高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置的製作方法

2023-07-20 13:54:01

專利名稱：高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用高溫固體物料冷卻和餘熱回收利用，特別是涉及一種直接利用高溫燒結礦渣餘熱的蒸汽發生器裝置。
技術背景許多工業生產過程產生的高溫固體物料，如燒結礦、爐渣、礦渣、固體物料等的顯熱是可以回收利用的熱能。在冶金工業中，燒結機產出的燒結礦料的溫度高達1000°c，必須冷卻之後才能進入下一步冶煉工序。為了利用冷卻高溫礦料過程所釋放的熱能，現有的傳統方法是將高溫礦料在一個環形或帶式冷渣機上移動，同時用強制通過空氣將礦料冷卻到 150°C以下，空氣則被加熱到400-450°C後排往一臺餘熱鍋爐，加熱其中的水產生蒸汽，被用於發電或供熱，最終將高溫燒結礦的一部份顯熱轉化為電能，實現餘熱發電利用，達到節能目的。上述傳統的燒結礦冷卻和餘熱回收利用方法有以下缺陷1、系統複雜，燒結礦冷卻和餘熱回收裝置包括冷渣機和強制鼓風系統，熱風餘熱鍋爐和蒸汽發電裝置，設備多，管道系統複雜。2、冷卻效率低，餘熱回收率低，由於空氣與熱礦料之間的對流換熱的強度低，只能使空氣溫度最高達到400-45(TC，限制了熱空氣餘熱鍋爐產生的蒸汽溫度一般不超過 400°C，用於發電的熱效率低，由此造成全部餘熱回收利用率只有10-12%。3、自身能耗高，通過環形或帶形冷渣機的空氣流量大，流動阻力損失大，鼓風機電耗往往佔餘熱發電量的約15%，進一步降低了餘熱利用效率。4、佔地大，為了在冷渣機中冷卻礦料和在餘熱鍋爐中加熱水-蒸汽工作介質，都依靠空氣的對流傳熱，其傳熱強度低，使設備體積龐大，管道系統複雜，佔地面積大。5、環境汙染問題，強制通過冷渣機礦料的空氣帶起的細小礦料會隨空氣排入大氣造成環境汙染，採用除塵設施除了增加設備外，不可避免的含塵空氣的洩漏會造成大氣汙
^fe ο因此，傳統燒結礦冷卻和餘熱回收方法的造價高，能耗高，佔地大，而且餘熱回收利用率低
實用新型內容
針對上述存在的問題，本實用新型的目的在於提供這樣一種利用高溫礦料的餘溫產生蒸汽的蒸汽發生器裝置。即利用高溫燒結礦石物料直接接觸蒸汽發生器的加熱面，將礦料的顯熱傳給加熱管的工作介質-水，產生蒸汽，而高溫礦料同時被冷卻，從而高溫礦料通過熱輻射，接觸熱和氣流的對流三種方法向蒸汽發生器傳熱，具有比單純對流傳熱高得多的傳熱強度，能將蒸汽加熱到更高溫度，用於供熱或發電，其礦料冷卻和蒸汽發生器合為一體，使得整個裝置大為簡化，使結構緊湊造價低。為達到上述目的，本實用新型採取了如下的技術措施[0012]高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，主要包括運送礦料的燒結機和蒸汽發生器，其特徵在於所述蒸汽發生器為立體方形空心體，其一側上部開有燒結機的送料及排氣孔，其四壁為爐牆，中間為爐膛，爐膛的下部為體積逐漸收窄的漏鬥，最下部為排料擋板和排料及空氣入口，爐膛的下部和上部分別裝有下集箱和集汽包，爐膛內從下往上依次裝有加熱器水管，過熱蒸汽管束和破碎機，高溫燒結礦料從前述排料排氣口排至破碎機，被破碎的礦料充滿爐膛，形成蒸汽發生器的熱源體，爐膛四壁在下集箱和集汽包之間裝有水冷壁管，在爐膛內部的熱源體中裝有豎直蒸發管，爐牆的外部裝有降水管，所述降水管，水冷壁管和蒸發管的下端都連接於下集箱，其上端都連接於集汽包，水管的一端經進水分配集箱、給水泵與進水管連接，另一端通過出水聯箱，氣水換熱器連接於下集箱的端部， 所述過熱蒸汽管束的一端通過過熱蒸汽入口集箱與從集汽包頂部引出的飽和蒸汽管連接， 另一端通過過熱蒸汽出口集箱與過熱蒸汽出口管連接，所述裝有礦料的燒結機，其外部裝有空氣罩，下部為排風箱，風箱的下部，煙氣管之一經抽風機、氣水換熱器，排煙管與另一煙氣管匯合後連接於主抽風機。運行中，高溫礦料送入爐膛上部，經破碎機破碎成小顆粒成為傳熱的固態熱源層，充滿爐膛，靠重力自上而下移動，高達1000°c的礦料從爐底排出時已降至150°C以下， 冷空氣在爐膛內吸收熱量，又經高溫礦料而變成熱煙氣，在氣水換熱器中放熱而後排出，過熱蒸汽管束吸收熱量其排出的蒸汽溫度高溫達540°C。本實用新型的有益效果1、將高溫爐料送至碎渣機上部，破碎後成為均勻的顆粒熱源體，布滿爐膛自由下落，以對流輻射和直接接觸三種換熱方式於一體進行熱交換，結構緊湊，換熱效率高，佔地面積小。2、高溫燒結礦渣與受熱介質的直接接觸，能有效地提高蒸汽的壓力和溫度，大大提高餘熱發電的循環熱效率，使綜合餘熱利用率提高達30 %以上，是傳統方式的兩倍以上。3、礦渣放熱後成為溫度低的灰渣，於排渣口方便排出，減少熱力發電系統尾部佔面積很大的除塵設備及其對設備的嚴重磨損，也避免了粉塵排放造成對周圍環境的汙染。

