本發(fā)明涉及燒結(jié)礦余熱回收及利用技術(shù)領域,尤其涉及一種用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
主抽風機是燒結(jié)廠的最大耗能設備,其用電量約為全廠設備總用電量的30%;以265m2燒結(jié)機(95%作業(yè)率)為例,其配套的主抽風機功率為8000kW,全年約耗電56630MWh,按0.547元/kWh計算,每年需交電費3098萬元。
燒結(jié)礦溫度約700~750℃,供應高爐的是冷礦,環(huán)冷機與帶冷機因設備結(jié)構(gòu)特點,只能回收約30%的廢氣熱量;采用豎式冷卻窯(豎冷窯)設備能夠提高熱量回收率,因此目前很多科研單位和企業(yè)采用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱。如專利號為201310127744.5的《燒結(jié)礦爐式冷卻裝置》、專利號為93117175.X的《豎式燒結(jié)礦冷卻機》、專利號為201310672967.X的《燒結(jié)礦用豎式冷卻及余熱回收爐》等等,且已有1套豎冷窯設備在天津天豐鋼鐵投產(chǎn)運行,余熱回收率大大提高。
采用蒸汽鍋爐回收高溫廢氣是目前的常規(guī)做法,將蒸汽并入熱力管網(wǎng)及利用蒸汽拖動汽輪機發(fā)電并入電網(wǎng)也是目前較為常用的能源轉(zhuǎn)化方式。如專利號為201520756682.9的《燒結(jié)礦顯熱回收裝置》、專利號為201610150596.2的《一種用于燒結(jié)礦冷卻及顯熱高效回收利用系統(tǒng)》、專利號為201310127764.2的《一種帶礦篩的燒結(jié)礦余熱高效回收發(fā)電工藝及設備》均采用了豎冷窯+余熱鍋爐+汽輪機的方式。上述工藝路線的終點均為汽輪機發(fā)電并網(wǎng),而燒結(jié)主抽風機需要自電網(wǎng)取電,在汽輪機發(fā)電時機械能轉(zhuǎn)換為電能及燒結(jié)主抽風機取電時電能轉(zhuǎn)換為機械能的兩次能量轉(zhuǎn)換過程中,必須存在能量損失,而且由于用電量巨大,該能量損失所造成的能源浪費及對應的資金浪費也是很驚人的。
豎冷窯的密封性決定廢氣回收率,而其漏風點主要是上料及出料系統(tǒng)。國內(nèi)目前采用的豎冷窯上料方式有:斜橋+傘狀布料形式(專利號201511002240.6,《多角多面多層360度送風燒結(jié)礦冷卻塔》);鏈板輸送機+旋轉(zhuǎn)布料形式(專利號201320185479.1,《一種燒結(jié)礦爐式冷卻換熱裝置》;專利號201520756682.9,《燒結(jié)礦顯熱回收裝置》);與燒結(jié)機出料端直連+鐘式/傘狀布料形式(專利號201310127744.5,《燒結(jié)礦爐式冷卻裝置》;專利號93117175.X,《豎式燒結(jié)礦冷卻機》;專利號201310672967.X,《燒結(jié)礦用豎式冷卻及余熱回收爐》);其中斜橋上料為間斷作業(yè),單斗傾翻,但窯頂上部密封性不如鏈板連續(xù)作業(yè)、頭部滾動卸料的效果好。與燒結(jié)機出料端直連的上料方式對前道工序的燒結(jié)機和豎窯的高度布置有很大的局限性。
