新型高效燒結(jié)礦顯熱回收工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體高溫物料物理熱(顯熱)回收利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型高效燒結(jié)礦顯熱回收工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵企業(yè)中，燒結(jié)工序的能耗僅次于煉鐵，燒結(jié)余熱約占燒結(jié)工序能耗的10-20%，位居第二，一般為鋼鐵企業(yè)總能耗的10%左右。盡管近幾年我國燒結(jié)能耗有所下降，重點企業(yè)燒結(jié)工序平均能耗為66.42kgce/t，但仍高于世界先進(jìn)國家水平的30%左右(20kgce/t)，因此，燒結(jié)余熱資源的高效利用對鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗無疑是至關(guān)重要的。燒結(jié)工序中燒結(jié)機(jī)尾風(fēng)箱煙氣和燒結(jié)礦顯熱的高效回收與發(fā)電是亟待攻克的難題。
[0003]從國內(nèi)外對燒結(jié)余熱的回收利用的研宄中，燒結(jié)工序熱平衡測試，水分蒸發(fā)耗熱占18.2%，石灰石分解熱占15.2%，燒結(jié)礦顯熱占28.2%，廢氣顯熱占31.8%。通常燒結(jié)工序的余熱回收上，僅燒結(jié)礦顯熱(10 - 20% )和燒結(jié)冷卻廢氣帶走的顯熱(25 - 45% )約占燒結(jié)全部熱支出的60%左右。由于燒結(jié)冷卻廢氣的溫度不高(一般低于400°C )，屬于低品位余熱，以往我國鋼鐵企業(yè)對這部分熱能的利用重視不夠，基本無回收。但事實上燒結(jié)冷卻廢氣不僅量大(噸礦冷卻風(fēng)量為2000-2200m3，大于20萬m3/h)，而且可供回收的熱量也大，其顯熱和可能被回收的部分都是鋼鐵企業(yè)排放的廢熱中最大的部分，若能有效回收其中超過15%的余能，不僅會降低燒結(jié)工序能耗，且減少了煙氣對環(huán)境的污染，其收益相當(dāng)可觀。因此，如何對此中低溫余熱實施溫度對口回收和有效梯級利用，成為我國燒結(jié)工序節(jié)能的重要途徑及發(fā)展趨勢。
[0004]我國現(xiàn)有的燒結(jié)礦冷卻一般采用環(huán)型帶式冷卻工藝，采用大風(fēng)量冷卻熱燒結(jié)礦料，平均每噸燒結(jié)礦的冷卻風(fēng)量(標(biāo)態(tài))一般為2000-2200m3/t。不同的冷卻方式，冷卻時間也有長短，鼓風(fēng)冷卻每噸燒結(jié)礦的冷卻風(fēng)量為2340m3，鼓風(fēng)冷卻的時間一般為60min左右，而抽風(fēng)冷卻的時間一般為30min左右，但冷卻風(fēng)量(標(biāo)態(tài))一般為3500_4800m3/t，生產(chǎn)It燒結(jié)礦產(chǎn)生的余熱資源量為1439.36M J0其中，燒結(jié)礦顯熱與燒結(jié)煙氣的余熱資源量分別占70.87%和29.13%，現(xiàn)在燒結(jié)煙氣余熱資源還未進(jìn)行回收利用。此外，燒結(jié)礦余熱資源中，目前中國僅回收溫度較高的1、2段冷卻廢氣，其余的尚未進(jìn)行回收?；厥樟?1、2段冷卻廢氣所占冷卻余熱總量中的40.29%，放散掉3-5段冷卻廢氣所占的30.58%。如果忽略燒結(jié)機(jī)-冷卻機(jī)-鍋爐之間的熱損失，則目前僅回收了余熱資源總量的40.29% (高溫段冷卻廢氣顯熱)，而其余的59.71 %則放散(燒結(jié)煙氣占29.3%，其余為低溫段冷卻廢氣顯熱)。
[0005]按照現(xiàn)有燒結(jié)礦冷卻工藝技術(shù)，影響燒結(jié)礦顯熱回收的根本原因是:
