一种烧结矿竖冷余热回收利用系统的制作方法

本实用新型属于钢铁行业余热回收利用领域，具体涉及一种烧结矿竖冷余热回收利用系统。

背景技术：

烧结过程余热资源主要来源于烧结矿显热和烧结机烟气显热。烧结机尾部破碎后的热烧结矿温度为600～800℃，吨烧结矿含显热0.94～1.02gj，我国年产烧结矿8亿吨以上，烧结矿余热资源总量大，烧结矿余热高效回收利用是实现烧结工序节能降耗的重要途径。

国内外烧结矿冷却大多采用带冷机或环冷机。带、环冷机冷却风量大，系统漏风率高，热废气温度低，余热发电效率低，烧结矿余热回收率为30～40％，吨矿发电量为6～18kwh，此外带、环冷机产生的热废气携带大量粉尘污染环境。针对带、环冷机的不足，国内单位开发出烧结矿竖冷窑、炉、罐与余热发电设备相结合的烧结矿竖冷与余热回收发电工艺，实现烧结矿竖式冷却和余热高效回收发电。与带、环冷机相比，竖冷炉密封性好，所需冷却空气总量少，热废空气循环利用无烟气粉尘排放，热废空气温度高，余热回收发电效率高，烧结矿余热回收率达80～85％，吨矿发电量达25～40kwh。

烧结矿竖冷与余热回收发电工艺存在一些不足，如竖冷炉内粒状烧结矿在竖冷炉内偏析滞留，炉内粒状烧结矿冷却温度不均匀，竖冷炉与余热锅炉联动生产，余热锅炉故障时影响竖冷炉运行，汽轮机驱动发电机发电存在能量转换损失。烧结机因其工艺特点，需要设置大功率高温排烟风机，排烟风机电能消耗量大，是烧结工序的主要耗电设备。

技术实现要素：

为了解决上述烧结矿竖冷与余热回收工艺的不足问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种烧结矿竖冷余热回收利用系统，包括竖冷炉单元、烟气循环利用单元以及蒸汽循环利用与冷却单元；所述竖冷炉单元和烟气循环利用单元连接，所述烟气循环利用单元和蒸汽循环利用与冷却单元连接；所述竖冷炉单元包括竖冷炉和供风装置，所述烟气循环利用单元包括余热锅炉、烟气旁通管道、烟气水冷塔；所述蒸汽循环利用与冷却单元包括汽轮机、烧结机排烟风机、并网蒸汽管；

热烧结矿在竖冷炉内与空气进行竖式逆流换热，竖冷炉排出的高温烟气由余热锅炉利用，余热锅炉排出的低温烟气由供风装置提供给竖冷炉作为冷却风，冷却热烧结矿；余热锅炉生产的蒸汽驱动汽轮机拖动烧结机排烟风机运行，多余蒸汽并入钢厂的并网蒸汽管。

进一步的，所述竖冷炉内设置多个独立的竖冷隔室，竖冷隔室由十字形耐热隔板分隔，耐热隔板材质采用耐热钢。

进一步的，所述供风装置包括供风总管、通向各竖冷隔室的独立供风管、以及各独立供风的布风装置，所述各布风装置布置在与其对应的竖冷隔室的底端。

进一步的，所述烟气循环利用单元还包括一次除尘器、烟气旁通管、烟气水冷塔、二次除尘器、排烟风机和烟囱；所述供风装置还包括循环风机和新风管；所述余热锅炉检修时竖冷炉排出的高温烟气，由一次除尘器除尘，由烟气旁通管进入烟气水冷塔进行降温、除去烟气中的硫化物及氮氧化物有害气体，再经二次除尘器除尘，由排烟风机和烟囱进行清洁排放，为不影响竖冷炉运行，此时循环风机的进风由新风管内新风提供。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用了一种烧结矿竖冷余热回收利用系统，该系统采用竖冷炉设置竖冷隔室和独立供风的布风装置，实现炉内粒状烧结矿均匀下降流动、炉内烧结矿均匀冷却及烧结矿出炉温度可以调控；采用余热锅炉设置烟气旁通管和烟气水冷塔，实现余热锅炉检修时竖冷炉高温烟气的降温、烟气中有害气体的去除及烟气清洁排放，不影响竖冷炉的生产运行；采用汽轮机驱动烧结机排烟风机，设置并网蒸汽管将多余蒸汽并入钢厂蒸汽管网，减去汽轮机带动发电机发电环节的能量转换损失及节省烧结机排烟风机电能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