目前豎冷窯常采用的卸料方式有:星型卸料機(專利號201220491407.5,《一種高效熱量回收型燒結(jié)礦冷卻系統(tǒng)》;專利號201610150596.2,《一種用于燒結(jié)礦冷卻及顯熱高效回收利用系統(tǒng)》;專利號200910074513.6,《一種可高效回收燒結(jié)礦顯熱的立式燒結(jié)礦冷卻機》);電振給料器(專利號93117175.X,《豎式燒結(jié)礦冷卻機》);電振定量排料器+旋轉(zhuǎn)排料閥(專利號201320185290.2,《燒結(jié)礦冷卻爐的卸料裝置》)、(專利號201520756682.9《燒結(jié)礦顯熱回收裝置》)。由于入豎冷窯的燒結(jié)礦對粒度有要求,不能太小,星型/旋轉(zhuǎn)卸料設備雖然密封性好,但有因物料擠壓使顆粒料卡入設備間隙,影響正常運行的情況發(fā)生,比較而言電振給料器不存在碎料狀況,但密封料柱要考慮合適的高度。
豎冷窯熱量回收熱率的高低與固氣換熱情況有關,布料及布風方式是關鍵。國內(nèi)目前采用的豎冷窯布料方式有:旋轉(zhuǎn)布料(專利號201520756682.9,《燒結(jié)礦顯熱回收裝置》;專利號201310127797.7,《燒結(jié)礦冷卻爐旋轉(zhuǎn)給料裝置》);立式螺旋給料機、鐘式布料(專利號201320185480.4,《一種燒結(jié)礦冷卻爐懸掛式布料器》;專利號93117175.X,《豎式燒結(jié)礦冷卻機》;專利號201511002240.6,《多角多面多層360度送風燒結(jié)礦冷卻塔》;專利號201320814396.4,《燒結(jié)礦用豎式冷卻及余熱回收爐的加料裝置》)等。采用的布風方式有:設多個風室周邊送風(專利號201310128026.X,《一種燒結(jié)礦冷卻爐》);中心送風(專利號201320814379.0,《燒結(jié)礦用豎式冷卻及余熱回收爐的送冷風裝置》),中心(多層傘形)與周邊(風環(huán))相送風結(jié)合(專利號201520756682.9,《燒結(jié)礦顯熱回收裝置》);百葉窗通風格(專利號201511002240.6,《多角多面多層360度送風燒結(jié)礦冷卻塔》);多臺風機圓周布置(專利號200910074513.6,《一種可高效回收燒結(jié)礦顯熱的立式燒結(jié)礦冷卻機》)、(專利號93117175.X,《豎式燒結(jié)礦冷卻機》)等?,F(xiàn)有的布料設備使大顆料邊緣分布,通過改變物料堆積角來改善分布情況,并不能做到物料在窯橫截面上的均勻分布。送風方式采用周邊與中心相結(jié)合的形式適合大尺寸截面的豎窯,能夠保證冷風與物料均勻且充分地接觸。
綜上所述,現(xiàn)有豎冷窯普遍存在密封性差、物料分布不均勻等問題,導致現(xiàn)場環(huán)境差,出料溫度高,回收廢氣溫度低,直接影響了出料輸送設備的運行及熱量回收率和熱值,其后果是所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益不佳,且設備維護費用高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝方法及系統(tǒng),采用新型豎冷窯冷卻燒結(jié)礦,可最大限度地提高燒結(jié)礦的余熱回收率,改善生產(chǎn)環(huán)境;豎冷窯產(chǎn)生的廢氣通過余熱鍋爐生成蒸汽送汽輪機,汽輪機產(chǎn)生的機械能直接拖動燒結(jié)主抽風機運行,并通過同步電機實現(xiàn)汽輪機發(fā)電與電網(wǎng)電能的互補,保證燒結(jié)主抽風機的正常運轉(zhuǎn);由豎冷窯、余熱鍋爐、汽輪機和燒結(jié)主抽風機構(gòu)成的完整的燒結(jié)廠能量利用工藝系統(tǒng),由汽輪機直接向主抽風機提供動力,減少向電網(wǎng)取電,并可避免常規(guī)技術(shù)中汽輪機發(fā)電并入電網(wǎng)、燒結(jié)主抽風機自電網(wǎng)取電時機械能轉(zhuǎn)換為電能,電能再轉(zhuǎn)換為機械能所造成的二次效率損失,對節(jié)能創(chuàng)效意義重大。
