一種轉底爐聯合余熱回收系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種轉底爐聯合余熱回收系統，包括與轉底爐頂端連接的沉降室和與轉底爐底端連接的DRI冷卻爐，所述沉降室通過沉降管與余熱鍋爐連接，余熱鍋爐內的煙氣進入空氣換熱器中，空氣換熱器中的煙氣經布袋除塵器進入引風機中，引風機的煙氣進入排煙煙囪；排煙煙囪通過管道與高壓風機連接，在高壓風機與排煙煙囪之間的管道上依次設有氧檢測裝置、氧處理裝置和補氣裝置，高壓風機吸入的冷卻風進入DRI冷卻爐的冷卻風環道，穿過風道與DRI冷卻爐內的熱料進行換熱，換熱后的氣體通過管道進入沉降室。本實用新型同時實現了對轉底爐工藝產生的高溫煙氣和熱料進行余熱回收，凈化后的部分低溫煙氣可自循環，作為冷卻介質，送入熱DRI冷卻爐中，對熱料進行換熱降溫，運行成本低。
【專利說明】
一種轉底爐聯合余熱回收系統
技術領域
[0001]本發明涉及轉底爐聯合余熱回收系統，屬于機械設備領域。
【背景技術】
[0002]轉底爐(Rotary Hearth Furnace)工藝可以用來預還原鐵礦石，也可以處理冶金廠產生的粉塵，以及其它含鐵、鉻、鋅的冶金廢棄物等。轉底爐以內配碳球團或團塊為原料，在1250?1350 °C高溫環境下，含碳球團中的金屬氧化物被碳快速還原，生成金屬化球團。轉底爐工藝生產的預還原爐料排料溫度一般在100tC左右，由螺旋出料機推出爐外。轉底爐工藝同時還產生高溫煙氣，其帶走了轉底爐?50%的熱量，出爐煙氣溫度一般在IlOOcC左右，且煙氣量較大，顯熱含量高。由于轉底爐的高溫煙氣和高溫物料都帶走了較多的能量，從降低轉底爐工藝能耗角度考慮，實現充分有效的回收兩部分的能量，將對轉底爐工藝的節能降耗有重要的發展意義。
[0003]現階段對于轉底爐余熱回收，過多集中于對高溫煙氣的凈化與余熱回收方面，以期降低轉底爐能耗消耗指標，如專利CN 202361822U，CN 103063044A，CN 105135898A等所述，主要通過余熱鍋爐回收煙氣熱量，產生高溫蒸汽，并利用汽輪機發電。在此基礎上考慮對轉底爐熱料進行回收的方案，較多局限于傳統的臥式圓筒冷卻器，由于綜合回收熱效率低，工序能耗較高，設備占地和投資大，難以滿足節能降耗的低碳環保的生產目標要求。
[0004]考慮轉底爐生產的熱料需要防止二次氧化，并且排料溫度較高，余熱回收價值高，對比目前成熟的干熄焦工藝，有技術人員提出以氮氣作為冷卻風介質，在立式逆流冷卻器中實現換熱，經過除塵，高溫氮氣在余熱鍋爐中進行換熱，產生的高溫蒸汽，用汽輪機進行發電回收能量，氮氣循環利用，如專利CN 102183154A所述。在該技術路線下，需要為熱料實施氮氣冷卻換熱，另新增設置一次除塵、余熱鍋爐及汽輪機發電系統，以及二次除塵設施，設備投資高，回收成本高。
[0005]目前關于轉底爐余熱回收主要集中在對高溫煙氣的能量回收方面:利用余熱鍋爐回收煙氣熱量，產生高溫蒸汽，用汽輪機發電的方式回收熱量。轉底爐熱料可以通過臥式圓筒冷卻器進行余熱回收，但臥式圓筒冷卻器熱回收效率較低，且占地和投資較大，實用效果較差，難以實現提高轉底爐的綜合熱效率和降低工序能耗的目標要求。
