专利名称：烧结烟气余热回收利用装置和具有其的烧结设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种烧结烟气余热回收利用装置和具有其的烧结设备。
背景技术：
图I所示为现有技术中的烧结设备，主要包括烧结机1，在烧结机I中设置有烧结段烟道2和冷却段烟道3，这两个烟道内分别具有十余个风室，烟道中的烟气按照温度分布可以分为高温段、中温段和低温段，其中，高温段的温度范围为250 400°C，中温段的温度范围为150 250°C，低温段的温度范围为100 150°C。从图I中还可以看出，烧结段烟道2和冷却段烟道3分别通过管道与除尘设备4 的一端连接，在除尘设备4的另一端连接有风机5，烧结段烟道2和冷却段烟道3中的烟气在该风机5的作用下被抽入除尘设备4中进行除尘并随后通过烟囱6排入大气。在整个烟气的排放过程中，烧结段烟道2和冷却烟道段3分别将各自全部风室中的烟气混合在一起，烟气在由烟囱6排入大气的同时也带走了大量可利用的热量，特别是烧结段烟道2后部和冷却段烟道3前部的几个风室中的烟气温度处于250 400°C的温度范围内，具有较高的余热品位，完全可以作为热能资源使用。但是，目前的冶金企业对这部分热能资源并没有给予足够的重视，未能在烟气排入大气之前进行烟气收集并对这些烟气加以利用。据统计，在冶金企业的诸多生产环节中，烧结工序的能耗非常之大，仅次于炼铁， 而产生这些随烟气排放到大气中的热量所消耗的能量通常能够占整个烧结工序总能耗的 30 40%，如果能够在烟气排入大气之前对其热量进行收集利用，将会使能量的利用符合阶梯利用原则，提高能力的利用率。因此，需要一种烧结烟气余热回收利用装置和具有其的烧结设备，以解决上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种烧结烟气余热回收利用装置， 包括余热锅炉，所述余热锅炉的烟气进口用于与烧结机的烧结段烟道和/或冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的烟气；以及汽轮机，所述汽轮机的蒸汽进口与所述余热锅炉的蒸汽出口连通，以接收来自所述余热锅炉的蒸汽并做功。优选地，所述余热锅炉包括第一余热锅炉和第二余热锅炉，所述第一余热锅炉的烟气进口用于与所述烧结机的所述烧结段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道的烟气，所述第二余热锅炉的烟气进口用于与所述烧结机的所述冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述冷却段烟道的烟气。优选地，所述余热锅炉为双烟道余热锅炉，所述双烟道余热锅炉的第一烟气进口
4用于与所述烧结机的所述烧结段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道的烟气，所述双烟道余热锅炉的第二烟气进口用于与所述烧结机的所述冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述冷却段烟道的烟气，所述双烟道余热锅炉的第一蒸汽出口和第二蒸汽出口均与所述汽轮机的所述蒸汽进口连通。优选地，在所述烟气进口的上游处设置有冷风阀。优选地，余热锅炉为下进上出式余热锅炉。优选地，所述余热锅炉还具有废气出口，所述废气出口的下游处设置有第一风机。优选地，所述烧结烟气余热回收利用装置还包括除尘设备，所述除尘设备与所述第一风机连通，用于对所述第一风机排出的废气进行除尘。优选地，所述除尘设备还具有用于与所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道连通的进烟口。优选地，所述烧结烟气余热回收利用装置还包括与所述除尘设备连接的第二风机，所述第二风机用于排出经过所述除尘设备除尘后的废气。优选地，所述汽轮机与所述第二风机连接，以驱动所述第二风机。优选地，所述余热锅炉的烟气进口用于与所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的高温段连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的高温段的烟气。优选地，所述烧结烟气余热回收利用装置还包括与所述汽轮机和所述余热锅炉连通的冷凝水循环系统，所述冷凝水循环系统包括冷凝器，所述冷凝器与所述汽轮机的排汽口连接；以及除氧器，所述除氧器的一端通过第一水泵与所述冷凝器连通，另一端通过第二水泵与所述余热锅炉的回水口连接。优选地，在所述第一水泵与所述除氧器之间的管路上设置有轴封加热器。本发明还提供一种烧结设备，所述烧结设备包括烧结机，所述烧结机具有烧结段烟道和冷却段烟道；以及上述的烧结烟气余热回收利用装置，所述烧结烟气余热回收利用装置的所述余热锅炉的烟气进口与所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道连通。根据本发明的烧结烟气余热回收利用装置，采用余热锅炉接收来自烧结机烟道内的烟气，余热锅炉利用接收到的烟气中的热量产生蒸汽，并且余热锅炉的蒸汽出口与汽轮机的蒸汽进口连通，这样就能够将产生的蒸汽输送至汽轮机使汽轮机做功，汽轮机做功后就能够驱动各种泵、压缩机、以及风机等设备工作，从而能够节省这些设备消耗的电能。在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
