烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置及方法，在满足烧结余热资源高效回收和烧结矿冷却工艺的前提下，针对分级回收与梯级利用的不足，将温度较高、含氧较高、含硫较低的烧结烟气引入到余热锅炉，作为余热锅炉的补充热源；将温度较低、含氧较高、含硫较低的烧结烟气引入到烧结机台面，作为热风烧结的辅助热源；采用全封闭式密封方法降低冷却系统漏风率，提高冷却废气回收利用率；采用多孔均质烧结方法降低烧结系统漏风率，提高烧结烟气回收利用率。提高了余热回收利用率，有效降低了烧结工序能耗，并减小了烧结烟气脱硫负荷，利于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金过程余热资源高效回收与利用
，特别是涉及一种基于节能减排的烧结过程中、低温余热资源的高效回收与利用的装置及方法。
技术介绍
烧结过程余热资源(简称烧结余热，下同)主要由两部分组成一部分是来自于烧结机尾部、温度约为750°C 850°C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%。烧结余热的高效回收与利用是进一步降低烧结工序能耗的主要措施之一。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°C 200°C)，且成分比较复杂，尤其是S02、02、NOx及粉尘等沿着烧结机走行方向发生变化。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。分级回收与梯级利用技术是针对于目前烧结余热回收存在的两个主要问题而提出的高效回收与利用技术之一。问题1 仅对温度较高(300°c)的冷却废气显热加以回收利用，而对温度居中的冷却废气和烧结烟气显热未进行任何回收，造成余热资源放散严重。 问题2 忽视用于改善烧结工艺条件的直接热回收(如热风烧结、点火炉助燃和烧结原料干燥)，将回收得到的余热仅通入余热锅炉生产蒸汽而后用于发电，造成余热资源利用模式单一。分级回收与梯级利用技术的核心是(参见图1):将冷却机前端的一段、二段冷却废气经除尘后通入余热锅炉，产生的蒸汽用于发电；将冷却机中部的三段冷却废气返回到点火炉和烧结机台面分别用于点火助燃与热风烧结；将温度较高的烧结烟气引入到点火炉前用于烧结混合料干燥。图1所示的分级回收与梯级利用技术不仅回收了温度较高的冷却废气余热，而且回收了温度居中的冷却废气和烧结烟气余热，使得余热资源回收率得以提高，同时使得余热资源利用方式不再单一，从总体提高了余热回收利用率。但以上技术中，还存在着一定的不足，主要表现为(1)余热锅炉装机容量与一、二段冷却废气余热的“量”与“质”不匹配，使得汽轮机难以在高效率下运行，甚至导致不能运转的可能。造成不匹配的主要原因有两方面一方面， 烧结生产不稳定，造成烧结废气的“量”与“质”在较大范围内波动，尤其在烧结机不定期的小检修过程、根据高炉生产情况调整生产时，烧结废气的“量”与“质”较不稳定，造成了余热锅炉产汽的“量”、“质”波动；另一方面，余热锅炉-汽机系统普遍存在着“大马拉小车”现象，造成这种现象的主要原因是冷却机上炽热烧结矿的热量难以“取出”，使得冷却废气余热的“量”、“质”很难达到设计要求。(2)余热回收与利用中，并未考虑烧结烟气脱硫问题，使得余热回收利用与烟气脱硫相互脱节。具体表现为两个方面一方面，将温度较高的烧结烟气用于直接热回收，很大程度上降低了剩余烧结烟气的平均温度，增加了剩余烧结烟气在后续除尘设备和烟囱内发生露点腐蚀的可能性；另一方面，烧结烟气脱硫并未考虑烟气余热回收与利用，即将烧结余热白白浪费掉。(3)热风烧结、点火炉助燃和烧结原料干燥等直接热回收与温度居中的冷却废气和烧结废气余热的“量”、“质”不匹配，使得烧结中低温余热回收利用率偏低。以国内某烧结面积为360m2烧结机为例，其点火助燃需要热风流量3. 9万m3/h、温度为23(T250°C，热风烧结所需热风流量为37万m3/h、温度为22(T230°C ；而用于点火助燃和热风烧结的三段冷却废气流量为32 34万m3/h，温度为26(T280°C，即余热的供方与需方在“量”、“质”匹配上有一定的偏差。(4)在上述余热回收与利用中，并未对冷却和烧结系统漏风的采取有效措施，使得冷却废气显热损失一部分，烧结烟气显热品质降低。以国内某烧结面积为360m2烧结机为例，自冷却机出来的热冷却废气因漏风使得159Γ20%的热冷却废气溢出系统外，折合损失吨矿发电量209Γ25%;烧结烟气因烧结系统漏风使得烧结机无效功率增加，折合烧结机的工序能耗增加8% 109L