[0006]在對高溫煙氣的能量回收的基礎上，借鑒干熄焦工藝技術路線特點一一以氮氣作為冷卻風介質，在立式逆流冷卻器中實現對熱料的換熱，經過除塵，高溫氮氣在余熱鍋爐中進行換熱，產生的高溫蒸汽，用汽輪機進行發電回收能量，氮氣循環利用；以期對熱料進行能量回收，盡管工藝路線較為成熟，對余熱利用程度較高，但兩套除塵、凈化及余熱鍋爐換熱系統投資較大，且氮氣生產投入成本高，經濟性較差。
【發明內容】
[0007]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種轉底爐聯合余熱回收系統，同時實現了對轉底爐工藝產生的高溫煙氣和熱料進行余熱回收，凈化后的部分低溫煙氣可自循環，作為冷卻介質，送入熱DRI冷卻爐中，對熱料進行換熱降溫，冷卻介質來源方便，運行成本低。
[0008]技術方案:為解決上述技術問題，本發明的一種轉底爐聯合余熱回收系統，包括與轉底爐頂端連接的沉降室和與轉底爐底端連接的DRI冷卻爐，所述沉降室通過沉降管與余熱鍋爐連接，余熱鍋爐內的煙氣進入空氣換熱器中，空氣換熱器中的煙氣經布袋除塵器進入引風機中，引風機的煙氣進入排煙煙囪；排煙煙囪通過管道與高壓風機連接，在高壓風機與排煙煙囪之間的管道上依次設有氧檢測裝置、氧處理裝置和補氣裝置，高壓風機吸入的冷卻風進入DRI冷卻爐的底端，與DRI冷卻爐內的熱料進行換熱，換熱的氣體通過管道進入?/L降室。
[0009]作為優選，所述余熱鍋爐內換熱后的水蒸氣送入汽輪機中，汽輪機中冷卻的水進入冷疑器中，冷凝器通過動力栗將冷凝水送入余熱鍋爐中。
[0010]作為優選，所述氧處理裝置與高壓風機之間設有第一電磁閥，補氣裝置與高壓風機之間設有第二電磁閥，第一電磁閥與第二電磁閥與控制器連接，通過控制器控制第一電磁閥和第二電磁閥，使得高壓風機吸入的氣體氧含量要求控制在2%以下；當氧含量超過5%時，通過第一電磁閥連接的氧處理裝置對冷卻氣進行燃燒、再換熱冷卻(換熱后溫度<130°C )，以期實現降低氣體的氧含量目的；當氧含量介于2?5%時，通過第二電磁閥連接的補氣裝置，從外部氮氣管網輸入氮氣，實現稀釋冷卻氣中氧含量，同時實現調整總壓力的目的。
[0011]作為優選，所述DRI冷卻爐包括進料口、與進料口連接的下料段和冷卻段，所述冷卻段的側上方設有與排風環道相通的排風管，實現換熱后熱氣通過排風管能夠進入沉降室，冷卻段內設有冷料床，冷料床通過支撐裝置支撐，冷卻段的下端設有冷卻風進入的進風口 ；熱料通過進料口進入冷卻段，落入到冷料床上，在冷料床上的熱料進一步熱交換后從排料口排出，在熱料下落的過程中，冷卻風自下向上與熱料進行熱交換后通過排風管排出。
[0012]作為優選，所述冷卻床為類柵欄式篦板鋼結構，材質特點為耐熱耐磨;柵欄式篦板便于氮氣自下而上運行;冷卻效果好，后續冷料排料設備選型成本低，便于冷料的輸送。
[0013]循環冷卻煙氣中氧含量要求控制在2%以下，以避免冷卻氣中氧含量過高，在DRI冷卻爐中對熱DRI造成二次氧化，使DRI中金屬鐵重新生成FeO，降低了 DRI金屬化率，并對后續DRI的熔煉工藝能耗造成影響，增加了熔煉系統的焦炭耗量和電耗。當氧含量較高時，可通過第一電磁閥連接的氧處理裝置對冷卻氣進行燃燒、再換熱冷卻(換熱后溫度<130°C)，以期實現降低氣體的氧含量目的；當氧含量介于2?5%時，可通過第二電磁閥連接的補氣裝置，從外部氮氣管網輸入氮氣，實現稀釋冷卻氣中氧含量，同時實現調整總壓力的目的。
