一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置及方法制造方法及图纸

一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置，它包括立式冷却机、余热锅炉、除尘器及循环风机，按照烟气流动方向，位于立式冷却机塔壁上部的高温气体出口经由第一管道连接至余热锅炉的进风口，从余热锅炉的出风口引出的第二管道经由除尘器和循环风机连接至位于立式冷却机塔壁下部的低温气体入口，其特征在于：该装置在立式冷却机的低温气体入口处设有第一测温装置、第一流量检测装置和氧浓度检测装置，在立式冷却机的高温气体出口处设有第二测温装置和第二流量检测装置。本发明专利技术能够精准判断热烧结矿冷却过程中残碳是否发生了二次燃烧，同时计算出需要的氮气流量并通入相应量的氮气对残碳的二次燃烧进行有效控制。

A Device and Method for Monitoring and Controlling Residual Carbon Combustion in Cooling Process of Hot Sinter

A device for monitoring and controlling residual carbon combustion in the cooling process of hot sinter consists of a vertical cooler, a waste heat boiler, a dust collector and a circulating fan. According to the direction of flue gas flow, the high temperature gas outlet located at the upper part of the tower wall of the vertical cooler is connected to the air inlet of the waste heat boiler through the first pipeline, and the second pipeline from the outlet of the waste heat boiler is connected to the air inlet of the waste heat boiler through the dust collector and circulating air. The machine is connected to the low temperature gas inlet located at the lower part of the tower wall of the vertical cooler. The device is characterized by a first temperature measuring device, a first flow detection device and an oxygen concentration detection device at the low temperature gas inlet of the vertical cooler, and a second temperature measuring device and a second flow detection device at the high temperature gas outlet of the vertical cooler. The invention can accurately judge whether the residual carbon has been burned twice during the cooling process of the hot sinter, and calculate the required nitrogen flow rate and effectively control the secondary combustion of the residual carbon by feeding the corresponding amount of nitrogen.

【技术实现步骤摘要】
一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置及方法
本专利技术涉及监测热烧结矿残碳燃烧的装置及方法，具体涉及一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置及方法，属于钢铁行业烧结矿生产领域。
技术介绍
