转底炉烟气余热利用方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种转底炉烟气余热利用方法及其系统，所述转底炉烟气余热利用系统包括按顺序连接的转底炉、重力沉降室、分级降温模块、除尘设备。所述分级降温模块一端设有烟气入口，另一端设有烟气出口；所述烟气入口端与重力沉降室连通，所述烟气出口端与除尘设备连通；所述分级降温模块入口端的上方设置有锅筒，所述锅筒通过管系分别与辐射冷却室、凝渣管束、蒸发管束建立连接，所述辐射冷却室、凝渣管束、蒸发管束与锅筒经循环水泵提供压头通过上升管及下降管构建汽水强制循环回路。本发明专利技术的转底炉烟气余热通过分级降温模块将获得的热能转化为过热蒸汽推动汽轮机做功发电，解决了转底炉综合能耗高的问题。了转底炉综合能耗高的问题。了转底炉综合能耗高的问题。

【技术实现步骤摘要】
转底炉烟气余热利用方法及其系统


[0001]本专利技术涉及一种烟气余热利用方法及其系统，更具体地涉及一种转底炉烟气余热利用方法及其系统。

技术介绍

[0002]转底炉是由轧钢用的环形加热炉演变而来的直接还原炼铁工艺，早期是用来处理钢铁工业产生的粉尘及废弃物。目前，转底炉炼铁是煤基炼铁工艺之一，属于冶炼设备，用于处理钢铁厂的含铁和锌的尘泥，生产金属化球团供高炉等设备使用。在转底炉中，铁矿粉（或红土镍矿、钒钛磁铁矿、硫酸渣或冶金粉尘、除尘灰、炼钢污泥等）经配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到具有环形炉膛和可转动的炉底的转底炉中，在1350℃左右炉膛温度下，在随着炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳还原，生成金属化球团。当用于含锌尘泥处理时，含锌尘泥同样制成含碳球团，与其他原料一起加入转底炉中，在还原条件下，尘泥中的锌、铅基本全部挥发，使锌、铅脱除，达到分离铁与铅、锌等有色金属的目的，实现含锌尘泥的综合回收处理。
[0003]转底炉运行时会产生大量的高温烟气，其温度分布在1000℃左右，如不进行余热回收处理，直接排放到大气中会造成大量热能的浪费；同时烟气中携带大量的含铁、重金属锌及铅、碱金属Na、K等的细颗粒物，也会对大气产生严重污染。因此，通常采用余热回收装备对烟气进行余热回收，降温后的烟气再通过除尘系统，进行烟气净化处理，实现达标排放。
[0004]现有技术的转底炉烟气余热回收，主要有以下两类：一类是通过设置两级或多级烟气
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空气热交换器的方式进行余热回收，比如中国专利CN201310018509.4所公开的转底炉烟气余热利用系统和转底炉烟气余热利用方法，中国专利201620494684.X所公开的一种用于转底炉废气余热回收的换热器，都是采用这一思路。通过分析，可知这种余热回收方法存在的不足在于：氧化锌、氧化铅和其他成分熔融的灰尘由于急剧降温在烟气
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空气热交换器热交换管束上堆积进而造成所述热交换管束堵灰；同时，烟气高温段热交换管束存在高温腐蚀、烟气低温段热交换管束存在低温腐蚀，烟气
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空气热交换器运维成本高。
[0005]另一类则是通过设置水管式余热锅炉的方式进行余热回收，如中国专利CN200910017760.2所公开的转底炉含锌粉尘回收系统卧式余热锅炉 ，中国专利201210148643.1所公开的转底炉烟气余热锅炉系统，都是采用这一思路。通过分析，可知这种余热回收方法存在的不足在于：转底炉排出的烟气（烟气中含有大量的颗粒粉尘）未经余热锅炉炉外分离直接进入余热锅炉，造成余热锅炉传热面冲蚀减薄直至爆管损坏；膜式水冷壁、蒸发管束、蒸汽过热器等存在高温腐蚀，省煤器存在低温腐蚀，对流传热面积灰严重，余热锅炉非正常停车频次多。