[0014]1000°C左右的熱DRI料在冷卻裝置中自上而下運行，冷卻用煙氣自下而上運行，在冷卻床上進行強制換熱，冷卻床為類柵欄式篦板鋼結構，材質特點為耐熱耐磨;柵欄式篦板便于氮氣自下而上運行；由于冷卻效果好，后續冷料排料設備選型成本較低，便于冷料的輸送。
[0015]有益效果:本發明的轉底爐聯合余熱回收系統，具有以下優點:
[0016](I)同時實現了對轉底爐工藝產生的高溫煙氣和熱料進行余熱回收，凈化后的部分低溫煙氣可自循環，作為冷卻介質，送入熱DRI冷卻爐中，對熱料進行換熱降溫，冷卻介質來源方便，運行成本低；
[0017](2)在熱DRI冷卻爐對熱料進行換熱的低溫循環煙氣，通過管路并入轉底爐主煙道與沉降室入口的聯通管中，利用轉底爐主煙道高溫煙氣的一次除塵、二次除塵、布袋除塵器進行凈化，減少了單獨利用氮氣循環冷卻情況下的除塵、凈化設備投資；
[0018](3)在熱DRI冷卻爐對熱料進行換熱的低溫循環煙氣，并入轉底爐主煙道與沉降室入口的聯通管中，利用轉底爐主煙道高溫煙氣的余熱鍋爐和汽輪機發電設施，減少了單獨利用氮氣循環冷卻情況下的余熱回收和發電、并網設備的投資；
[0019](4)在熱DRI冷卻爐對熱料進行換熱的低溫循環煙氣，由煙氣流量調節裝置控制流量，以滿足冷卻爐對低溫循環煙氣冷卻強度要求;通過對煙氣殘氧分析和氧處理裝置，可有效避免了低溫煙氣中殘氧對熱料的二次氧化；
[0020](5)在煙氣量較不穩定時，通過補氮和調壓裝置與外部氮氣管網連接，輸入氮氣冷卻熱DRI冷卻爐中的熱料，并在與主煙道相連的高溫煙氣除塵、凈化及余熱回收發電設施中實施除塵、凈化和余熱發電。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的原理不意圖。
[0022]圖2為本發明的結構不意圖。
[0023]圖3為DRI冷卻爐的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1至圖3所示，本發明的一種轉底爐聯合余熱回收系統，包括與轉底爐I頂端連接的沉降室3和與轉底爐I底端連接的DRI冷卻爐2，所述沉降室3通過沉降管4與余熱鍋爐5連接，余熱鍋爐5內的煙氣進入空氣換熱器6中，空氣換熱器6中的煙氣進過布袋除塵器7進入引風機8中，引風機8的煙氣進入排煙煙囪9;排煙煙囪通過管道與高壓風機12連接，在高壓風機12與排煙煙囪9之間的管道上依次設有氧檢測裝置、氧處理裝置10和補氣裝置11，高壓風機12吸入的冷卻風進入DRI冷卻爐2的底端，與DRI冷卻爐2內的熱料進行換熱，換熱的氣體通過管道進入沉降室3。
[0025]在本發明中，所述余熱鍋爐5內換熱后的水蒸氣送入汽輪機5-1中，汽輪機5-1與發電機組5-2連接，汽輪機5-1中冷卻的水進入冷疑器5-3中，冷疑器5-3中的冷凝水進入冷凝塔5-5中，冷凝塔5-5通過冷卻栗5-6將冷凝水送入到冷凝器5-3中，冷凝器5-3通過動力栗5-4將冷凝水送入余熱鍋爐5中。
[0026]在本發明中，所述氧處理裝置10與高壓風機12之間設有第一電磁閥，補氣裝置11與高壓風機12之間設有第二電磁閥，第一電磁閥與第二電磁閥與控制器連接，通過控制器控制第一電磁閥和第二電磁閥，使得高壓風機12吸入的氣體氧含量在2%以下；當氧含量超過5%時，通過第一電磁閥連接的氧處理裝置對冷卻氣進行燃燒、再換熱冷卻；當氧含量介于2?5%時，通過第二電磁閥連接的補氣裝置，從外部氮氣管網輸入氮氣將氧進行稀釋。