為了達到上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝方法,包括如下步驟:
1)燒結(jié)機生產(chǎn)的700℃以上的熱燒結(jié)礦經(jīng)單輥破碎機破碎后落入溜槽,由電振給料機一給至鏈斗輸送機,然后提升送入豎冷窯;豎冷窯的上部設旋轉(zhuǎn)布料器和分配器,分配器由沿豎冷窯圓周均布的多個下料溜槽組成;燒結(jié)礦從鏈斗輸送機頭部卸料,通過受料溜槽進入旋轉(zhuǎn)布料器,旋轉(zhuǎn)布料器沿分配器圓周布料,下料溜槽用于下料緩沖并將熱燒結(jié)礦均布在豎冷窯橫截面上;豎冷窯內(nèi)的冷風由鼓風機提供,冷風在設于豎冷窯下部的中心風道出風口及環(huán)形風道出風口出風,保證冷風在豎冷窯內(nèi)分布的均勻性;
2)在豎冷窯中,燒結(jié)礦與冷空氣進行逆流換熱,冷卻后溫度<135℃的燒結(jié)礦由窯底均布的多個出料溜槽及電振給料機二卸至帶式輸送機上外運;窯內(nèi)586℃以上的廢氣由窯頂排入重力除塵器進行一次除塵,除塵后的廢氣通過管道引入余熱鍋爐;
3)在余熱鍋爐內(nèi),廢氣與水進行熱交換,生成的過熱蒸汽送至汽輪機;換熱后的低溫廢氣進入布袋除塵器進行二次除塵,沉降后的粉塵連同重力除塵器和余熱鍋爐收集的粉塵一起由鏈板輸送機集中外運;廢氣經(jīng)除塵凈化達標后,由引風機送往煙囪外排;
4)汽輪機將過熱蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能,驅(qū)動變速離合器轉(zhuǎn)動并帶動同步電機運轉(zhuǎn),同步電機帶動燒結(jié)主抽風機的葉片旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)燒結(jié)主抽風機的運轉(zhuǎn);當汽輪機能力富余時,同步電機剩余電能并入電網(wǎng)使用;當汽輪機能力不足時,同步電機自電網(wǎng)取電供燒結(jié)主抽風機使用,并保證燒結(jié)主抽風機正常運轉(zhuǎn);
5)拖動汽輪機后的冷卻蒸汽進入余熱鍋爐內(nèi)實現(xiàn)循環(huán)利用;首先由冷凝器冷凝,凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送至除鹽水箱,經(jīng)低壓給水泵依次送入加熱器、除氧器中加熱、除氧后送至給水汽包,再經(jīng)蒸發(fā)器和過熱器后產(chǎn)生過熱蒸汽送往汽輪機。
所述旋轉(zhuǎn)布料器、鼓風機、電振給料機一、電振給料機二的驅(qū)動裝置均為變頻控制,保證豎冷窯內(nèi)料面的穩(wěn)定性及熱燒結(jié)礦冷卻的充分性及均勻性。
用于實現(xiàn)所述工藝方法的用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝系統(tǒng),包括按照工藝路線依次連接的豎冷窯、重力除塵器、余熱鍋爐、汽輪機、變速離合器、同步電機和燒結(jié)主抽風機;所述豎冷窯頂部的熱燒結(jié)礦進料口上方設受料溜槽,燒結(jié)機后的單輥破碎機通過溜槽、電振給料機一和鏈斗輸送機連接受料溜槽;受料溜槽的底部通過旋轉(zhuǎn)布料器連接分配器,旋轉(zhuǎn)布料器由布料器本體、旋轉(zhuǎn)布料槽和驅(qū)動電機組成,旋轉(zhuǎn)布料槽在布料器本體內(nèi)傾斜設置,其頂部位于布料器本體頂部邊沿并與驅(qū