能源可持续利用对人类的生存和发展关系重大，是世界上各国面临的最重要的社会问题之一。随着钢铁工业生产流程的逐步优化和工序能耗的不断下降，回收利用各生产工序的余热余能成为钢铁企业节能减排最有效的途径之一。我国大中型钢铁企业1t烧结矿所携带的余热资源约为0.94～1.02GJ，分别约占烧结工序以及钢铁企业余热资源总量的65％～71％和11％～12％。但由于历史原因，与发达国家的大中型钢铁企业相比，我国钢铁企业烧结矿余热资源的回收率低于国外主要大中型钢铁企业的平均水平的30％～45％，仅为28％～30％。因此，烧结矿余热资源高效回收与利用成为降低烧结工序能耗及合理化生产工艺中急需解决的重大问题。烧结过程余热资源主要由两部分组成：一部分是来自于烧结机尾部、温度约为800～950℃烧结矿所携带的显热即烧结矿显热，这部分显热约占烧结过程余热资源总量的70％；另一部分来自于烧结机主排烟管道的烧结烟气显热，这部分约占余热资源总量的30％。比较而言，两种余热资源中，烧结矿显热数量较大、品质较高，其可被空气介质所携带；而烧结烟气显热数量较小、品质较低(烧结烟气平均温度为150～200℃，且成分比较复杂，尤其是含有SO2、O2、NOx及粉尘等有害杂质)。基于此，烧结矿显热的高效回收与利用是整个烧结余热回收与利用的核心与重点。当前，世界上各国的烧结矿余热资源回收与利用主要是通过鼓风式环冷机或带式冷却机实现的，目前冷却机的结构和操作参数已经很难适应烧结矿显热的高效回收与利用，其存在着冷却系统漏风率较高、烧结矿余热部分回收、热载体(即出冷却机的冷却空气)品质较低等难以克服的弊端。其中，冷却系统漏风使得烧结废气显热损失15％～20％，冷却台车表面散热使得烧结矿显热损失约5％，冷却系统漏风造成了我国烧结工序能耗增加3％～4％；仅回收利用温度较高的余热，导致了烧结矿余热中的36％被放散；热载体的能级仅约为0.27～0.30。基于此，借鉴干法熄焦(CDQ)中干熄炉结构与工艺，同时参考炼铁高炉的结构形式，提出了烧结矿立式冷却余热回收工艺，同传统的冷却机形式的余热回收系统相比，这种立式回收系统具有料层高(传统冷却机料层高度在1.5m以下，而立式冷却系统料层可达6～7m)、漏风率几乎为零、气固热交换充分、出口热空气能级较高等优点。但是在烧结矿立式冷却装置中，由于烧结矿中有可能夹杂未燃烧完全的残碳，而立式冷却装置的顶部温度可以高达750～850℃，因此残碳非常有可能在冷却装置的顶部发生二次燃烧，释放大量的热量，导致残碳燃烧区域附近的烧结矿发生熔融结块现象，不但影响烧结矿的透气性，降低烧结矿成品率，不利于高炉顺行，且极易造成立冷机下料口处产生大量高温烧结矿，烧坏皮带，严重时造成火灾引发安全事故。在正常运行时，一般要求气体循环系统中氧含量Y0控制在8％以下，否则热烧结矿中的残碳很容易发生二次燃烧，引起烧结矿结块。在正常工况下，即循环系统没有漏风时，氧浓度会维持在一个恒定的水平，热烧结矿中的残碳不会发生二次燃烧。但是当系统(尤其是立式冷却装置进料和排料处)有漏风，循环气体氧含量快速增加，而氧含量检测装置没有及时反应给控制系统时，就很有可能导致残碳的二次燃烧，此时需要用其他方法来对残碳的燃烧状态进行判断。因此，如何判断立式冷却装置中热烧结矿中的残碳是否发生了燃烧，及时抑制残碳燃烧导致的烧结矿结块现象，成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置及方法。该装置及方法能够精准判断热烧结矿冷却过程中残碳是否发生了二次燃烧，同时计算出需要的氮气流量并通入相应量的氮气对残碳的二次燃烧进行有效控制。根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置：一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置，它包括立式冷却机、余热锅炉、除尘器及循环风机。按照烟气流动方向，位于立式冷却机塔壁上部的高温气体出口经由第一管道连接至余热锅炉的进风口。从余热锅炉的出风口引出的第二管道经由除尘器和循环风机连接至位于立式冷却机塔壁下部的低温气体入口。低温气体入口与立式冷却机塔体底部的供风装置连通。该装置在立式冷却机的低温气体入口处设有第一测温装置、第一流量检测装置和氧浓度检测装置。在立式冷却机的高温气体出口处设有第二测温装置和第二流量检测装置。在本专利技术中，该装置还包括设置在立式冷却机供风装置上部的第一氮气喷入装置。该第一氮气喷入装置包括多个氮气支管、环形的第一氮气通入环管和与第一氮气通入环管连接的第一氮气通入总管。每一个氮气支管的一端与第一氮气通入环管连通和另一端伸入立式冷却机的塔体内部。氮气支管上设有第一氮气喷孔。在本专利技术中，所述第一氮气通入总管上还设有第一氮气总管阀门。在本专利技术中，第一氮气通入总管上还设有第一氮气流量孔板，第一氮气流量孔板位于第一氮气总管阀门的下游。优选的是，所述多个氮气支管沿着第一氮气通入环管的圆周方向均匀分布。优选，氮气支管的数量为2-16个，优选为4-14个，更优选为8-12个。优选的是，每个氮气支管上设有2-100个第一氮气喷孔，优选为3-50个第一氮气喷孔。在本专利技术中，所述氮气支管为圆管结构，且氮气支管伸入立式冷却机塔体内部的一端为盲端。