进烧结矿的时候，由于炉内落差大，刚进料的烧结矿容易砸坏中央风帽；6）本发明中部配风分管设置在预存槽下料管裤衩两个下料出口之间，能避免烧结矿进料对中部配风分管的冲砸，同时中部配风分管采用角钢加钢管的设计能延长中部配风管的使用寿命；7）本发明对于烧结矿偏析造成的透气性差的单元采用提高冷却风量和降低排料速度的方法使烧结矿达到强制冷却的效果，该方法可以使竖式冷却炉各单元出口烧结矿温度小于150℃，同时提高竖式冷却炉换热效率，使竖式冷却炉余热锅炉入口温度达到300℃以上；8）针对竖式冷却炉烧结矿偏析问题，本发明先将竖式冷却炉分成多个单元以解决竖炉内烧结矿整体偏析的问题，而针对单元内烧结矿局部偏析问题，本发明采用单元内设置多层多根中部配风管布风，特别是针对原炉内没有风地方采用调节各根中部配风管电动闸门强制配风。

附图说明

图1为本发明的矩形竖式冷却炉剖面图。

图2为本发明的矩形竖式冷却炉平面图。

图3为本发明的中部配风管剖面图。

图4为本发明的竖炉某单元左视图。

图5为本发明的出料矿槽的等腰梯形壁示意图。

图6为本发明的百叶窗进风口示意图。

图中：1-预存槽，2-预存槽下料管，3-裤衩装置，3.1-裤衩装置下料口，3.2-裤衩装置下料口，4-炉内隔板，5-独立单元，6-炉底隔板，7-烧结矿料线，8-中部配风管，9-中部配风管出风口，10-电动闸门，11-压力检测装置，10.1-电动闸门，11.1-压力检测装置，10.2-电动闸门，11.2-压力检测装置，10.3-电动闸门，11.3-压力检测装置，12-中部配风分管，13-电动闸门，14-压力检测装置，15-中部配风总管，16-余热循环风机，17-余热装置，18-竖式炉上部出风口，19-炉底出料矿槽，20-炉底下料管，21-振动给料机，22-矿温检测装置，23-等腰梯形壁，24-炉底配风室，25-百叶窗进风口，26-炉底进风分管，27-电动闸门，28-压力检测装置，29-炉底进风总管，30-冷却鼓风机，31-百叶。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的系统，竖式冷却炉体为矩形，如图1、图2所示：包括烧结矿预存槽1和预存槽下料管2，预存槽下料管2与预存槽1连通，预存槽下料管出口裤衩装置3，裤衩装置3有两个下料口3.1和3.2，

炉内隔板4由多块钢板组成，炉内隔板4的高度略高于料线7低于竖式炉上部出风口18，炉内隔板4将竖式冷却炉本体分隔成6个独立单元5，每个独立单元5里面包含一根预存槽下料管2、一个出料矿槽19，用中部配风管8和炉底配风室24独立配风。

炉底隔板6将炉底分隔成6个独立的炉底配风室24。中部配风管8安装在6个独立单元5里面，每个独立单元5里面包括4层中部配风管8，每层包括3根中部配风管8，每根中部配风管8自上而下避开裤衩装置下料口3.1和3.2的落料点垂直排列，中部配风管8由角钢和钢管焊接而成，角钢角线向上与角线对应的钢管底部设置中部配风管出风口9（如图3和图4所示），每层3根中部配风管上安装电动闸门10.1、10.2、10.3和压力检测装置11.1、11.2、11.3；每层3根中部配风管8与单元5外中部配风分管12连接，每层中部配风分管12上安装电动闸门10和压力检测装置11，单元里5外中部配风分管12与中部配风总管15连接，在中部配风分管12与中部配风总管15的连接处安装安装电动闸门13和压力检测装置14，中部配风总管15与余热循环风机16出口连接，余热循环风机16进口与余热装置17出风口连接，余热装置17进风口与竖式炉上部出风口18连接（如图2所示）。

炉底出料矿槽19由四个相同的等腰梯形壁23（如图5所示）组成，炉底出料矿槽19设置在独立单元5的下方。炉底下料管20与炉底出料矿槽19连接，振动给料机21与振炉底下料管20连接，矿温检测装置22设置在振动给料机21的出口。

炉底配风系统包括炉底隔板分隔成的6个炉底配风室24，每个配风室24包围出料矿槽的4个等腰梯形壁23，每个等腰梯形壁23上安装10个百叶窗进风口25，百叶窗进风口25在等腰梯形壁23上自上而下错位排列，每个炉底配风室24安装1根炉底进风分管26，每根炉底进风分管26上安装电动闸门27和压力检测装置28，每根炉底进风分管26与炉底进风总管29连接，炉底进风总管29与冷却鼓风机30出口连接，冷却鼓风机30进口与大气相通。

一种提高烧结矿竖式冷却炉换热效率的控制方法：烧结矿从预存槽1经预存槽下料管2落到6个独立单元5里；通过观察每个独立单元5各层中部配风分管压力检测装置11的压力后调节各层中部配风分管电动闸门10开度来分配各层风量，做到自上而下各层中部风管压力检测装置11的压力逐渐增大；同时观察某层3根中部配风管压力检测装置11.1、11.2、11.3的压力来调整各根中部配风管电动闸门10.1、10.2、10.3的开度来分配其风量，做到压力大的中部配风管上电动闸门开度大，压力小的中部配风管上电动闸门开度小；烧结矿经过独立单元5冷却后从各单元出料矿槽19底部出料管20经振动给料机21出料，通过矿温检测装置22反馈各出料口烧结矿温度；通过计算所有出料口平均温度的高低来调节余热循环风机16变频和冷却鼓风机30变频大小。同时通过某个单元5出口温度的高低来调节该单元5炉底进风分管26电动闸门27开度和中部配风分管12上电动闸门13的开度，做到炉底下料管21出口温度高的独立单元5分配的风量多，温度低的独立单元5分配的风量少。通过调节各独立单元5对应的振动给料机21的频率来控制各独立单元5烧结矿出料速度，做到温度高的独立单元出料速度慢，温度低的独立单元出料速度快.所述各独立单元5的排料速度不同可以通过炉顶预存槽1和预存槽下料管2自动分配各独立单元5进料速度，以确保各独立单元5烧结矿料线7稳定。最终通过以上调节方法确保竖式冷却炉所有出口烧结矿温度小于150℃。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。