)動電機連接傳動,底部位于分配器上方中部位置,在驅(qū)動電機帶動下旋轉(zhuǎn)布料槽繞豎冷窯中軸線轉(zhuǎn)動;分配器由上部筒體和下部多個沿周向均布的下料溜槽組成,下料溜槽為向下擴大的錐形結(jié)構(gòu),其出料端設在豎冷窯的上部空間;豎冷窯的下部設中心風道出風口和環(huán)形風道出風口,環(huán)形風道出風口沿豎冷窯的外側(cè)邊緣設置多個,中心風道和環(huán)形風道分別通過風管連接鼓風機;豎冷窯底部設有多個沿圓周方向均布的出料溜槽,出料溜槽底部連接帶式輸送機;豎冷窯的頂部廢氣出口連接重力除塵器,重力除塵器后的高溫廢氣管道連接余熱鍋爐中的蒸發(fā)器,低溫廢氣管道通過布袋除塵器和引風機連接煙囪。
所述重力除塵器、布袋除塵器和余熱鍋爐的粉塵出口分別連接鏈板輸送機。
所述余熱鍋爐中設有蒸發(fā)器、過熱器、冷凝器、加熱器和除氧器,所述蒸發(fā)器通過過熱器連接汽輪機的過熱蒸汽入口;汽輪機的冷卻蒸汽出口連接冷凝器,冷凝器通過凝結(jié)水泵連接除鹽水箱,除鹽水箱通過給水泵連接加熱器和除氧器,除氧器后的過熱蒸汽管道通過給水汽包連接蒸發(fā)器。
所述溜槽、受料溜槽、旋轉(zhuǎn)布料槽、分配器、出料溜槽的本體由鍋爐鋼板或耐熱不銹鋼制成,根據(jù)需要設或不設內(nèi)襯,內(nèi)襯由高耐磨錳合金鋼板或耐火材料制成。
所述豎冷窯自環(huán)形風道出風口以上的內(nèi)壁設襯層,襯層由內(nèi)層工作層和外層保溫層組成,內(nèi)層工作層由耐火磚砌筑,外層保溫層耐火噴涂料形成,襯層由托磚環(huán)承托。
所述鏈斗輸送機設密封保溫罩。
所述驅(qū)動電機包括對稱設置在布料器本體頂部邊沿的2臺電機,布料器本體頂部邊沿設齒圈,齒圈在電機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動,并與設在旋轉(zhuǎn)布料槽頂部的齒輪嚙合傳動,帶動旋轉(zhuǎn)布料槽沿布料器本體頂部邊沿移動并實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)布料槽繞豎冷窯中心軸線的轉(zhuǎn)動。
所述下料溜槽和出料溜槽的數(shù)量均為6個。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
1)采用新型豎冷窯冷卻燒結(jié)礦,可實現(xiàn)物料顆粒在窯內(nèi)的均勻分布,且窯內(nèi)料面穩(wěn)定性好,熱礦冷卻充分、均勻,最大限度地提高了燒結(jié)礦的余熱回收率,且整體密封性好,可以改善生產(chǎn)環(huán)境;
2)豎冷窯產(chǎn)生的廢氣通過余熱鍋爐生成蒸汽送汽輪機,汽輪機產(chǎn)生的機械能直接拖動燒結(jié)主抽風機運行,通過同步電機實現(xiàn)汽輪機發(fā)電與電網(wǎng)電能的互補,保證燒結(jié)主抽風機的正常運轉(zhuǎn);其原理獨特、結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙、操作方式靈活;
3)由豎冷窯、余熱鍋爐、汽輪機和燒結(jié)主抽風機構(gòu)成的完整的燒結(jié)廠能量利用工藝系統(tǒng),由汽輪機直接向主抽風機提供動力,減少向電網(wǎng)取電,并可避免常規(guī)技術(shù)中汽輪機發(fā)電并入電網(wǎng)、燒結(jié)主抽風機自電網(wǎng)取電時機械能轉(zhuǎn)換為電能,電能再轉(zhuǎn)換為機械能所造成的二次效率損失,對節(jié)能創(chuàng)效意義重大。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述的用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明所述豎冷窯的立面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的局部放大圖。