优选的是，氮气支管斜向下伸入立式冷却机的塔体内部，氮气支管与第一氮气通入环管所在的水平面的夹角为0-90°，优选为15-60°，更优选为25-35°。优选的是，第一氮气喷孔的开孔位置位于氮气支管各横截面的下半部。优选，位于氮气支管同一横截面上的相邻两个第一氮气喷孔之间(相对于横截面中心作为角度顶点而言)的夹角为0-90°，优选为30-60°，更优选为40-50°。优选的是，所述第一氮气喷孔的直径为3-50mm，优选为5-25mm，更优选为10-15mm。在本专利技术中，所述立式冷却机还包括位于塔体下部的排料装置、与排料装置连接的排料密封装置及位于排料装置下部的冷烧结矿输送装置。优选的是，从排料密封装置引出的第三管道连接至余热锅炉出风口处的第二管道上，且第三管道上设有密封风机。在本专利技术中，该装置还包括设置在第二管道上的空气冷却器，空气冷却器位于低温气体入口的上游。优选，空气冷却器通过第四管道连接至空气冷却风机。优选的是，该装置在第一管道上还设有烟气发生器，烟气发生器位于高温气体出口的下游。优选的是，该装置在第二管道上还设有冷风阀，冷风阀位于除尘器的下游。优选的是，该装置在第二管道上还设有放散阀，放散阀位于循环风机的下游。在本专利技术中，该装置还包括控制系统，控制系统与第一测温装置、第一流量检测装置、氧浓度检测装置、第二测温装置、第二流量检测装置、第一氮气流量孔板及第一氮气总管阀门连接，并控制第一氮气总管阀门的操作。根据本专利技术的第二种实施方案，提供一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的方法：一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的方法或使用上述监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的方法，该方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置，它包括立式冷却机(1)、余热锅炉(2)、除尘器(3)及循环风机(4)，其中按照烟气流动方向，位于立式冷却机(1)塔壁上部的高温气体出口(102)经由第一管道(L1)连接至余热锅炉(2)的进风口(201)，从余热锅炉(2)的出风口(202)引出的第二管道(L2)经由除尘器(3)和循环风机(4)连接至位于立式冷却机(1)塔壁下部的低温气体入口(101)，低温气体入口(101)与立式冷却机(1)塔体底部的供风装置(103)连通，其特征在于：该装置在立式冷却机(1)的低温气体入口(101)处设有第一测温装置(5)、第一流量检测装置(6)和氧浓度检测装置(23)，在立式冷却机(1)的高温气体出口(102)处设有第二测温装置(7)和第二流量检测装置(8)。

【技术特征摘要】
1.一种监测及控制热烧结矿冷却过程残碳燃烧的装置，它包括立式冷却机(1)、余热锅炉(2)、除尘器(3)及循环风机(4)，其中按照烟气流动方向，位于立式冷却机(1)塔壁上部的高温气体出口(102)经由第一管道(L1)连接至余热锅炉(2)的进风口(201)，从余热锅炉(2)的出风口(202)引出的第二管道(L2)经由除尘器(3)和循环风机(4)连接至位于立式冷却机(1)塔壁下部的低温气体入口(101)，低温气体入口(101)与立式冷却机(1)塔体底部的供风装置(103)连通，其特征在于：该装置在立式冷却机(1)的低温气体入口(101)处设有第一测温装置(5)、第一流量检测装置(6)和氧浓度检测装置(23)，在立式冷却机(1)的高温气体出口(102)处设有第二测温装置(7)和第二流量检测装置(8)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括设置在立式冷却机(1)供风装置(103)上部的第一氮气喷入装置(9)，该第一氮气喷入装置(9)包括多个氮气支管(901)、环形的第一氮气通入环管(902)和与第一氮气通入环管(902)连接的第一氮气通入总管(903)，每一个氮气支管(901)的一端与第一氮气通入环管(902)连通和另一端伸入立式冷却机(1)的塔体内部，氮气支管(901)上设有第一氮气喷孔(904)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括设置在立式冷却机(1)供风装置(103)上部的第二氮气喷入装置(10)，该第二氮气喷入装置(10)包括氮气十字梁(1001)、环形的第二氮气通入环管(1002)和与第二氮气通入环管(1002)连接的第二氮气通入总管(1003)，氮气十字梁(1001)的首尾末端均与第二氮气通入环管(1002)连通，氮气十字梁(1001)上设有第二氮气喷孔(1004)。