一種熱風燒結餘熱利用系統及其利用方法

2023-09-21 04:20:00

專利名稱：：一種熱風燒結餘熱利用系統及其利用方法
技術領域：
：本發明涉及冶煉燒結
技術領域：
，尤其涉及一種鐵礦石或釩鈥鐵礦石熱風燒結餘熱利用系統及其利用方法。
背景技術：
：燒結餘熱利用是鋼鐵工業的一個重要課題。燒結工序中能提供回收利用的餘熱有機尾的高溫廢氣、單輥破碎倉、熱篩及其橫梁冷卻風、環冷機內的冷卻廢氣等。根據統計，燒結過程生成的二次能源佔鋼鐵總能耗的12%,其中，8%為燒結礦餘熱，4%為燒結機廢氣餘熱。而一座年產鋼1000萬噸的聯合企業，燒結過程可提供利用的二次熱能佔煉鐵過程(燒結、煉焦、煉鐵)所耗熱能的26.7%。因此，燒結工序具有利用價值的二次能源潛力巨大。國外如日本、德國等發達國家，對燒結過程的二次能源利用包括(1)冷卻機廢氣餘熱利用。在工藝上將一部分廢氣給入燒結機點火器作為燃燒用風以及混合料預熱；將冷卻機餘熱廢氣用於熱風燒結；在動力上將這種廢氣給入餘熱鍋爐發生蒸汽，用於低壓透平發電裝置以及用於熱水透平與蒸汽透平聯合發電裝置；(2)燒結機餘熱利用。在工藝上用於脫鹼、脫氮，脫硫等綜合利用。國內如申請號CN94110020.0，名稱為《冷卻機餘熱廢氣循環燒結方法》發明專利申請，就是將燒結礦冷卻機的二段或二、三段的混合氣體作為燒結熱源並代替空氣參與燒結的。該申請主要是在燒結機的上方設置一個收氣罩並通過管道和引風機將冷卻機的餘熱廢氣送入點火器後部的熱風罩作為熱源參與燒結的。該項申請的不足在於，一是其利用的熱風主要來自鼓風冷卻機，而目前使用抽風冷卻機的燒結廠不在少數，該餘熱廢氣用於熱風燒結效果較差；二是鼓風冷卻機廢氣本身具有一定的正壓力，採用強制引風使熱風罩內的熱風可能外溢，影響熱風燒結的效果；三是燒結廢氣中含有很高的粉塵濃度，如不除塵，餘熱廢氣很難得到實際應用。目前還未有關於多處回收餘熱廢氣並加以除塵而進行熱風燒結的公開報導。鑑於上述問題，本發明對餘熱廢氣利用系統進行改進設計，擴展其適用範圍及靈活多樣的實現方式，從而實施熱風燒結。
發明內容本發明的目的在於克服上述已有技術中的不足或缺點，設計一種鐵礦石或釩鈦鐵礦石熱風燒結的餘熱利用系統及其利用方法。本發明所稱的熱風燒結是指利用餘熱廢氣完成的熱風燒結；由抽風機和環冷機組成的回收裝置也稱為抽風環冷機餘熱回收裝置；由鼓風才幾和環冷機組成的回收裝置也稱為鼓風環冷機餘熱回收裝置。本發明的餘熱利用系統採用兩種技術方案，方案之一是在燒結機的後序流程中設計餘熱廢氣的回收裝置，即在燒結機的後序流程設置有兩處餘熱回收裝置。一處位於燒結機熱篩出口處，由熱篩和熱篩罩以及除塵器組成。熱篩用於接收從燒結機下來的燒結礦，設置在熱篩上的熱篩罩用以收集篩分時產生的高溫空氣，再通過設置在熱篩罩附近的除塵器將經過淨化的高溫空氣送入引風機中。一處位於環冷機排氣處的餘熱回收裝置由環冷才幾和抽風機以及環冷機罩組成，環冷機接收從熱篩中出來的燒結礦進行冷卻並釋放廢氣，設置在環冷機上方的環冷機罩用以收集冷卻的餘熱廢氣，並由位於環冷機上方的抽風機將餘熱廢氣送入引風機中，經管道進入燒結機上方的熱風罩。