圖4是分配器的俯視圖。
圖中:1.燒結(jié)機 2.單輥破碎機 3.溜槽 4.電振給料機一 5.鏈斗輸送機 6.受料溜槽 7.旋轉(zhuǎn)布料器 71.布料槽本體 72.旋轉(zhuǎn)布料槽 73.驅(qū)動電機 8.分配器 81.筒體 82.下料溜槽 9.豎冷窯 91.中心風道出風口 92.環(huán)形風道出風口 93.耐火磚 10.出料溜槽 11.電振給料機二 12.帶式輸送機 13.重力除塵器 14.余熱鍋爐 15.鏈板輸送機 16.煙囪
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明:
如圖1所示,本發(fā)明所述用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝方法,包括如下步驟:
1)燒結(jié)機1生產(chǎn)的700℃以上的熱燒結(jié)礦經(jīng)單輥破碎機2破碎后落入溜槽3,由電振給料機一4給至鏈斗輸送機5,然后提升送入豎冷窯9;豎冷窯9的上部設旋轉(zhuǎn)布料器7和分配器8,分配器8由沿豎冷窯9圓周均布的多個下料溜槽82組成;燒結(jié)礦從鏈斗輸送機5頭部卸料,通過受料溜槽6進入旋轉(zhuǎn)布料器7,旋轉(zhuǎn)布料器7沿分配器8圓周布料,下料溜槽82用于下料緩沖并將熱燒結(jié)礦均布在豎冷窯9橫截面上;豎冷窯9內(nèi)的冷風由鼓風機提供,冷風在設于豎冷窯9下部的中心風道出風口91及環(huán)形風道出風口92出風,保證冷風在豎冷窯9內(nèi)分布的均勻性;
2)在豎冷窯9中,燒結(jié)礦與冷空氣進行逆流換熱,冷卻后溫度<135℃的燒結(jié)礦由窯底均布的多個出料溜槽10及電振給料機二11卸至帶式輸送機12上外運;窯內(nèi)586℃以上的廢氣由窯頂排入重力除塵器13進行一次除塵,除塵后的廢氣通過管道引入余熱鍋爐14;
3)在余熱鍋爐14內(nèi),廢氣與水進行熱交換,生成的過熱蒸汽送至汽輪機;換熱后的低溫廢氣進入布袋除塵器進行二次除塵,沉降后的粉塵連同重力除塵器13和余熱鍋爐14收集的粉塵一起由鏈板輸送機15集中外運;廢氣經(jīng)除塵凈化達標后,由引風機送往煙囪16外排;
4)汽輪機將過熱蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能,驅(qū)動變速離合器轉(zhuǎn)動并帶動同步電機運轉(zhuǎn),同步電機帶動燒結(jié)主抽風機的葉片旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)燒結(jié)主抽風機的運轉(zhuǎn);當汽輪機能力富余時,同步電機剩余電能并入電網(wǎng)使用;當汽輪機能力不足時,同步電機自電網(wǎng)取電供燒結(jié)主抽風機使用,并保證燒結(jié)主抽風機正常運轉(zhuǎn);
5)拖動汽輪機后的冷卻蒸汽進入余熱鍋爐14內(nèi)實現(xiàn)循環(huán)利用;首先由冷凝器冷凝,凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送至除鹽水箱,經(jīng)低壓給水泵依次送入加熱器、除氧器中加熱、除氧后送至給水汽包,再經(jīng)蒸發(fā)器和過熱器后產(chǎn)生過熱蒸汽送往汽輪機。