圖為本實用新型直接利用高溫燒結礦渣餘熱的蒸汽發生器裝置結構示意圖。
具體實施方式
如圖所示，該裝置主要包括運送礦料O)的燒結機(1)和蒸汽發生器，所述蒸汽發生器(4)為立體方形空心體，其一側上部開有燒結機(1)的送料及排氣孔( )，所述發生器四壁為爐牆(10)，中間為爐膛(27)，爐膛(XT)下部為體積逐漸收窄的漏鬥(30)， 最下部為排料擋板(3 和排料及空氣入口(6)，爐膛(XT)的下部和上部分別裝有下集箱 (18)和集汽包(20)，爐膛(XT)內從下往上依次裝有加熱器水管(17)，過熱蒸汽管束04) 和破碎機(3)，破碎機(3)的周圍為被破碎的碎渣熱源體(5)所形成的充滿爐膛的固態熱源層，爐膛四壁裝有水冷壁管(19)，中間於下集箱(18)內裝有垂直向上穿過水管(17)，過熱蒸汽管束04)和固態熱源層四周豎壁內豎直蒸發管(32)，爐牆(10)的外部裝有降水管 (21)，所述降水管(21)，管(19)，蒸發管(32)其下部和上部均分別插於下集箱(18)和集汽包00)中，水管(17)的一端經進水分配集箱(16)，給水泵(1 與進水管(14)連接，另一端通過出水聯箱(31)，氣水換熱器(1 連接於下集箱(18)的端部。所述過熱蒸汽管束 (24)的一端通過過熱蒸汽入口集箱與從集汽包00)頂部引出的飽和蒸汽管02)連接，另一端通過過熱蒸汽出口集箱0 與過熱蒸汽出口管束06)連接，所述裝有礦料(2) 的燒結機(1)其外部裝有空氣罩(觀)，下部為排風箱(8)，風箱(8)的下部，煙氣管之一經抽風機(11)，氣水換熱器(1 排煙管(7)與另一煙氣管(9)混合後，與主抽風機(13)連接。所述破碎機C3)為水平裝設，該破碎機可以是旋轉型破碎機，也可以是旋轉葉片式破碎機或者是打擊式破碎機，該破碎機可以裝一臺，也可以裝多臺，可以是一層裝設，也可以是兩層裝設。加熱器水管(17)和過熱蒸汽管束04)由水平或微傾斜裝設的彎管構成， 管束可以是順列布置，也可以是錯列布置。所述漏鬥(30)的橫斷面向下逐漸收窄，其排渣及空氣入口(6)的有效斷面可收縮至爐膛斷面的二分之一以下。插於下集箱(18)中垂直向上穿過水管(17)，過熱蒸汽管束04)和破碎機(3)的間隙處，構成固態熱源體( 周壁的蒸發管(32)，其數量可以是一排或兩排以上，每排數根，直接插入集汽包OO)中。所述爐牆(10)內壁裝設的垂直向上的水冷壁管(19)可以是並排布置的光管，或者是並排的鰭片管。其運行方式裝於燒結機⑴上的其溫度高達1000°C的燒結礦料O)，於送料及排氣孔09)處送入破碎機C3)的上部，被轉動的破碎機C3)破碎成小顆料，構成礦料熱源體( 並自上而下自由下落充滿爐膛和過熱蒸汽管束(M)、水冷壁管(19)、蒸發管(3 以及從排渣及空氣入口(6)被抽風機(11)所抽吸的從爐膛內自下而上流動，與熱源體( 所形成的熱源層進行對流，輻射和直接接觸進行熱交換。從排渣及空氣入口(6)排出的碎渣冷卻至150°C以下。從入口(6)進入的冷空氣自下而上吸收熱量，通過排氣孔09)吸收礦料的高溫熱而變成熱煙氣，經排風箱⑶抽風機(11)進入氣水換熱器(12)放熱後經排煙管(7)與煙氣管 (9)抽來的煙氣混合後，經主抽風機(13)排出。冷水經進水管(14)，給水泵(15)進水分配集箱(16)打入加熱器水管(17)內接受熱交換，經出水聯箱(31)打入氣水換熱器(12) 中，再次被加熱後將水返回下集箱(18)內。水冷壁管(19)和蒸發管(3 中的水及汽水混合物受熱後流入集汽包OO)內，在汽包OO)內經汽水分離器將汽水分離後，其水經降水管 (21)返回下集箱(18)內構成自然再循環，而分離出的飽和蒸汽經飽和蒸汽管0 過熱蒸汽入口集箱打入過熱蒸汽管束04)接受熱量後，將過熱溫度加熱到高達500°C，經過熱蒸汽出口集箱(25)，過熱蒸汽出口管束06)而送給用戶供熱或發電。