技术实现思路
1、专利技术目的针对现有分级回收与梯级利用的不足，本专利技术提出了一种，其目的是既克服余热锅炉与温度较高冷却废气余热“量”、“质”不匹配问题，又能克服余热回收利用与烟气脱硫脱节的问题，同时，考虑了直接热回收与温度居中的冷却废气和烧结废气余热的“量”、“质”匹配问题及其有效控制漏风的问题，能将烧结矿和烧结烟气显热全部回收利用。2、技术方案本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置，该装置主要包括烧结机、冷却机、余热锅炉和连接上述装置的管路；烧结机的烧结料层上方设有干燥预热器、点火器和烧结机台面， 烧结料层下方设有风箱；冷却机的一段出口、二段出口通过除尘器及管路连接至余热锅炉； 余热锅炉上部设有进水口，下部设有供过热蒸汽排出的蒸汽出气口，蒸汽出气口连接至汽轮机，汽轮机连接发电机组，余热锅炉底部通过鼓风机连接冷却机；其特征在于烧结机的烧结区域分为热风烧结区域A和热风烧结区域B，在热风烧结区域A与热风烧结区域B分界处还设有多孔烧结装置，烧结机尾部的管路通过除尘器和鼓风机连接余热锅炉顶部；冷却机内部设有密封装置，冷却机分为冷却机一段、冷却机二段、冷却机三段、冷却机四段和冷却机五段，每段都设有集气罩，冷却机三、四段的出口连接的管路上均设有流量计和阀体。所述热风烧结区域A为紧邻点火器沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域；所述热风烧结区域B为紧邻热风烧结区域A沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域。烧结机中部的风箱立管连接至脱硫口，烧结机头部的风箱立管通过鼓风机连接至外排口，同时通过阀体连接于热风烧结区域B顶部，热风烧结区域A与点火器顶部均设置有管路经除尘器连接于冷却机三段出口的管路上，热风烧结区域B与干燥预热器顶部均设置有管路连接于冷却机四段出口管路上，冷却机五段出口通过管路分别与冷却机三段和冷却机四段的鼓风机相连接；烧结机尾部的风箱立管通过阀体控制连通除尘器或脱硫口。所述密封装置设置在冷却机一、二段上，该密封装置包括密封外罩、中间挡板、静密封胶皮；密封外罩顶盖与集气罩两侧外部焊接，密封外罩底盖与冷却机风箱两侧外部焊接，密封外罩侧壁钢板焊接于顶盖与底盖之间；所述中间挡板与密封外罩侧壁中间位置内部焊接；静密封胶皮与中间挡板连接，末端微垂紧贴于冷却机台车中部。所述多孔烧结装置上设有多个孔道，孔道的深度为50 150mm，直径为8 10mm， 孔道密度为每平方米80 100个。汽轮机顶部还连接有系统外蒸汽源。一种使用上述烧结过程余热资源高效回收与利用装置的回收与利用方法，其特征在于将烧结机尾部的风箱温度为270°C以上、氧体积含量20%以上、二氧化硫300ppm以下的烧结烟气通过鼓风机作用经除尘器引入余热锅炉，这部分烧结烟气流量占烧结烟气总流量的15% 20%，占余热锅炉原有热源流量的20% 25% ；同时冷却机一、二段产生的温度为350°C以上的热冷却废气经除尘器进入余热锅炉，使余热锅炉内产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮带动发电机组发电；上述烧结机尾部的烧结烟气与冷却机一、二段冷却废气共同通入余热锅炉中作为余热锅炉的补充热源；将烧结机头部的风箱温度在80°C以下、氧体积含量20%以上、二氧化硫IOO本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置，该装置主要包括烧结机（１）、冷却机（２）、余热锅炉（３）和连接上述装置的管路；烧结机（１）的烧结料层上方设有干燥预热器（１１）、点火器（１２）和烧结机台面（１７），烧结料层