[0006]现有技术的转底炉烟气余热回收装备通常会因为冲蚀、积灰、高温腐蚀以及低温腐蚀等造成余热锅炉非正常停运，影响转底炉设备稳定高效运行。因此，开发出适配转底炉
工艺及烟气特性的余热回收装备，促进钢铁冶金行业低耗能生产，实现绿色冶炼，积极推动碳达峰、碳中和进程，具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种转底炉烟气余热利用方法及其系统，所述转底炉烟气余热利用方法及其系统解决了转底炉综合能耗高的问题。
[0008]为实现上述的技术目的，本专利技术将采取如下的技术方案：一种转底炉烟气余热利用方法，包括如下的步骤：步骤一：转底炉烟气中大颗粒固形物的预分离处理采用重力分离原理，将流入重力沉降室的转底炉烟气中所包括的大颗粒固形物分离并除去；步骤二、将步骤一中经过重力分离处理的转底炉烟气，输入分级降温模块进行余热回收利用，具体包括如下依次进行的工序：步骤2.1、转底炉烟气中烟尘的分离处理将步骤一中经过大颗粒固形物分离处理的转底炉烟气以1～2m/s的流速输入辐射冷却室；在辐射冷却室内，利用转底炉烟气中三原子气体和烟尘的辐射传热，将流入辐射冷却室的转底炉烟气从高温迅速冷却到烟尘的粘结温度以下，使得转底炉烟气中的烟尘变成固体灰粒而沉降至辐射冷却室的集灰斗中除去，实现转底炉烟气中烟尘的分离处理；步骤2.2、对流分级降温处理高温转底炉烟气将步骤2.1中经过烟尘分离处理的转底炉烟气输入至对流降温模块，通过与汽水强制循环系统的锅水进行对流降温冷却的方式，使得所输入转底炉烟气从650℃分级降温至320℃、锅水与转底炉烟气进行充分热交换后形成汽水混合物；在对流降温模块中，通过所设置的汽水强制循环系统，实现各辐射、蒸发传热面的壁温均低于500℃，同时通过对所输入的转底炉烟气进行逐次分级降温处理，使得转底炉烟气在流经对流降温模块的蒸汽过热器管束时，温度降至500℃以下；步骤2.3、分级降温处理低温转底炉烟气将步骤2.2中经过对流分级降温处理的高温转底炉烟气输入尾部降温模块，通过与给水进行充分的热交换处理，使得所输入转底炉烟气从320℃分级降温至180℃、给水吸收转底炉烟气降温过程中的余热后输入汽水强制循环系统的锅筒；步骤三、尾气除尘排放采用风机，将步骤2.3中经过分级降温处理的低温转底炉烟气输入除尘设备中进行除尘后输出。
[0009]本专利技术的另一个技术目的是提供一种转底炉烟气余热利用系统，包括按顺序连接的转底炉、重力沉降室、分级降温模块、除尘设备，分级降温模块将获得的热能转化为过热蒸汽推动汽轮机做功发电，其中，分级降温模块为卧式水平强制循环型式布置，按烟气流向顺序设置辐射降温模块、对流降温模块、尾部降温模块，辐射降温模块的上方设置有锅筒。
[0010]所述辐射降温模块为大容积、空腔式全膜式壁结构的辐射冷却室，来自转底炉的烟气经所述辐射冷却室降温冷却至650℃。
[0011]所述对流降温模块通过膜式水冷壁构建水平隧道式烟道，所述水平隧道式烟道内按烟气流向顺序设置凝渣管束、蒸发管束a、蒸发管束b、蒸汽过热器管束、蒸发管束c、蒸发管束d、蒸发管束e，相邻两组管束间设有膜式水冷壁结构的水冷隔墙；来自辐射冷却室的转底炉烟气经所述凝渣管束、蒸发管束a、蒸发管束b降温冷却至500℃进入蒸汽过热器管束，所述烟气经蒸汽过热器管束、蒸发管束c、蒸发管束d、蒸发管束e进一步降温冷却至320℃。所述凝渣管束、蒸发管束a、蒸发管束b、蒸汽过热器管束、蒸发管束c、蒸发管束d、蒸发管束e传热管束顺列设置。
[0012]所述尾部降温模块为水平隧道式烟道，所述水平隧道式烟道内按烟气流向顺序设置省煤器a、省煤器b、省煤器c、省煤器d、省煤器e，相邻两组省煤器管束间设有隔墙；来自对流降温模块的转底炉烟气经所述省煤器a、省煤器b、省煤器c、省煤器d、省煤器e降温冷却至180℃后进入除尘设备。所述省煤器a、省煤器b、省煤器c、省煤器d、省煤器e传热管束顺列设置。