其中：1、竖冷炉；1-1、加料斗；1-2、预存段；1-3、环形烟道；1-4、排烟口；1-5、高温冷却段；1-6、十字形耐热隔板；1-7、第一竖冷隔室；1-8、第一布风装置；1-9、出料斗；1-10、振动给料器；1-11、旋转出料阀；1-12、第一独立供风管；1-13、第二独立供风管；1-14、第三独立供风管；1-15、第四独立供风管；1-16、供风总管；1-17、循环风机；1-18、新风管；1-19、第二竖冷隔室；1-20、第三竖冷隔室；1-21、第四竖冷隔室；1-22、第二布风装置；1-23、第三布风装置；1-24、第四布风装置；2、余热锅炉；2-1、一次除尘器；2-2、烟气旁通管；2-3、烟气水冷塔；2-4、二次除尘器；2-5、排烟风机；2-6、烟囱；3、汽轮机；3-1、变速离合器；3-2、烧结机排烟风机；3-3、水冷塔；3-4、冷凝器；3-5、补水管；3-6、除氧器；3-7、给水泵；3-8、并网蒸汽管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的优选的设备和操作方法做进一步的说明。

如图1所示，一种烧结矿竖冷余热回收利用系统，包括竖冷炉单元、烟气循环利用单元、蒸汽循环利用与冷却单元。

其中：

竖冷炉单元包括竖冷炉1和供风装置；竖冷炉1包括设置加料斗1-1、预存段1-2、环形烟道1-3、排烟口1-4、高温冷却段1-5、十字形耐热隔板1-6、第一竖冷隔室1-7、出料斗1-9、振动给料器1-10、旋转出料阀1-11；供风装置包括第一布风装置1-8、第二布风装置1-22、第三布风装置1-23、第四布风装置1-24、第一独立供风管1-12、第二独立供风管1-13、第三独立供风管1-14、第四独立供风管1-15、供风总管1-16、循环风机1-17、新风管1-18。

竖冷炉1从上至下设置预存段1-3和高温冷却段1-5；预存段1-3处于竖冷炉1的上部，设置有加料斗1-1、环形烟道1-2、排烟口1-3；高温冷却段1-5处于预存段1-3的下部，高温冷却段下面是竖冷炉低温冷却段，低温冷却段设置成4个独立且结构相同的竖冷隔室，分别为第一竖冷隔室1-7、第二竖冷隔室1-19、第三竖冷隔室1-20、第四竖冷隔室1-21；四个独立的竖冷隔室由十字形耐热隔板1-6分隔开，十字形耐热隔板1-6采用耐热钢。每个独立的竖冷隔室上端与高温冷却段1-5连通，下端设置出料斗，各出料斗下面设置振动给料器和旋转出料阀，各竖冷隔室依次出料，实现粒状烧结矿在竖冷炉内无滞留下降流动；

竖冷炉供风装置包括新风管1-18、循环风机1-17、供风总管1-16、分别通向四个竖冷隔室的第一独立供风管1-12、第二独立供风管1-13、第三独立供风管1-14、第四独立供风管1-15、以及分别设置在四个竖冷隔室且与独立供风管连接的第一布风装置1-8、第二布风装置1-22、第三布风装置1-23、第四布风装置1-24。新风管1-18与循环风机1-17入口相连；循环风机1-17出口与竖冷炉1的供风总管1-16相连；冷却空气经供风总管1-16进入各竖冷隔室的独立供风管，从各布风装置提供的冷却空气，进入各竖冷隔室内，对烧结矿进行冷却。

烟气循环利用单元，包括余热锅炉2、一次除尘器2-1、烟气旁通管2-2、烟气水冷塔2-3、二次除尘器2-4、排烟风机2-5、烟囱2-6，以及各烟气连接管路；其中，一次除尘器2-1的烟气进口与竖冷炉排烟口1-4相连，一次除尘器2-1的烟气出口与余热锅炉2的烟气进口及烟气旁通管2-2相连；烟气水冷塔2-3的烟气进口与烟气旁通管2-2相连；二次除尘器2-4的烟气进口与余热锅炉2的烟气出口相连，也与烟气水冷塔2-3的烟气出口相连，二次除尘器2-4的烟气出口与排烟风机2-5的入口相连；排烟风机2-5出口与烟囱2-6相连，也与竖冷炉单元的循环风机1-17入口相连；循环风机1-17出口与竖冷炉1的供风总管相连。

