新型高效烧结矿显热回收工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体高温物料物理热(显热)回收利用技术领域，尤其是涉及一种新型高效烧结矿显热回收工艺。
【背景技术】
[0002]在钢铁企业中，烧结工序的能耗仅次于炼铁，烧结余热约占烧结工序能耗的10-20%，位居第二，一般为钢铁企业总能耗的10%左右。尽管近几年我国烧结能耗有所下降，重点企业烧结工序平均能耗为66.42kgce/t，但仍高于世界先进国家水平的30%左右(20kgce/t)，因此，烧结余热资源的高效利用对钢铁企业节能降耗无疑是至关重要的。烧结工序中烧结机尾风箱烟气和烧结矿显热的高效回收与发电是亟待攻克的难题。
[0003]从国内外对烧结余热的回收利用的研宄中，烧结工序热平衡测试，水分蒸发耗热占18.2%，石灰石分解热占15.2%，烧结矿显热占28.2%，废气显热占31.8%。通常烧结工序的余热回收上，仅烧结矿显热(10 - 20% )和烧结冷却废气带走的显热(25 - 45% )约占烧结全部热支出的60%左右。由于烧结冷却废气的温度不高(一般低于400°C )，属于低品位余热，以往我国钢铁企业对这部分热能的利用重视不够，基本无回收。但事实上烧结冷却废气不仅量大(吨矿冷却风量为2000-2200m3，大于20万m3/h)，而且可供回收的热量也大，其显热和可能被回收的部分都是钢铁企业排放的废热中最大的部分，若能有效回收其中超过15%的余能，不仅会降低烧结工序能耗，且减少了烟气对环境的污染，其收益相当可观。因此，如何对此中低温余热实施温度对口回收和有效梯级利用，成为我国烧结工序节能的重要途径及发展趋势。
[0004]我国现有的烧结矿冷却一般采用环型带式冷却工艺，采用大风量冷却热烧结矿料，平均每吨烧结矿的冷却风量(标态)一般为2000-2200m3/t。不同的冷却方式，冷却时间也有长短，鼓风冷却每吨烧结矿的冷却风量为2340m3，鼓风冷却的时间一般为60min左右，而抽风冷却的时间一般为30min左右，但冷却风量(标态)一般为3500_4800m3/t，生产It烧结矿产生的余热资源量为1439.36M J0其中，烧结矿显热与烧结烟气的余热资源量分别占70.87%和29.13%，现在烧结烟气余热资源还未进行回收利用。此外，烧结矿余热资源中，目前中国仅回收温度较高的1、2段冷却废气，其余的尚未进行回收。回收了 1、2段冷却废气所占冷却余热总量中的40.29%，放散掉3-5段冷却废气所占的30.58%。如果忽略烧结机-冷却机-锅炉之间的热损失，则目前仅回收了余热资源总量的40.29% (高温段冷却废气显热)，而其余的59.71 %则放散(烧结烟气占29.3%，其余为低温段冷却废气显热)。
[0005]按照现有烧结矿冷却工艺技术，影响烧结矿显热回收的根本原因是:
[0006]1、矿料与冷却风之间换热不充分，冷却风与烧结矿料之间的换热是依靠风机风力的对料层穿透能力有关，料层厚冷却一般采用鼓风方式，冷却风要有足够风压、风量，才能达到良好的冷却效果，造成风机电耗高；引风冷却方式则采用料层薄形式，冷却风直接穿过料层，热交换时间短，达不到良好的换热效果，严重影响到取热的质与量。
[0007]2、带冷机或环冷机的结构密封性较差，漏风严重，使得取热质量不高。
[0008]3、环境污染严重，从环冷机出来的热空气进入余热锅炉换热之后，大部分烟气通过烟囱排放到大气中。
[0009]4、吨矿料冷却风量大，风机电耗高。
[0010]5、环冷机取热区段小，大量余热资源白白浪费。
[0011]目前，日本、美国、德国等一些发达国家，其烧结余热资源的回收利用技术十分先进，热利用率高达60-90%。而我国绝大多数钢铁企业烧结余热利用得不太充分，烧结余热利用率仅10-40%，主要原因是余热资源利用方式单一，热回收和热利用率较低，烧结机尾部的主排烟气几乎未得到利用。