所述旋轉(zhuǎn)布料器7、鼓風機、電振給料機一4、電振給料機二11的驅(qū)動裝置均為變頻控制,保證豎冷窯9內(nèi)料面的穩(wěn)定性及熱燒結(jié)礦冷卻的充分性及均勻性。
如圖1、圖2所示,用于實現(xiàn)所述工藝方法的用豎冷窯回收燒結(jié)礦余熱拖動主抽風機的工藝系統(tǒng),包括按照工藝路線依次連接的豎冷窯9、重力除塵器13、余熱鍋爐14、汽輪機、變速離合器、同步電機和燒結(jié)主抽風機;所述豎冷窯9頂部的熱燒結(jié)礦進料口上方設受料溜槽6,燒結(jié)機1后的單輥破碎機2通過溜槽3、電振給料機一4和鏈斗輸送機5連接受料溜槽6;如圖3所示,受料溜槽6的底部通過旋轉(zhuǎn)布料器7連接分配器8,旋轉(zhuǎn)布料器7由布料器本體71、旋轉(zhuǎn)布料槽72和驅(qū)動電機73組成,旋轉(zhuǎn)布料槽72在布料器本體71內(nèi)傾斜設置,其頂部位于布料器本體71頂部邊沿并與驅(qū)動電機73連接傳動,底部位于分配器8上方中部位置,在驅(qū)動電機73帶動下旋轉(zhuǎn)布料槽72繞豎冷窯9中軸線轉(zhuǎn)動;分配器8由上部筒體81和下部多個沿周向均布的下料溜槽82組成(如圖4所示),下料溜槽82為向下擴大的錐形結(jié)構(gòu),其出料端設在豎冷窯9的上部空間;豎冷窯9的下部設中心風道出風口91和環(huán)形風道出風口92,環(huán)形風道出風口92沿豎冷窯9的外側(cè)邊緣設置多個,中心風道和環(huán)形風道分別通過風管連接鼓風機;豎冷窯9底部設有多個沿圓周方向均布的出料溜槽10,出料溜槽10底部連接帶式輸送機12;豎冷窯9的頂部廢氣出口連接重力除塵器13,重力除塵器13后的高溫廢氣管道連接余熱鍋爐14中的蒸發(fā)器,低溫廢氣管道通過布袋除塵器和引風機連接煙囪16。
所述重力除塵器13、布袋除塵器和余熱鍋爐14的粉塵出口分別連接鏈板輸送機15。
所述余熱鍋爐14中設有蒸發(fā)器、過熱器、冷凝器、加熱器和除氧器,所述蒸發(fā)器通過過熱器連接汽輪機的過熱蒸汽入口;汽輪機的冷卻蒸汽出口連接冷凝器,冷凝器通過凝結(jié)水泵連接除鹽水箱,除鹽水箱通過給水泵連接加熱器和除氧器,除氧器后的過熱蒸汽管道通過給水汽包連接蒸發(fā)器。
所述溜槽3、受料溜槽6、旋轉(zhuǎn)布料槽72、分配器8、出料溜槽10的本體由鍋爐鋼板或耐熱不銹鋼制成,根據(jù)需要設或不設內(nèi)襯,內(nèi)襯由高耐磨錳合金鋼板或耐火材料制成。
所述豎冷窯9自環(huán)形風道出風口92以上的內(nèi)壁設襯層,襯層由內(nèi)層工作層和外層保溫層組成,內(nèi)層工作層由耐火磚砌筑,外層保溫層耐火噴涂料形成,襯層由托磚環(huán)承托。
所述鏈斗輸送機5設密封保溫罩。
所述驅(qū)動電機73包括對稱設置在布料器本體71頂部邊沿的2臺電機,布料器本體71頂部邊沿設齒圈,齒圈在電機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動,并與設在旋轉(zhuǎn)布料槽72頂部的齒輪嚙合傳動,帶動旋轉(zhuǎn)布料槽72沿布料器本體71頂部邊沿移動并實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)布料槽72繞豎冷窯9中心軸線的轉(zhuǎn)動。
所述下料溜槽82和出料溜槽10的數(shù)量均為6個。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。