在熱風罩中設置有熱風分布板，其上設置有多個均勻分布的熱風分布孔。在引風機的進口和出口處設置了由管道和安裝在管道上的旁路閥門組成的餘熱廢氣切換裝置。本發明還可以是另一種形式的餘熱回收裝置，即由環冷機、鼓風機以及環冷機罩組成。環冷才幾對熱篩出來的燒結礦進行冷卻，設置在環冷機上方的環冷機罩用以收集冷卻產生的餘熱廢氣，位於環冷機下方的鼓風機將該餘熱廢氣送入引風機中；或者通過設置在引風機進出口的旁路管道不經過引風機，直接將餘熱廢氣經管道進入燒結機上的熱風罩參與燒結。技術方案之二是熱風燒結餘熱利用系統的利用方法，採用如下步驟a對鐵礦石進行配料經混合後在燒結機上進行布料；b使用熱風燒結餘熱利用系統回收的餘熱廢氣對燒結料進行熱風燒結；c分兩步回收燒結產生的餘熱廢氣首先使燒結礦進入熱篩，熱篩罩先將收集的高溫空氣送入除塵器淨化，然後進入引風機；其次燒結礦進入環冷機進行冷卻，環冷機罩收集冷卻時釋放的廢氣，並由環冷機的抽風機或鼓風機將該冷卻廢氣送入^1風機中；最後，兩處混合後的餘熱廢氣通過引風機並經管道輸送到燒結機的熱風罩中，再經過其中的熱風分布板將熱風均勻分布到燒結料進行燒結；d依次用上述步驟進行循環操作。本發明通過熱篩並經過除塵的高溫空氣與通過抽風環冷機回收的低溫廢氣(溫度低於200°C),經過引風機混合被引入燒結料的上部，作為燒結風量的一部分參與燒結過程，其引風方式為強制引風或自然引風(不經過引風機)，且安裝了除塵裝置。本發明亦可將鼓風環冷機產生的高溫餘熱廢氣(溫度200。C以上)通過旁路管道直接引入燒結礦的上部，作為燒結風量的一部分參與燒結過程，用於餘熱廢氣燒結，其引風方式為自然送風。本發明既可以適用於以熱篩高溫空氣與抽風環冷才幾冷卻的餘熱廢氣為混合風源的熱風燒結，又可適用於以鼓風環冷機的餘熱廢氣為風源的熱風燒結。需要說明的是，本發明的"熱風"與"餘熱廢氣"沒有本質的區別，環冷機釋放的冷卻廢氣在到達熱風罩之前稱為"餘熱廢氣"，達到熱風罩後燒結專業就習慣稱為"熱風"。本發明實施熱風燒結通過合理的參數配置以改變燒結機理，提高燒結礦強度和質量，同時還減少C02排放量對環境的影響。由於餘熱廢氣含熱量高，達到了節約固體燃耗的目的。附圖1為本發明的餘熱廢氣燒結系統結構示意圖；圖中序號為1—燒結機，2—熱風罩，3—熱篩，4一熱篩罩，5—除塵器，6—環冷機，7—鼓風機，8-抽風機，9一引風才幾，IO—熱風管道，ll一旁路管道，12—旁路閥門，13—熱風分布板，14-環冷機罩；附圖2為本發明熱風罩與熱風分布板的結構和布置示意圖；具體實施方式以下結合附圖對本發明進行更詳細的說明。參照附圖1和附圖2，本發明的熱風燒結餘熱利用系統有以下幾部分主要內容熱風罩2:在燒結機1臺車的上方安裝了能對餘熱廢氣即熱風起密封與均勻分布的熱風罩2，在熱風罩2中安裝了能將熱風均勻地分布在臺車料面上部空間的熱風分布板3,在燒結主風機(抽菸機)的抽力作用下，將熱風均勻地抽入料層內，熱風替代空氣參與燒結過程，並將熱風的物理熱量帶入料層內對燒結起強化作用。