下方设有风箱（１３）；冷却机（２）的一段（２１）出口、二段（２２）出口通过除尘器（４）及管路连接至余热锅炉（３）；余热锅炉（３）上部设有进水口，下部设有供过热蒸汽排出的蒸汽出气口，蒸汽出气口连接至汽轮机（３１），汽轮机连接发电机组（３２），余热锅炉底部通过鼓风机（５）连接冷却机（２）；其特征在于：烧结机（１）的烧结区域分为热风烧结区域Ａ和热风烧结区域Ｂ，在热风烧结区域Ａ与热风烧结区域Ｂ分界处还设有多孔烧结装置（１４），烧结机尾部的管路通过除尘器（４）和鼓风机（５）连接余热锅炉（３）顶部；冷却机（２）内部设有密封装置（２６），冷却机分为冷却机一段（２１）、冷却机二段（２２）、冷却机三段（２３）、冷却机四段（２４）和冷却机五段（２５），每段都设有集气罩（２７），冷却机三、四段的出口连接的管路上均设有流量计（２８）和阀体（６）。

【技术特征摘要】
1.一种烧结过程余热资源高效回收与利用装置，该装置主要包括烧结机(1)、冷却机 (2)、余热锅炉(3)和连接上述装置的管路；烧结机(1)的烧结料层上方设有干燥预热器(11)、点火器(12)和烧结机台面(17)，烧结料层下方设有风箱(13);冷却机(2)的一段(21) 出口、二段(22 )出口通过除尘器(4 )及管路连接至余热锅炉(3 )；余热锅炉(3 )上部设有进水口，下部设有供过热蒸汽排出的蒸汽出气口，蒸汽出气口连接至汽轮机(31 )，汽轮机连接发电机组(32 )，余热锅炉底部通过鼓风机(5 )连接冷却机(2 )；其特征在于烧结机(1)的烧结区域分为热风烧结区域A和热风烧结区域B，在热风烧结区域A与热风烧结区域B分界处还设有多孔烧结装置(14)，烧结机尾部的管路通过除尘器(4)和鼓风机(5)连接余热锅炉(3)顶部；冷却机(2)内部设有密封装置(26)，冷却机分为冷却机一段(21)、冷却机二段 (22)、冷却机三段(23)、冷却机四段(24)和冷却机五段(25)，每段都设有集气罩(27)，冷却机三、四段的出口连接的管路上均设有流量计(28)和阀体(6)。2.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置，其特征在于所述热风烧结区域A为紧邻点火器(12)沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域；所述热风烧结区域B为紧邻热风烧结区域A沿着烧结机走行方向1/3带长的烧结区域。3.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置，其特征在于烧结机中部的风箱(13)立管连接至脱硫口(15)，烧结机头部的风箱(13)立管通过鼓风机(5)连接至外排口( 16)，同时通过阀体(6)连接于热风烧结区域B顶部，热风烧结区域A与点火器(12)顶部均设置有管路经除尘器(4)连接于冷却机三段(23)出口的管路上，热风烧结区域 B与干燥预热器(11)顶部均设置有管路连接于冷却机四段(24)出口管路上，冷却机五段 (25)出口通过管路分别与冷却机三段(23)和冷却机四段(24)的鼓风机相连接；烧结机尾部的风箱立管通过阀体控制连通除尘器(4)或脱硫口(15)。4.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置，其特征在于所述密封装置(26)设置在冷却机一、二段上，该密封装置包括密封外罩(261)、中间挡板(262)、 静密封胶皮(263);密封外罩(261)顶盖与集气罩(27)两侧外部焊接，密封外罩(261)底盖与冷却机风箱两侧外部焊接，密封外罩(261)侧壁钢板焊接于顶盖与底盖之间；所述中间挡板(262)与密封外罩(261)侧壁中间位置内部焊接；静密封胶皮(263)与中间挡板(262) 连接，末端微垂紧贴于冷却机台车中部。5.根据权利要求1所述的烧结过程余热资源高效回收与利用装置，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董辉，蔡九菊，赵勇，徐春柏，周节旺，
申请(专利权)人：东北大学，鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：89