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括设置在第二管道(L2)上的第三氮气喷入装置(11)，第三氮气喷入装置(11)位于循环风机(4)的上游；优选的是，所述第三氮气喷入装置(11)上还设有第三氮气总管阀门(1101)和第三氮气流量孔板(1102)，第三氮气流量孔板(1102)位于第三氮气总管阀门(1101)的下游。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一氮气通入总管(903)上还设有第一氮气总管阀门(905)；和/或第一氮气通入总管(903)上还设有第一氮气流量孔板(906)，第一氮气流量孔板(906)位于第一氮气总管阀门(905)的下游。6.根据权利要求2或5所述的装置，其特征在于：所述多个氮气支管(901)沿着第一氮气通入环管(902)的圆周方向均匀分布；优选，氮气支管(901)的数量为2-16个，优选为4-14个，更优选为8-12个；优选的是，每个氮气支管(901)上设有2-100个第一氮气喷孔(904)，优选为3-50个第一氮气喷孔(905)。7.根据权利要求2、5或6中任一项所述的装置，其特征在于：所述氮气支管(901)为圆管结构，且氮气支管(901)伸入立式冷却机(1)塔体内部的一端为盲端；优选的是，氮气支管(901)斜向下伸入立式冷却机(1)的塔体内部，氮气支管(901)与第一氮气通入环管(902)所在的水平面的夹角为0-90°，优选为15-60°，更优选为25-35°。8.根据权利要求2或5-7中任一项所述的装置，其特征在于：第一氮气喷孔(904)的开孔位置位于氮气支管(901)各横截面的下半部；优选，位于氮气支管(901)同一横截面上的相邻两个第一氮气喷孔(904)之间相对于横截面中心作为角度顶点而言的夹角为0-90°，优选为30-60°，更优选为40-50°；优选的是，所述第一氮气喷孔(904)的直径为3-50mm，优选为5-25mm，更优选为10-15mm。9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述第二氮气通入总管(1003)上还设有第二氮气总管阀门(1005)；和/或第二氮气通入总管(1003)上还设有第二氮气流量孔板(1006)，第二氮气流量孔板(1006)位于第二氮气总管阀门(1005)的下游。10.根据权利要求3或9所述的装置，其特征在于：所述氮气十字梁(1001)为圆管结构；优选的是，第二氮气喷孔(1004)的开孔位置位于氮气十字梁(1001)各横截面的下半部。11.根据权利要求3、9或10中任一项所述的装置，其特征在于：每根氮气十字梁(1001)上设有2-150个第二氮气喷孔(1004)，优选为3-100个第二氮气喷孔(1004)；优选，位于氮气十字梁(1001)同一横截面上的相邻两个第二氮气喷孔(1004)之间相对于横截面中心作为角度顶点而言的夹角为0-90°，优选为30-60°，更优选为40-50°；优选的是，所述第二氮气喷孔(1004)的直径为3-50mm，优选为5-25mm，更优选为10-15mm。12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其特征在于：所述立式冷却机(1)还包括位于塔体下部的排料装置(104)、与排料装置(104)连接的排料密封装置(105)及位于排料装置(104)下部的冷烧结矿输送装置(106)；优选的是，从排料密封装置(105)引出的第三管道(L3)连接至余热锅炉(2)出风口(202)处的第二管道(L2)上，且第三管道(L3)上设有密封风机(12)。13.根据权利要求1-12中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括设置在第二管道(L2)上的空气冷却器(13)，空气冷却器(13)位于低温气体入口(101)的上游；优选，空气冷却器(13)通过第四管道(L4)连接至空气冷却风机(14)。14.根据权利要求1-13中任一项所述的装置，其特征在于：该装置在第一管道(L1)上还设有烟气发生器(15)，烟气发生器(15)位于高温气体出口(102)的下游；和/或该装置在第二管道(L2)上还设有冷风阀(16)，冷风阀(16)位于除尘器(3)的下游；和/或该装置在第二管道(L2)上还设有放散阀(17)，放散阀(17)位于循环风机(4)的下游。15.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括控制系统(18)，控制系统(18)与第一测温装置(5)、第一流量检测装置(6)、氧浓度检测装置(23)、第二测温装置(7)、第二流量检测装置(8)、第一氮气总管阀门(905)、第一氮气流量孔板(906)、第二氮气总管阀门(1005)、第二氮气流量孔板(1006)、第三氮气总管阀门(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：向锡炎，孙英，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43