權利要求1.高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，主要包括運送礦料O)的燒結機(I)和蒸汽發生器，其特徵在於；所述蒸汽發生器(4)為立體方形空心體，其一側上部開有燒結機⑴的送料及排氣孔( )，所述蒸汽發生器⑷的四壁為爐牆(10)，中間為爐膛 (27)，爐膛(XT)的下部為體積逐漸收窄的漏鬥(30)，最下部為排料擋板(3 和排料及空氣入口(6)，爐膛(XT)的下部和上部分別裝有下集箱(18)和集汽包(20)，爐膛(XT)內從下往上依次裝有加熱器水管(17)，過熱蒸汽管束04)和破碎機(3)，高溫燒結礦料( 從前述排料排氣口 09)排至破碎機(3)，被破碎的礦料充滿爐膛(27)，形成蒸汽發生器的熱源體(5)，爐膛四壁在下集箱(18)和集氣包00)之間裝有水冷壁管(19)，在爐膛(XT) 內部的熱源體(5)中裝有豎直蒸發管(32)，爐牆(10)的外部裝有降水管(21)，所述降水管 (21)，水冷壁管(19)和蒸發管(3 的下端都連接於下集箱(18)，其上端都連接於集汽包 (20)，水管(17)的一端經進水分配集箱(16)，給水泵(1 與進水管(14)連接，另一端通過出水聯箱(31)，氣水換熱器(1 連接於下集箱(18)的端部，所述過熱蒸汽管束04)的一端通過過熱蒸汽入口集箱與從集汽包OO)頂部引出的飽和蒸汽管0 連接，另一端通過過熱蒸汽出口集箱0 與過熱蒸汽出口管束06)連接，所述裝有礦料O)的燒結機(1)，其外部裝有空氣罩(觀)，下部為排風箱(8)，風箱(8)的下部，煙氣管之一經抽風機(II)，氣水換熱器(12)，排煙管(7)與另一煙氣管(9)匯合後連接於主抽風機(13)。
2.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 所述破碎機C3)為水平裝設，該破碎機可以是旋轉型破碎機也可以是旋轉葉片式破碎機或者是打擊式破碎機。
3.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 所述破碎機C3)可以是一臺，也可以裝多臺，可以是一層裝設，也可以是兩層裝設。
4.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 加熱器水管(17)和過熱蒸汽管束04)由水平或微傾斜裝設的彎管構成，管束可以是順列布置，也可以是錯列布置。
5.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 漏鬥(30)的橫斷面向下逐漸收窄，其排渣及空氣入口(6)的有效斷面可收縮至爐膛(XT) 斷面的二分之一以下。
6.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 排料擋板(3 可以改變排料及空氣入口(6)的橫截面的大小，排料擋板(3 可以是旋轉動作，或者是水平移動。
7.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 在爐牆(10)內壁裝設的垂直向上的水冷壁管(19)，可以是並排布置的光管，或者是並排的鰭片管。
8.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 通過礦料熱源體(5)的蒸發管(32)，其數量可以是一排或兩排以上，每排數根。
9.如權利要求1所述高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，其特徵在於 布置在爐膛(XT)中的過熱蒸汽管束04)、加熱器水管(17)、水冷壁管(19)、蒸發管(32)之間的爐膛07)空間被破碎機( 破碎的礦料( 充滿，形成蒸汽發生器(4)的熱源體(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫燒結礦料冷卻和餘熱蒸汽發生器一體化裝置，裝設於燒結機高溫礦料排出口下方，為立體方形空心體，其四壁為爐牆，中間為爐膛，爐膛的下部為體積逐漸收窄的漏鬥，最下部為排料擋板和空氣入口，燒結機高溫礦料自上而下落入爐膛，通過裝設在其中的過熱蒸汽管、加熱器水管和垂直蒸發管，通過與受熱管的直接接觸導熱、熱輻射和抽風機吸入的自下而上通過爐膛內礦料層被加熱的空氣流的對流傳熱，礦料被冷卻後從底部排出，而管中的水被加熱蒸發，產生高溫過熱蒸汽排出可用於發電，將高溫燒結礦料的冷卻和餘熱蒸汽發生器結合在一個裝置內完成。本實用新型結構新穎、緊湊，熱效率高，可廣泛應用於高溫礦料的冷卻和餘熱利用。
文檔編號F22B1/04GK202018025SQ20112000683
公開日2011年10月26日 申請日期2011年1月12日 優先權日2011年1月12日
發明者熊天渝 申請人:熊天渝