[0013]所述辐射降温模块、对流降温模块、尾部降温模块底部各自独立设置有船型灰斗，所述辐射降温模块及对流降温模块船型灰斗为膜式水冷壁结构。
[0014]给水进入尾部降温模块经尾部降温模块省煤器e、省煤器d、省煤器c、省煤器b、省煤器a逐次加热后，送入锅筒，锅水沿锅筒下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转底炉烟气余热利用方法，其特征在于，包括如下的步骤：步骤一：转底炉烟气中大颗粒固形物的预分离处理采用重力分离原理，将流入重力沉降室的转底炉烟气中所包括的大颗粒固形物分离并除去；步骤二、将步骤一中经过重力分离处理的转底炉烟气，输入分级降温模块进行余热回收利用，具体包括如下依次进行的工序：步骤2.1、转底炉烟气中烟尘的分离处理将步骤一中经过大颗粒固形物分离处理的转底炉烟气以1～2m/s的流速输入辐射冷却室；在辐射冷却室内，利用转底炉烟气中三原子气体和烟尘的辐射传热，将流入辐射冷却室的转底炉烟气从高温迅速冷却到烟尘的粘结温度以下，使得转底炉烟气中的烟尘变成固体灰粒而沉降至辐射冷却室的集灰斗中除去，实现转底炉烟气中烟尘的分离处理；步骤2.2、对流分级降温处理高温转底炉烟气将步骤2.1中经过烟尘分离处理的转底炉烟气输入至对流降温模块，通过与汽水强制循环系统的锅水进行对流降温冷却的方式，使得所输入转底炉烟气从650℃分级降温至320℃、锅水与转底炉烟气进行充分热交换后形成汽水混合物；在对流降温模块中，通过所设置的汽水强制循环系统，实现各辐射、蒸发传热面的壁温均低于500℃，同时通过对所输入的转底炉烟气进行逐次分级降温处理，使得转底炉烟气在流经对流降温模块的蒸汽过热器管束时，温度降至500℃以下；步骤2.3、分级降温处理低温转底炉烟气将步骤2.2中经过对流分级降温处理的高温转底炉烟气输入尾部降温模块，通过与给水进行充分的热交换处理，使得所输入转底炉烟气从320℃分级降温至180℃、给水吸收转底炉烟气降温过程中的余热后输入汽水强制循环系统的锅筒；步骤三、尾气除尘排放采用风机，将步骤2.3中经过分级降温处理的低温转底炉烟气输入除尘设备中进行除尘后输出。2.一种转底炉烟气余热利用系统，其特征在于：包括按顺序连接的转底炉、重力沉降室、分级降温模块、除尘设备，分级降温模块将获得的热能转化为过热蒸汽推动汽轮机做功发电，其中，分级降温模块为卧式水平强制循环型式布置，按烟气流向顺序设置辐射降温模块、对流降温模块、尾部降温模块，辐射降温模块的上方设置有锅筒；所述辐射降温模块为空腔式全膜式壁结构的辐射冷却室，来自转底炉的烟气经所述辐射冷却室降温冷却至650℃；所述对流降温模块包括采用膜式水冷壁构建的水平隧道式烟道，所述水平隧道式烟道内按烟气流向顺序设置有凝渣管束、蒸发管束a、蒸发管束b、蒸汽过热器管束、蒸发管束c、蒸发管束d、蒸发管束e，相邻两组管束间设有膜式水冷壁结构的水冷隔墙；来自辐射冷却室的转底炉烟气经所述凝渣管束、蒸发管束a、蒸发管束b降温冷却至500℃进入蒸汽过热器管束，所述烟气经蒸汽过热器管束、蒸发管束c、蒸发管束d、蒸发管束e进一步降温冷却至320℃；所述凝渣管束、蒸发管束a、蒸发管束b、蒸汽过热器管束、蒸发管束c、蒸发管束d、蒸发
管束e传热管束顺列设置；所述尾部降温模块为水平隧道式烟道，所述水平隧道式烟道内按烟气流向顺序设置省煤器a、省煤器b、省煤器c、省煤器d、省煤器e，相邻两组省煤器管束间设有隔墙；来自对流降温模块的转底炉烟气经所述省煤器a、省煤器b、省煤器c、省煤器d、省煤器e降温冷却至180℃后进入除尘设备；所述省煤器...

【专利技术属性】
技术研发人员：林仟国，程立春，杨玉慧，
申请(专利权)人：江苏东九重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：