[0027]在本發明中，所述DRI冷卻爐包括進料口21、與進料口 21連接的下料段和冷卻段，所述冷卻段的側方設有與排風環道24相通的排風管，換熱后熱氣通過排風管進入沉降室3，冷卻段內設有冷料床23，冷卻床23為類柵欄式篦板鋼結構，冷料床23通過支撐裝置支撐，冷卻段的下端設有冷卻風進入的進風口 ；熱料通過進料口進入冷卻段，落入到冷料床23上，在冷料床上的熱料進一步熱交換后從排料口 22排出，在熱料下落的過程中，冷卻風自下向上與熱料進行熱交換后通過排風管排出。
[0028]本發明在使用時，轉底爐I中的高溫煙氣通過管道進入沉降室3，經過沉降管4后進入余熱鍋爐5中，與余熱鍋爐5中的循環水換熱，在余熱鍋爐5中產生水蒸氣，水蒸氣進入汽輪機中發電，余熱鍋爐5中換熱后的高溫煙氣進入控制換熱器，對空氣換熱器6中的冷助燃空氣加熱成熱助燃空氣，使得高溫煙氣的溫度降至160°C以下，煙氣進過布袋除塵器7除塵后進入排煙煙囪9，排煙煙囪9中的煙氣一部分經過管道通過高壓風機12進入DRI冷卻爐2對熱料進行換熱，換熱后的氣體通過管道進入沉降室3。
[0029]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種轉底爐聯合余熱回收系統，其特征在于:包括與轉底爐頂端連接的沉降室和與轉底爐底端連接的DRI冷卻爐，所述沉降室通過沉降管與余熱鍋爐連接，余熱鍋爐內的煙氣進入空氣換熱器中，空氣換熱器中的煙氣經布袋除塵器進入引風機中，引風機的煙氣進入排煙煙囪；排煙煙囪通過管道與高壓風機連接，在高壓風機與排煙煙囪之間的管道上依次設有氧檢測裝置、氧處理裝置和補氣裝置，高壓風機吸入的冷卻風進入DRI冷卻爐的底端，與DRI冷卻爐內的熱料進行換熱，換熱的氣體通過管道進入沉降室。2.根據權利要求1所述的轉底爐聯合余熱回收系統，其特征在于:所述余熱鍋爐內換熱后的水蒸氣送入汽輪機中，汽輪機中冷卻的水進入冷疑器中，冷凝器通過動力栗將冷凝水送入余熱鍋爐中。3.根據權利要求1所述的轉底爐聯合余熱回收系統，其特征在于:所述氧處理裝置與高壓風機之間設有第一電磁閥，補氣裝置與高壓風機之間設有第二電磁閥，第一電磁閥與第二電磁閥與控制器連接，通過控制器控制第一電磁閥和第二電磁閥，使得高壓風機吸入的氣體氧含量要求控制在2%以下；當氧含量超過5%時，通過第一電磁閥連接的氧處理裝置對冷卻氣進行燃燒、再換熱冷卻；當氧含量介于2?5%時，通過第二電磁閥連接的補氣裝置，從外部氮氣管網輸入氮氣。4.根據權利要求1所述的轉底爐聯合余熱回收系統，其特征在于:所述DRI冷卻爐包括進料口、與進料口連接的下料段和冷卻段，所述冷卻段的側上方設有與排風環道相通的排風管，實現換熱后熱氣通過排風管能夠進入沉降室，冷卻段內設有冷料床，冷料床通過支撐裝置支撐，冷卻段的下端設有冷卻風進入的進風口；熱料通過進料口進入冷卻段，落入到冷料床上，在冷料床上的熱料進一步熱交換后從排料口排出，在熱料下落的過程中，冷卻風自下向上與熱料進行熱交換后通過排風管排出。5.根據權利要求4所述的轉底爐聯合余熱回收系統，其特征在于:所述冷卻床為類柵欄式篦板鋼結構。
【文檔編號】F27D19/00GK205642033SQ201620358676
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】汪朋, 王敏花, 黃強
【申請人】江蘇省冶金設計院有限公司