專利名稱：燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及燒結加熱設備，具體是一種用于回收燒結礦顯熱，特別是增加冷卻機處理能力，提高熱廢氣品位和熱廢氣可用率的燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置。
背景技術：
燒結是鐵礦粉造塊的主導生產工藝，是整個鋼鐵生產流程中重要的一環。燒結工序的物料處理量在鋼鐵聯合企業中處于第二位，僅次于高爐煉鐵，而能源消耗也僅次于煉鐵及軋鋼而居第三位，一般為鋼鐵企業總能耗的10% 20%。我國燒結工序的能耗比先進國家要高20kgce/t。在燒結工序總能耗中，有約50%的熱能以燒結機煙氣和冷卻機廢氣的顯熱形式排入大氣，即浪費了資源又污染了環境。據日本某鋼鐵廠熱平衡測試數據表明，燒結機的熱收入中燒結礦顯熱占28. 2%、廢氣顯熱占31. 8%。可見，燒結廠余熱回收的重點為燒結機煙氣和燒結礦顯熱。我國已將節能減排定為鋼鐵工業發展的重點目標之一，而高效回收和充分利用燒結工序等中低品位余熱是未來鋼鐵生產深層次節能的突破口。當前燒結余熱回收工藝的源頭設備環冷機主要存在以下二個問題
第一熱廢氣品位較低，且低溫段未利用。冷卻機廢氣溫度隨冷卻部位的不同而不同， 在100 450°C之間變化，余熱回收區域高于250°C的熱廢氣回收利用，低于250°C的熱廢氣被放散。第二余熱源的連續性難以保證，造成余熱源溫度波動。熱源連續性是余熱高效回收的必要條件，在燒結生產中由于設備短時間停機，燒結礦中斷，沒有有效的調控方法，造成余熱源溫度波動大，汽輪發電機組被迫解列停機。目前，國內大型鋼鐵公司利用余熱鍋爐回收燒結礦顯熱產生蒸汽進行發電，但僅回收40% 60%左右冷卻區的較高溫度熱廢氣余熱，余熱資源回收率較低。
發明內容
針對當前環冷機存在的問題，本發明提供一種燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置，目的是解決或改善當前環冷機工藝運行中存在的問題，有效提高熱廢氣品位，使熱廢氣可用率達到100%，減小熱廢氣溫度波動范圍，提高余熱鍋爐熱源穩定性，同時可還節約冷卻機占地面積。本發明采用的技術方案是一種燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置，包括由封閉墻體構成的環形冷卻換熱通道、加裝在該環形冷卻換熱通道下部的鼓吹冷卻介質的風箱、加裝在該環形冷卻換熱通道上部的收集熱廢氣的風罩，所述環形冷卻換熱通道內設置有甲、乙兩條相互纏繞的螺旋式燒結礦臺車運行軌道，甲軌道前半段位于乙軌道后半段上方，乙軌道前半段位于甲軌道后半段上方，甲、乙兩軌道各自從其入礦口開始，沿燒結礦運行方向所形成的半個圓形的冷卻換熱通道，均分為三個立體結構段，六個立體結構段的頂部風罩上均設置有廢氣出口，自入礦口開始依次是高溫段廢氣出口、中溫段廢氣出口和低溫段廢氣出口。上述技術方案，采用了兩臺燒結機配置一臺“旋冷機”的工藝方式，即兩臺燒結機生產的熱燒結礦同時從甲軌道入口和乙軌道入口裝入臺車進入環形冷卻換熱通道。燒結礦從甲軌道入口裝入臺車時，依次經過通道上層的甲軌道前半段和通道下層的甲軌道后半段，由甲軌道出礦口卸礦，之后臺車依次經外部軌道提升至乙軌道入口裝礦，重復工作。同樣，燒結礦從乙軌道入口裝入臺車時，依次經過通道上層的乙軌道前半段和通道下層的乙軌道后半段，由乙軌道出礦口卸礦，之后臺車經外部軌道提升至甲軌道入口裝礦，重復工作。與現有技術相比，本發明的優點是
(1)提升了熱廢氣溫度。根據場協同原理，旋冷機采用傾斜叉式移動逆向換熱方式，相比于環冷機的移動叉流換熱，使熱廢氣溫度由原來的100 450°C提升到260 470°C，提高了冷卻機換熱效率。(2)提高了余熱資源回收量。常規環冷機有50%左右的低品位熱廢氣被放散，而本發明由于提升了熱廢氣溫度，對常規環冷機中的放散余熱進行回收，使熱廢氣的可用率達到100%。收集的三段熱廢氣參數可滿足三進口雙壓余熱鍋爐的熱源要求。(3)減小冷卻機占地面積。新工藝采用兩臺燒結機配置一臺旋冷機的工藝方式，有效地減少了一臺環冷機的占地面積。(4)熱廢氣溫度波動小。兩臺燒結機生產的燒結礦，分別從兩個入口同時進入雙螺旋冷卻換熱裝置進行冷卻，把顯熱傳遞給熱廢氣，按溫度不同三段熱廢氣分高溫段、中溫段和低溫段，同溫度范圍的三段熱廢氣各自混合，減少了因短時停燒結機造成的燒結礦中斷對熱廢氣溫度的影響。