熱風風源本發明餘熱廢氣回收採用兩種方式實現熱風燒結，風源為熱篩罩4的高溫熱空氣與環冷機6的低溫廢氣的熱風燒結；或者風源為鼓風機7與環冷機6的高溫廢氣的熱風燒結；除塵器5:由於熱篩罩4收集的高溫空氣含粉塵較重，在熱篩罩4出來的高溫空氣管道上安裝了旋風式除塵器用以消除粉塵，提高回收餘熱廢氣的質量。旋風除塵器為專業產品。引風機9:為鍋爐引風機，安裝在連接熱風罩2的主管道ll上，對熱篩罩內的高溫熱空氣與抽風環冷機餘熱廢氣加壓，實行強制引風，並將餘熱廢氣送到燒結機平面的熱風罩2內。鍋爐引風機為專業產品。熱風管道使用大直徑管道用於輸送熱風，在引風機9的進口和出口管道上還增設了旁路管道。當加壓引風機9停止工作時，打開旁路管道ll上的閥門12，熱風可全部採用環冷機6釋放的冷卻廢氣；當關閉旁路閥門12時，熱風可同時採用熱篩罩4的高溫熱空氣和環冷機的冷卻廢氣。利用本發明的熱風燒結餘熱利用系統進行熱風燒結的方法有以下幾個步驟a對鐵礦石進行配料經混合後在燒結機上進行布料；b使用熱風燒結餘熱利用系統回收的餘熱廢氣對燒結料進行熱風燒結；c分兩步回收燒結產生的餘熱廢氣首先燒結機下來的燒結礦進入熱篩3中，熱篩罩4收集帶粉塵的高溫空氣，將高溫空氣送入除塵器5中進行除塵淨化，然後進入強力引風機9中；其次燒結礦從熱篩3進入環冷機6內進行冷卻，環冷才幾罩14收集冷卻萍奪放的餘熱廢氣，並由環冷機的鼓風機7或環冷機的抽風機8將餘熱廢氣鼓入或抽入引風才幾9中；最後，由引風機9將這兩處熱氣進行混合，並通過熱風管道IO將餘熱廢在燒結主風機的抽力作用下，將熱風均勻地抽入料層內，參與燒結過程。d依次用上述步驟循環進行操作即可。在回收餘熱廢氣的過程中，可通過打開或關閉旁^各閥門12，使回收的兩處或一處的餘熱廢氣進入熱風罩2中。本發明所使用的燒結原料以高鈦型釩鈦磁鐵精礦為主，該精礦小於200目粒級含量僅為40-50%，其燒結產品強度差、成品率低、能耗高。因此，利用本發明的餘熱利用系統實現熱風燒結很好的改善了該精礦的燒結性能，提高了燒結質量和成品率。本發明並不局限於本案所提供的釩鈥^t鐵礦等，其它鐵礦石仍然適用。實施例1本發明根據燒結機的規格與環冷機的類型進行如下結構上的設計參照圖2,本發明在點火器後的12m燒結長度上安裝熱風罩2(根據不同燒結機長度，並不嚴格局限於12m)。當燒結機的有效燒結長度為52m，點火器和保溫段的長度為8m。保溫段的溫度在300~600。C之間時，在點火器後的安裝熱風罩2。熱風罩2由4段組成，每段3m，熱風罩2呈箱體結構，中部相互貫通，底部安裝熱風分流板13。將直徑小l.4m的熱風管道10連接在第一段熱風罩上，熱風罩內設有熱風分布板13,由12塊lm的鋼板連接而成，每塊鑽有2排共8個(J)200麵的圓孔。其他部分設備的製造和安裝如熱篩3、熱篩罩4、旋風除塵器5、鍋爐引風機9、以及環冷機6、鼓風機7、抽風機8、環冷;機罩14、旁路管道以及熱風管道等都為本領域的常規製造和安裝技術。實施例2在實驗室規模條件下，利用本發明的系統和方法對釩鈦磁鐵精礦進行了熱風燒結試驗。以重量百分比計，所用原料種類、配比為釩鈦磁鐵精礦配比51%，進口礦17%，國內高4分6%，國內中粉5%,生石灰6.5%，石灰石6%，焦粉4.8%。