[0006]1、礦料與冷卻風(fēng)之間換熱不充分，冷卻風(fēng)與燒結(jié)礦料之間的換熱是依靠風(fēng)機(jī)風(fēng)力的對料層穿透能力有關(guān)，料層厚冷卻一般采用鼓風(fēng)方式，冷卻風(fēng)要有足夠風(fēng)壓、風(fēng)量，才能達(dá)到良好的冷卻效果，造成風(fēng)機(jī)電耗高；引風(fēng)冷卻方式則采用料層薄形式，冷卻風(fēng)直接穿過料層，熱交換時間短，達(dá)不到良好的換熱效果，嚴(yán)重影響到取熱的質(zhì)與量。
[0007]2、帶冷機(jī)或環(huán)冷機(jī)的結(jié)構(gòu)密封性較差，漏風(fēng)嚴(yán)重，使得取熱質(zhì)量不高。
[0008]3、環(huán)境污染嚴(yán)重，從環(huán)冷機(jī)出來的熱空氣進(jìn)入余熱鍋爐換熱之后，大部分煙氣通過煙囪排放到大氣中。
[0009]4、噸礦料冷卻風(fēng)量大，風(fēng)機(jī)電耗高。
[0010]5、環(huán)冷機(jī)取熱區(qū)段小，大量余熱資源白白浪費(fèi)。
[0011]目前，日本、美國、德國等一些發(fā)達(dá)國家，其燒結(jié)余熱資源的回收利用技術(shù)十分先進(jìn)，熱利用率高達(dá)60-90%。而我國絕大多數(shù)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱利用得不太充分，燒結(jié)余熱利用率僅10-40%，主要原因是余熱資源利用方式單一，熱回收和熱利用率較低，燒結(jié)機(jī)尾部的主排煙氣幾乎未得到利用。
[0012]燒結(jié)余熱鍋爐作為燒結(jié)系統(tǒng)余熱回收的重要組成部分，起著回收燒結(jié)礦余熱余能轉(zhuǎn)換提質(zhì)等作用。由于燒結(jié)礦余熱回收能質(zhì)較低，為了最可能的熱能有效回收利用，目前國內(nèi)現(xiàn)有燒結(jié)余熱鍋爐多為雙壓技術(shù)，產(chǎn)生中壓過熱蒸氣用于汽機(jī)發(fā)電，生產(chǎn)部分低壓蒸汽用于鍋爐給水除氧之用，或并入管網(wǎng)用于生產(chǎn)、預(yù)熱燒結(jié)混合料和采暖等，但是雙壓余熱鍋爐采用雙汽水系統(tǒng)，鍋爐用鋼量也大，并且使得其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，高品質(zhì)蒸汽的蒸發(fā)量小，熱效率低，不能適應(yīng)日益發(fā)展的燒結(jié)裝置大型化的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明為了解決目前燒結(jié)礦冷卻中余熱回收工藝中的難題，為了提高燒結(jié)礦顯熱回收品質(zhì)及利用率，提供了一種新型高效燒結(jié)礦顯熱回收工藝，包括滾筒式冷卻機(jī)、旋風(fēng)式除塵器、余熱鍋爐、多管式除塵器和預(yù)省煤器。750-850°C的高溫?zé)Y(jié)礦進(jìn)入滾筒式冷卻機(jī)后產(chǎn)生650-750°C的高溫?zé)煔猓?jīng)旋風(fēng)式除塵器一次除塵之后進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐吸收高溫?zé)煔獾娘@熱產(chǎn)生4.5MPa、450°C的過熱蒸汽過熱蒸汽用于發(fā)電，鍋爐出口煙氣溫度降至160-180°C，進(jìn)入多管式除塵器再次除塵之后，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)增壓之后進(jìn)入預(yù)省煤器，煙氣溫度由預(yù)省煤器冷卻水量調(diào)控，把循環(huán)煙氣溫度控制在110_120°C之間，預(yù)省煤器產(chǎn)生的0.2MPa的飽和熱水用于余熱鍋爐的給水除氧或其它工藝用水，由預(yù)省煤器出來的低溫?zé)煔膺M(jìn)入滾筒式冷卻機(jī)再次循環(huán)利用。