圖1為本發明結構示意圖。圖2為本發明雙螺旋軌道示意圖。圖3為利用本發明的余熱發電裝置示意圖。圖中甲軌道進礦口 1 ；乙低溫段廢氣出口 2 ；風箱3 ；乙中溫段廢氣出口 4 ；乙高溫段廢氣出口 5 ；乙軌道進礦口 6 ；乙軌道出礦口 7 ；甲低溫段廢氣出口 8 ；風罩9 ；墻體10 ；甲中溫段廢氣出口 11;甲高溫段廢氣出口 12;甲軌道出礦口 13;乙上低溫段軌道14;外部軌道15 ；乙上中溫段軌道16 ；乙上高溫段軌道17 ；甲下低溫段軌道18 ；甲下中溫段軌道19 ； 甲下高溫段軌道20 ；甲上低溫段軌道21 ；乙下低溫段軌道22 ；乙下中溫段軌道23 ；甲上中溫段軌道M ；乙下高溫段軌道25 ；甲上高溫段軌道沈；乙低溫段熱廢氣回收管路27 ；乙中溫段熱廢氣回收管路洲；乙高溫段熱廢氣回收管路四；甲低溫段熱廢氣回收管路30 ；甲中溫段熱廢氣回收管路31 ；甲高溫段熱廢氣回收管路32 ；冷灰斗33 ；凝汽補汽式汽輪機34 ； 發電機35 ；冷凝器36 ；凝結水泵37 ；除氧器38 ；低壓給水泵39 ；高壓給水泵40 ；凝結水加熱器41 ；低壓汽包42 ；低壓省煤器43 ；低壓蒸發器44 ；高壓省煤器45 ；高壓汽包46 ；高壓蒸發器47 ；高壓過熱器48 ；余熱鍋爐49 ；高溫段熱廢氣總管路50 ；中溫段熱廢氣總管路51 ；低溫段熱廢氣總管路52 ；余熱鍋爐排氣管路53。
具體實施例方式
以下結合實施例詳述本發明。本實施例以兩臺190m2燒結環冷機為例。參看圖1，由墻體10構成環形冷卻換熱通道，在該環形冷卻換熱通道下部安裝有鼓吹冷卻介質的風箱3，在該環形冷卻換熱通道上部安裝有收集熱廢氣的風罩9，墻體10用于密封，風罩9對冷卻后的熱廢氣分三段六部分進行回收，每一部分均設置廢氣出口，自入礦口開始依次是甲高溫段廢氣出口 12、甲中溫段廢氣出口 11和甲低溫段廢氣出口 8、乙高溫段廢氣出口 5、乙中溫段廢氣出口 4和乙低溫段廢氣出口 2。環形冷卻換熱通道內設置有甲、乙兩條相互纏繞的螺旋式燒結礦運行軌道，甲軌道前半段位于乙軌道后半段上方，乙軌道前半段位于甲軌道后半段上方。參看圖2，甲、乙兩軌道各自從其入礦口開始，沿燒結礦運行方向所形成的半個圓形的冷卻換熱通道，分別均分為三個立體結構段。六個立體結構段具體劃分如下
甲軌道高溫段，由甲上高溫段軌道26與乙下高溫段軌道25組成； 甲軌道中溫段，由甲上中溫段軌道24與乙下中溫段軌道23組成； 甲軌道低溫段，由甲上低溫段軌道21與乙下低溫段軌道22組成。乙軌道高溫段，由乙上高溫段軌道17和甲下高溫段軌道20組成； 乙軌道中溫段，由乙上中溫段軌道16和甲下中溫段軌道19組成； 乙軌道低溫段，由乙上低溫段軌道14和甲下低溫段軌道18組成。本實施例中，所述甲軌道出礦口 13與乙軌道入礦口 6之間、乙軌道出礦口 7與甲軌道入礦口 1之間分別連接有外部軌道15。燒結礦各臺車依次經由甲軌道進礦口 1裝入熱燒結礦經甲上高溫段軌道226、甲上中溫段軌道24、甲上低溫段軌道21、甲下高溫段軌道 20、甲下中溫段軌道19、甲下低溫段軌道18，然后由甲軌道出礦口 13處卸礦，之后各臺車經外部軌道提升至乙軌道入口 6處裝礦，重復工作。燒結礦各臺車依次經由乙軌道進礦口 6裝入熱燒結礦經乙上高溫段軌道17、乙上中溫段軌道16、乙上低溫段軌道14、乙下高溫段軌道25、乙下中溫段軌道23、乙下低溫段軌道22，然后由乙軌道出礦口 7處卸礦，之后各臺車經外部軌道提升至甲軌道入口 1處裝礦，
重復工作。燒結礦的各個換熱過程分述如下