蒸汽循环利用与冷却单元，包括汽轮机3、变速离合器3-1、烧结机排烟风机3-2、水冷塔3-3、冷凝器3-4、补水管3-5、除氧器3-6、给水泵3-7、余热锅炉2及并网蒸汽管3-8；烟气循环利用单元的余热锅炉2产生的蒸汽由蒸汽管道送入汽轮机3和并网蒸汽管3-8，汽轮机3与烧结机排烟风机3-2之间由变速离合器3-1相连，汽轮机3排出的乏汽由蒸汽管道送冷凝器3-4冷却，产生的凝结水由管道送除氧器3-6，补水管3-5向除氧器3-6中输送除盐水，除氧器3-6出水由给水泵3-7及管道送入余热锅炉2生产蒸汽；冷凝器3-4与水冷塔3-3之间由循环水管道相连，冷凝器3-4由水冷塔3-3提供的循环水进行冷却。

具体操作方法为：

如图1所示，竖冷炉内烧结矿冷却过程为：温度为600～800℃的热烧结矿倒入炉顶的加料斗1-1，热烧结矿在重力作用下由上至下依次进入预存段1-3和高温冷却段1-5、各竖冷隔室、各出料斗，最后由各出料斗的振动给料器和旋转出料阀控制排出炉外，排出炉外的冷烧结矿温度为150～200℃；

冷却空气在竖冷炉1内的流动过程为：冷却空气通过循环风机提供，进入供风总管1-16，再进入各竖冷隔室的第一独立供风管1-12、第二独立供风管1-13、第三独立供风管1-14、第四独立供风管1-15以及分别与独立供风管连接的第一布风装置1-8、第二布风装置1-22、第三布风装置1-23、第四布风装置1-24，各布风装置提供的冷却空气，在各竖冷隔室和竖冷炉高温冷却段内与热烧结矿完成竖式逆流换热，最终在排烟口抽力作用下，经过环形烟道1-3后，由排烟口1-4排出炉外，排出炉外的热废空气温度为450～550℃；

竖冷炉1的各竖冷隔室依次出料，实现竖冷炉1内粒状烧结矿无滞留均匀下降流动，竖冷隔室减少冷却空气横向流动距离实现炉料均匀冷却，调节各竖冷隔室的第一布风装置1-8、第二布风装置1-22、第三布风装置1-23、第四布风装置1-24的供风量大小，可以控制竖冷格室内烧结矿的出炉温度。

如图1所示，本实施例的烟气循环利用单元中烟气循环过程为，循环风机1-17首先由新风管1-18提供新风作为竖冷炉1的冷却空气，循环风机1-17提供的冷却空气经供风总管、各独立供风管、各布风装置进入竖冷炉1内，在各竖冷隔室、高温冷却段1-5与热烧结矿完成竖式逆流换热，在排烟口1-4抽力作用下，冷却空气由下至上流经竖冷隔室、高温冷却段1-5、环形烟道1-3后由排烟口1-4排出炉外，排出炉外的高温烟气，经一次除尘器2-1除尘后由余热锅炉2利用生产蒸汽，余热锅炉2排出的低温废热空气，经二次除尘器2-4除尘后由排烟风机2-5排出，再经循环风机1-17利用作为竖冷炉1的冷却空气，此时逐渐减少直至停止循环风机1-17的新风供风。

当余热锅炉2检修时，一次除尘器2-1排出的高温烟气，由烟气旁通管道2-2进入烟气水冷塔2-3，在水冷塔内降温至250℃以下、去除烟气中的硫化物和氮氧化物有害气体，然后由二次除尘器2-4除尘，再由排烟风机2-5和烟囱2-6进行清洁排放，此时循环风机1-17由新风管1-18供新风。

如图1所示，蒸汽循环利用与冷却系单元的蒸汽循环过程为，余热锅炉2产生的蒸汽，进入汽轮机3驱动变速离合器3-1拖动烧结机排烟风机3-2运行，汽轮机3提供的动力不足时由烧结机排烟风机3-2原驱动电机提供部分动力，与汽轮机3联合驱动烧结机排烟风机3-2，此时可以减少烧结机排烟风机3-2原电动机的电能消耗量，蒸汽驱动汽轮机3有多余时，多余的蒸汽由并网蒸汽管3-8并入钢厂内部蒸汽管网，汽轮机3排出的乏汽，由冷凝器3-4进行冷却形成冷凝水进入除氧器3-6除氧，然后与补水管3-5提供的除盐除氧水一起由给水泵3-7送回余热锅炉2，再次生产蒸汽送汽轮机3和并网蒸汽管3-8；乏汽冷却过程为，冷凝器3-4与水冷塔3-3之间由循环水管路连接，循环水在冷凝器3-4内完成汽轮机3乏汽的降温凝结过程，水冷塔3-3完成循环水的降温过程。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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。