[0014]優(yōu)選的，所述滾筒式冷卻機(jī)包括筒體，所述筒體的軸線與水平線呈30°傾角，在筒體的低端設(shè)有低溫?zé)煔馊肟诤偷蜏匚锪铣隹冢叨嗽O(shè)有高溫物料入口和高溫?zé)煔獬隹凇?br>[0015]優(yōu)選的，筒體采用內(nèi)外壁套筒式結(jié)構(gòu)，套筒之間流經(jīng)部分冷卻煙氣，以保護(hù)筒體內(nèi)壁不至于超溫及絕熱作用。在筒體的內(nèi)壁上還焊接了若干鋼制炒板，若干鋼制炒板沿筒體圓周呈90°分隔形成四條旋轉(zhuǎn)線，筒體內(nèi)的中心軸上也有焊接有鋼制炒板，用于翻炒進(jìn)入筒體的高溫物料，并由高端流向低端的礦料，低溫?zé)煔庥赏搀w的下端入口進(jìn)入筒體，并由低端往高端流過，與礦料形成直接接觸式對流換熱。
[0016]優(yōu)選的，所述預(yù)省煤器設(shè)置在循環(huán)風(fēng)機(jī)與滾筒式冷卻機(jī)之間，宜于冷卻氣體的溫度調(diào)控。
[0017]優(yōu)選的，所述旋風(fēng)式除塵器為采用耐高溫抗磨損內(nèi)壁的低速長筒體高效旋風(fēng)式除塵器，煙氣在通過滾筒式冷卻機(jī)之后，攜帶了一定量的礦料顆粒粉塵，粒徑較小，但礦料的比重較大，該旋風(fēng)式除塵器能夠分離出70%以上較大粒徑的燒結(jié)礦顆粒物，其余部分細(xì)小顆粒物進(jìn)入余熱鍋爐之后處于流程中的低速段。
[0018]優(yōu)選的，所述余熱鍋爐采用單壓豎井式余熱鍋爐，其中的蒸汽過熱器采用光管管束，其余的蒸發(fā)受熱面以及省煤器均采用鰭片管管束，且所有受熱面均采用水平布置，煙氣橫向沖刷，提高煙氣與管壁的換熱效果，并且有利于煙氣對管束沖刷，防止鰭片之間結(jié)灰。
[0019]優(yōu)選的，所述預(yù)省煤器產(chǎn)生的煙氣可以進(jìn)一步降低冷卻空氣溫度，進(jìn)一步回收煙氣中的熱量，并能生產(chǎn)出壓力為0.2MPa的飽和熱水，用于余熱鍋爐的給水除氧或其它工藝用水。
[0020]本發(fā)明采用密閉式循環(huán)冷卻工藝流程，由滾筒式冷卻機(jī)、旋風(fēng)式除塵器、余熱鍋爐、多管式除塵器、預(yù)省煤器及高溫循環(huán)風(fēng)機(jī)等組成。750-850°C的高溫?zé)Y(jié)礦從燒結(jié)機(jī)出來，進(jìn)入滾筒式冷卻機(jī)，礦料在冷卻機(jī)內(nèi)由上而下翻炒中，與由下而上的冷卻氣體(低溫?zé)煔?進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生650-750°C的高溫?zé)煔猓M(jìn)入旋風(fēng)式除塵器除去煙氣中的大顆粒的礦料粉塵，然后輸送到余熱鍋爐，在余熱鍋爐出口的煙氣溫度一般控制在160-180°C，防止煙氣中水蒸氣凝結(jié)，損害循環(huán)風(fēng)機(jī)。為了提高余熱的有效利用，在循環(huán)風(fēng)機(jī)后，安裝一臺預(yù)省煤器，進(jìn)一步回收余熱，由其產(chǎn)生的0.2MPa的飽和熱水，可以用于其它工藝用熱，或者用于鍋爐給水除氧。另外，預(yù)省煤器的設(shè)置也有利于工藝流程中的冷卻風(fēng)溫的控制。余熱鍋爐產(chǎn)生4.5MPa、450°C的過熱蒸汽，輸送到汽輪發(fā)電機(jī)組用于發(fā)電。同時，冷卻循環(huán)系統(tǒng)采用全封閉形式，提高了回收余熱品質(zhì)和量，采用旋風(fēng)式除塵器和多管式除塵器相結(jié)合的二級除塵工藝方式，也提高了礦粉的回收利用率，保護(hù)的環(huán)境。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]1、本發(fā)明的工藝流程采用