甲軌道高溫段中，由循環風機升壓鼓入環形冷卻換熱通道的130°C廢氣，先冷卻乙下高溫段軌道25上臺車中的燒結礦，再與甲上高溫段軌道26上臺車中的燒結礦換熱；乙軌道高溫段中，由循環風機升壓鼓入環形冷卻換熱通道的130°C廢氣，先冷卻甲下高溫段軌道20 上臺車中的燒結礦，再與乙上高溫段軌道17上臺車中的燒結礦換熱，經風罩9收集的甲、乙兩個高溫段均得到470°C左右的熱廢氣。甲軌道中溫段中，由循環風機升壓鼓入環形冷卻換熱通道的130°C廢氣，先冷卻乙下中溫段軌道23上臺車中的燒結礦，再與甲上中溫段軌道24上臺車中的燒結礦換熱；乙軌道中溫段中，由循環風機升壓鼓入環形冷卻換熱通道的130°C廢氣，先冷卻甲下 中溫段軌道 19上臺車中的燒結礦，再與乙上中溫段軌道16上臺車中的燒結礦換熱，經風罩9收集的甲、 乙兩個中溫段均得到380°C左右的熱廢氣。甲軌道低溫段中，由補風口補入冷風后由循環風機升壓鼓入環形冷卻換熱通道的 60°C廢氣，先冷卻乙下低溫段軌道22上臺車中的燒結礦，再與甲上低溫段軌道21上臺車中的燒結礦換熱；乙軌道低溫段中，由補風口補入冷風后由循環風機升壓鼓入環形冷卻換熱通道的60°C廢氣，先冷卻甲下低溫段軌道18上臺車中的燒結礦，再與乙上低溫段軌道14上臺車中的燒結礦換熱，經風罩9收集的甲、乙兩個低溫段均得到260°C左右的熱廢氣。
參看圖3，在余熱發電工藝中，由甲高溫段熱廢氣回收管路32引出的甲高溫段熱廢氣，與乙高溫段熱廢氣回收管路29引出的乙高溫段熱廢氣溫度基本相同，混合后經高溫段熱廢氣總管路50進入三進口余熱鍋爐49 ；由甲中溫段熱廢氣回收管路31引出的甲中溫段熱廢氣，與乙中溫段熱廢氣回收管路28引出的乙中溫段熱廢氣溫度基本相同，混合后經中溫段熱廢氣總管路51進入三進口余熱鍋爐49 ；由甲低溫段熱廢氣回收管路30引出的甲低溫段熱廢氣，與乙低溫段熱廢氣回收管路27引出的乙低溫段熱廢氣溫度基本相同，混合后低溫段熱廢氣總管路52進入三進口余熱鍋爐49，三段廢氣放熱后混合從余熱鍋爐排氣管路53送往循環風機。本工藝流程一體化回 收兩臺燒結機生產的燒結礦余熱，余熱資源回收率接近90%， 回收區域由50%提高到100%，噸礦余熱發電指標由16-18kWh/t提高到26-28kWh/t。
權利要求
1.一種燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置，包括由封閉墻體構成的環形冷卻換熱通道、力口裝在該環形冷卻換熱通道下部的鼓吹冷卻介質的風箱、加裝在該環形冷卻換熱通道上部的收集熱廢氣的風罩，其特征在于，所述環形冷卻換熱通道內設置有甲、乙兩條相互纏繞的螺旋式燒結礦臺車運行軌道，甲軌道前半段位于乙軌道后半段上方，乙軌道前半段位于甲軌道后半段上方，甲、乙兩軌道各自從其入礦口開始，沿燒結礦運行方向所形成的半個圓形的冷卻換熱通道，均分為三個立體結構段，六個立體結構段的頂部風罩上均設置有廢氣出口， 自入礦口開始依次是高溫段廢氣出口、中溫段廢氣出口和低溫段廢氣出口。
2.根據權利要求1所述的燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置，其特征在于，所述甲軌道出礦口與乙軌道入礦口之間、乙軌道出礦口與甲軌道入礦口之間分別連接有外部軌道。
全文摘要
本發明涉及燒結加熱設備，具體是一種燒結礦雙螺旋式冷卻換熱裝置。包括環形冷卻換熱通道、鼓吹冷卻介質的風箱、收集熱廢氣的風罩，該環形冷卻換熱通道內設置有甲、乙兩條相互纏繞的螺旋式燒結礦臺車運行軌道，甲軌道前半段位于乙軌道后半段上方，乙軌道前半段位于甲軌道后半段上方，甲、乙兩軌道各自從其入礦口開始，沿燒結礦運行方向的半個圓形的冷卻換熱通道，均分為三個立體結構段，六個立體結構段的頂部風罩上均設置有廢氣出口，自入礦口開始依次是高溫段廢氣出口、中溫段廢氣出口和低溫段廢氣出口。本發明可有效提高熱廢氣品位，使熱廢氣可用率達到100%，可減小熱廢氣溫度波動范圍，提高余熱鍋爐熱源穩定性，還可節約冷卻機占地面積。
文檔編號F27D17/00GK102278892SQ20111015241
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者周衡, 崔健, 張戈, 張玉柱, 梁文龍, 武攀飛, 牛家龍, 禹燕飛, 趙斌, 陳開慶 申請人:河北聯合大學