所使用的熱風由專門的發生爐產生。熱風燒結試-瞼使用小300x750mm的燒結杯。鋪底料粒度10-16鵬，厚30,。點火時間2min，點火負壓6000Pa,外配返礦40%，返礦中3-10mm與〈3mra的量分別佔1/3和2/3;混合料水分6.8±0.1%。燒結時間約30min。使用熱風燒結與不進行熱風燒結的試驗效果相比，3O(TC熱風燒結速度明顯高於不用熱風燒結速度，燒結速度由15.29mm/min^是高到15.74mm/min。當熱風溫度在200-35(TC，與不實行熱風燒結相比，燒結速度也有大幅度提高。熱風燒結對提高成品率有積極作用。與不用熱風燒結相比，燒結前20mm35(TC熱風燒結，成品率提高3個百分點。釆用"前20min35(TC熱風燒結+後期實行20(TC熱風燒結"成品率達80.45%,比不用熱風燒結提高3.32個百分點。20(TC的熱風燒結時，隨著熱風作用時間的延長，產量提高，前20min200。C熱風燒結，產量提高2.76%;前20min30(TC熱風燒結，產量提高5.45%。實施例3該實施例的方案1為自然引風，是利用環冷機6加抽風機8進行自然引風；方案2為強制引風，是環冷機6與熱篩3產生的高溫熱空氣被引風機9強制引入熱風罩2進行的熱風燒結。按照本發明的方法在13(W燒結機實施熱風燒結。與之配套是145m'環冷機，配有4臺抽風機。燒結機熱風罩長12m，共分4段，試驗期分別對兩種引風方案的熱風工況參數進行了檢測，主要參數見下表1。表1抽風環冷機冷卻廢氣與熱篩高溫空氣的熱風工況參數方絮熱風溫度/'c熱風壓力/Pa熱風含氧仝氣含氧0/。總管風溫一段風溫二段風溫二段風溫總管風壓一段風壓一段風壓二段風壓G然引風132115127126202.510101020.820.8強制引風146128141140301.020202020.120.8從上表可以看出，採用熱風燒結之後，通過料面的風溫大幅度提高，從環境溫度30。C提高到132。C和146°C,分別提高了102。C和116°C;在風溫升高的同時，熱風罩內也已形成一定的正壓，對提高燒結速度起到良好的作用。熱風燒結與不用熱風燒結原燃料配比保持不變，以重量百分數計，物料配比釩鈦精礦61%,國內高粉16%,國內中粉3°/。，生石灰5°/,石灰石5.5%,焦粉6.0%，瓦斯灰3%。熱風燒結效果對比見表2。表2抽風環冷機自然引風與強制51風熱風燒結實施效果tableseeoriginaldocumentpage104482.2491235627.942.5819.13從表2可見，採用熱風燒結比不用熱風燒結效果要好，燒結礦強度提高,產量增加，固體燃耗下降，其中強制引風效果優於自然引風的燒結效果。實施例4該實例為利用鼓風環冷機冷卻廢氣進行自然引風的熱風燒結。按照本發明方法在某臺13(W燒結機實施熱風燒結，熱風風源為鼓風環冷機冷卻廢氣。與之配套是12(W鼓風環冷機，配有5臺鼓風機。燒結機熱風罩長12m,共分4段，實測熱風參數見表3。