[0012]烧结余热锅炉作为烧结系统余热回收的重要组成部分，起着回收烧结矿余热余能转换提质等作用。由于烧结矿余热回收能质较低，为了最可能的热能有效回收利用，目前国内现有烧结余热锅炉多为双压技术，产生中压过热蒸气用于汽机发电，生产部分低压蒸汽用于锅炉给水除氧之用，或并入管网用于生产、预热烧结混合料和采暖等，但是双压余热锅炉采用双汽水系统，锅炉用钢量也大，并且使得其控制系统较为复杂，高品质蒸汽的蒸发量小，热效率低，不能适应日益发展的烧结装置大型化的要求。
【发明内容】
[0013]本发明为了解决目前烧结矿冷却中余热回收工艺中的难题，为了提高烧结矿显热回收品质及利用率，提供了一种新型高效烧结矿显热回收工艺，包括滚筒式冷却机、旋风式除尘器、余热锅炉、多管式除尘器和预省煤器。750-850°C的高温烧结矿进入滚筒式冷却机后产生650-750°C的高温烟气，经旋风式除尘器一次除尘之后进入余热锅炉，余热锅炉吸收高温烟气的显热产生4.5MPa、450°C的过热蒸汽过热蒸汽用于发电，锅炉出口烟气温度降至160-180°C，进入多管式除尘器再次除尘之后，通过循环风机增压之后进入预省煤器，烟气温度由预省煤器冷却水量调控，把循环烟气温度控制在110_120°C之间，预省煤器产生的0.2MPa的饱和热水用于余热锅炉的给水除氧或其它工艺用水，由预省煤器出来的低温烟气进入滚筒式冷却机再次循环利用。
[0014]优选的，所述滚筒式冷却机包括筒体，所述筒体的轴线与水平线呈30°倾角，在筒体的低端设有低温烟气入口和低温物料出口，高端设有高温物料入口和高温烟气出口。
[0015]优选的，筒体采用内外壁套筒式结构，套筒之间流经部分冷却烟气，以保护筒体内壁不至于超温及绝热作用。在筒体的内壁上还焊接了若干钢制炒板，若干钢制炒板沿筒体圆周呈90°分隔形成四条旋转线，筒体内的中心轴上也有焊接有钢制炒板，用于翻炒进入筒体的高温物料，并由高端流向低端的矿料，低温烟气由筒体的下端入口进入筒体，并由低端往高端流过，与矿料形成直接接触式对流换热。
[0016]优选的，所述预省煤器设置在循环风机与滚筒式冷却机之间，宜于冷却气体的温度调控。
[0017]优选的，所述旋风式除尘器为采用耐高温抗磨损内壁的低速长筒体高效旋风式除尘器，烟气在通过滚筒式冷却机之后，携带了一定量的矿料颗粒粉尘，粒径较小，但矿料的比重较大，该旋风式除尘器能够分离出70%以上较大粒径的烧结矿颗粒物，其余部分细小颗粒物进入余热锅炉之后处于流程中的低速段。
[0018]优选的，所述余热锅炉采用单压竖井式余热锅炉，其中的蒸汽过热器采用光管管束，其余的蒸发受热面以及省煤器均采用鳍片管管束，且所有受热面均采用水平布置，烟气横向冲刷，提高烟气与管壁的换热效果，并且有利于烟气对管束冲刷，防止鳍片之间结灰。
[0019]优选的，所述预省煤器产生的烟气可以进一步降低冷却空气温度，进一步回收烟气中的热量，并能生产出压力为0.2MPa的饱和热水，用于余热锅炉的给水除氧或其它工艺用水。
[0020]本发明采用密闭式循环冷却工艺流程，由滚筒式冷却机、旋风式除尘器、余热锅炉、多管式除尘器、预省煤器及高温循环风机等组成。750-850°C的高温烧结矿从烧结机出来，进入滚筒式冷却机，矿料在冷却机内由上而下翻炒中，与由下而上的冷却气体(低温烟气)进行热交换，产生650-750°C的高温烟气，进入旋风式除尘器除去烟气中的大颗粒的矿料粉尘，然后输送到余热锅炉，在余热锅炉出口的烟气温度一般控制在160-180°C，防止烟气中水蒸气凝结，损害循环风机。为了提高余热的有效利用，在循环风机后，安装一台预省煤器，进一步回收余热，由其产生的0.2MPa的饱和热水，可以用于其它工艺用热，或者用于锅炉给水除氧。另外，预省煤器的设置也有利于工艺流程中的冷却风温的控制。余热锅炉产生4.5MPa、450°C的过热蒸汽，输送到汽轮发电机组用于发电。同时，冷却循环系统采用全封闭形式，提高了回收余热品质和量，采用旋风式除尘器和多管式除尘器相结合的二级除尘工艺方式，也提高了矿粉的回收利用率，保护的环境。
[0021]本发明的有益效果是:
[0022]1、本发明的工艺流程采用