表3鼓風環冷機自然引風熱風罩內熱風工況參數熱風溫度rc)熱風壓力(Pa)熱風空氣一段一段風溫二段風溫四段風溫一段風壓一段風壓二段風壓四段風壓含氧(%)含氧(%)27526824520012.711.09.65.120.220.8從表3可以看出，採用熱風燒結之後，通過燒結料面的風溫大幅度提高，從環境溫度(20°C)分別提高至200-275°C。在風溫升高的同時，風罩內也已形成一定的正壓，對提高燒結速度起到了促進作用；在第四段熱風罩，熱風溫度降至200°C,靜壓也比較低(5.1Pa),說明在第4段已經抽入了較多的冷風。由於熾熱燒結礦繼續氧化，熱風含氧量比空氣含氧量低0.6個百分點。採用熱風與不用熱風燒結原燃料配比(以重量百分數計)見表4。表4鼓風環冷機自然引風熱風燒結物料配比(％)tableseeoriginaldocumentpage11採用熱風與不用熱風比較，在混合料平均粒度降低的情況下，燒結新料量增加了lkg/m，料層從576隱提高到597咖；單位料層阻力損失由24.83Pa降低到22.95Pa;燒結速度由15.73mm/min增加到16.05mm/min。採用熱風與不用熱風燒結礦技術指標見表6。表6鼓風環冷機自然引風熱風燒結實施效果tableseeoriginaldocumentpage12從表6可見，熱風燒結與不用熱風比較，燒結機臺時產量上升6.24t/h，固體燃耗下降1.87kg/t,同時轉鼓指數與粒度組成均得到改善，採用熱風燒結後成品燒結礦轉鼓強度提高1.8個百分點，成品燒結礦〈20mm減少3.3個百分點；表層燒結礦〈20mm減少3.9個百分點，轉鼓強度提高2.6個百分點。釩鈦燒結礦強度低、成品率低、能耗高的事實早已在被實踐所檢驗，因此迫切需要一種改變這種狀況的可行的技術。本發明利用熱篩高溫空氣與環冷機餘熱廢氣，通過靈活多樣的熱風組合與切換方式，實施了熱風燒結並取得了成功。熱風燒結補償了燒結礦層上部熱量的不足，減緩了上層的冷卻速度；減少了上下料層的溫差，使上層強度提高，上、下層質量差別減小，以達到提高燒結成品率和增產的目的。同時熱風燒結還可節約固體燃料消耗，提高燒結過程氧位，減少局部過熔現象，降低FeO的含量，改善還原性能，並可減少C02排放量。權利要求1、一種熱風燒結餘熱利用系統，包括燒結機(1)，其特徵在於在燒結機的後序流程設置了兩處餘熱回收裝置，一處位於燒結機的熱篩(3)的出口處，另一處位於環冷機(6)的排氣處，兩處餘熱回收裝置通過管道同時連接到引風機(9)中，並通過熱風管道(10)將兩處回收的餘熱廢氣回送到設置在燒結機(1)上的熱風罩(2)並均勻分布在其中，該餘熱廢氣在燒結機主風機作用下，對燒結料進行熱風燒結。2、根據權利要求1所述的熱風燒結餘熱利用系統，其特徵在於位於燒結機熱篩(3)出口處的餘熱回收裝置由熱篩(3)和熱篩罩(4)以及除塵器(5)組成，熱篩(3)用於接收從燒結機下來的燒結礦，設置在熱篩(3)上的熱篩罩(4)用以收集高溫空氣，再通過設置在熱篩罩(4)上的除塵器(5)將經過淨化的高溫空氣送入引風機(9)中；位於環冷機(6)出口處的餘熱回收裝置由環冷機(6)和抽風機(8)以及環冷機罩(l4)組成，環冷機(6)將熱篩(3)中下來的燒結礦進行冷卻，設置在環冷機(6)上方的環冷機罩(14)用以收集冷卻產生的餘熱廢氣，並由設置在環冷機罩(M)上方的抽風機(8)將該餘熱廢氣抽入引風機(9)中。3、根據權利要求l所述的熱風燒結餘熱利用系統，其特徵在於位於環冷機(6)出口處的餘熱回收裝置由環冷機(6)和鼓風機(7)以及環冷機罩(14)組成，環冷機(6)接收從熱篩(3)中出來的燒結礦進行冷卻，設置在環冷機(6)上方的環冷機罩(14)用以收集冷卻產生的餘熱廢氣，並由位於環冷機(6)下方的鼓風機(7)將該餘熱廢氣送入引風機(9)中。4、根據權利要求1所述的熱風燒結餘熱利用系統，其特徵在於在熱風罩(2)中設置有熱風分布板(13)，其上設置有多個均勻分布的熱風分布孔。5、根據權利要求1或2或3所述的熱風燒結餘熱利用系統，其特徵在於在引風機(9)的進口和出口處設置了餘熱廢氣轉換裝置，由旁路管道(ll)和安裝在旁路管道(11)上的旁路閥門(12)組成，通過對旁路閥門(12)的開關操作，可實現將兩處或一處回收的餘熱廢氣回送到設置在燒結機(1)上的熱風罩(2)並均勻分布在燒結料中，該餘熱廢氣在燒結機主風機作用下，對燒結料進行熱風燒結。6、根據權利要求1所述的熱風燒結餘熱利用系統的利用方法，其特徵在於有如下步驟a對鐵礦石進行配料經混合後在燒結機上進行布料；b使用熱風燒結餘熱利用系統回收的餘熱廢氣對燒結料進行熱風燒結；c分兩步回收燒結產生的餘熱首先將熱篩罩收集的高溫空氣送入除塵器淨化，然後進入引風機；其次燒結礦進入環冷機進行冷卻，環冷機罩收集冷卻時釋放的餘熱廢氣，並由環冷機上的抽風機將該餘熱廢氣送入引風機中，或者由鼓風機將該餘熱廢氣送入引風機中；最後，由引風機將兩處餘熱廢氣進行混合，通過引風機並通過熱風管道將餘熱廢氣輸送到燒結機的熱風罩中，再經過其中的熱風分布板將熱風均勻分布到燒結料進行熱風燒結；d依次用上述步驟進行循環操作。7、根據權利要求6所述的熱風燒結餘熱利用系統的利用方法，其特徵在於在回收餘熱廢氣的過程中，可通過打開或關閉旁路裝置的旁路閥門(12),使回收的兩處或一處的餘熱廢氣進入燒結機(1)的熱風罩(2)中。全文摘要本發明公開了一種鐵礦石或釩鈦礦石熱風燒結的餘熱利用系統及其利用方法，本發明設置了兩處餘熱回收裝置，一處位於燒結機的熱篩(3)的出口處，一處位於環冷機(6)的廢氣出口處，本發明先收集熱篩中的高溫空氣，其後收集環冷機釋放的餘熱廢氣，引風機(9)將兩處餘熱廢氣進行混合併被輸送到燒結機的熱風罩(2)中對燒結料進行熱風燒結；本發明通過旁通管(11)及其閥門(12)對強制引風或自然引風方式進行靈活切換，方便使用；本發明的餘熱廢氣含熱量與含氧量高，實施熱風燒結後提高了燒結礦的產質量，達到了節約固體燃耗的目的。文檔編號F27D17/00GK101532783SQ20091013601公開日2009年9月16日申請日期2009年4月23日優先權日2009年4月23日發明者何木光,吳力華,林千谷,軍石,蔣大均,謝俊勇申請人:攀枝花新鋼釩股份有限公司