图I为现有技术的烧结设备的组成示意图；以及图2为本发明一个具体实施方式
的烧结设备的组成示意图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。本发明公开了一种烧结烟气余热回收利用装置，图I示出了该烧结烟气余热回收利用装置的组成及连接结构，从图I中可以看出，本发明公开的烧结烟气余热回收利用装置主要包括余热锅炉10。该余热锅炉10的烟气进口用于接收来自烧结机30的烟气，具体地，余热锅炉10的烟气进口可以按照图中所示的方式同时与烧结机30的烧结段烟道31 和冷却段烟道33连通，也可以按照未在图中示出的方式只与烧结段烟道31连通，或者只与冷却段烟道33连通。这三种实施方式都能够使余热锅炉10接收到来自烧结机30的烟气， 而同时与烧结段烟道31和冷却段烟道33连通的方式可以使余热锅炉10接收到更多的来自烧结机30的烟气。按照烧结段烟道31和冷却段烟道33内烟气的温度分布，烧结段烟道 31的后部以及冷却段烟道33的前部属于高温段，温度范围在250°C至400°C之间，具有较高的能量品位，所以在按照上述三种方式将余热锅炉10的烟气进口与烧结机30的烟道连通时可以优选将烟气进口与这部分高温段连通，以接收能量品位较高的烟气。余热锅炉10接收了烧结机30的烟气后，吸收该烟气中的热量产生蒸汽，蒸汽从余热锅炉10的蒸汽出口流出，经连通该蒸汽出口与汽轮机50的蒸汽进口的管道由汽轮机50 的蒸汽进口进入汽轮机50。汽轮机50接收到蒸汽后便获得了做功的动力可以开始做功，而汽轮机50所做的功可以用来驱动各种泵、压缩机以及风机等设备工作或驱动电动机发电， 以达到节约能源的目的。本发明提供的烧结烟气余热回收利用装置具有意想不到的节能效果，以使用汽轮机50驱动现有的烧结设备的风机5(如图I所示)为例，汽轮机50所提供的功率可以占风机5运转所需功率的50%至70%。该比例可以采用本领域技术人员所公知的方式来计算，例如先计算出余热锅炉10能够产生的蒸汽量，再通过蒸汽量计算出汽轮机50能够提供的功率，就可以得出汽轮机50所提供的功率占设备运转所需功率的比例。按照本发明一种优选的实施方式，余热锅炉10包括第一余热锅炉11和第二余热锅炉13，其中，第一余热锅炉11的烟气进口与烧结机30的烧结段烟道31连通，以接收来自烧结段烟道31的烟气，而第二余热锅炉13的烟气进口与烧结机30的冷却段烟道33连通， 以接收来自冷却段烟道33的烟气。第一余热锅炉11和第二余热锅炉13分别接收了烟气后便利用烟气的热量产生蒸汽，并将各自产生的蒸汽向汽轮机50输送。具体地，第一余热锅炉11和第二余热锅炉13 先将各自产生的蒸汽通过管路输出，随后两条管路汇合为一条母管，两股蒸汽也合为一股沿着母管继续向汽轮机50输送并最终进入汽轮机50内部。这种同时将烧结机30的烧结段烟道31和冷却段烟道33的烟气引入余热锅炉10的实施方式能够从烧结机30中获得更多烟气，使余热锅炉10能够有更多可利用的热量，从而产生更多的蒸汽供汽轮机50使用。除了上述使用第一余热锅炉11和第二余热锅炉13同时接收烧结机30的烧结段烟道31和冷却段烟道33中的烟气外，还可以使用双烟道余热锅炉代替第一余热锅炉11和第二余热锅炉13同时接收烧结机30的烧结段烟道31和冷却段烟道33中的烟气。这种双烟道余热锅炉具有第一烟气进口和第二烟气进口，使用时可以将第一烟气进口与烧结段烟道31连通，将第二烟气进口与冷却段烟道33连通，烟气进入双烟道余热锅炉后会在两组相互独立的换热系统内热交换，产生的蒸汽也分别从双烟道余热锅炉的第一蒸汽出口和第二蒸汽出口排出继而由汽轮机50的蒸汽进口进入汽轮机50。使用上述双烟道余热锅炉除了同样能够从烧结机30的烧结段烟道31和冷却段烟道33中获得烟气外，还可以使整个烧结烟气余热回收利用装置节省占用的空间。对于只需要从烧结机30的烧结段烟道31或冷却段烟道33收集烟气的情况，就可以只采用一个余热锅炉10进行烟气的收集。在实际生产过程中往往会根据需要调节进入余热锅炉10的烟气的温度。例如烟气温度较高时需要在烟气进入余热锅炉10之前降低烟气的温度，优选地，可以在之前介绍的具体实施方式
的基础上如图2所示在余热锅炉10的烟气进口的上游处设置冷风阀70， 通过打开冷风阀70可以引入冷风以降低烟气的温度。进一步，还可以在位于余热锅炉10 的废气出口下游处设置第一风机90，以便当烟气的温度较低时，可以适当降低第一风机90 的转速，以防止因第一风机90转速过高而过多地吸入烧结机30烟道内的较低温度的烟气。 此外，设置第一风机90还可以改变进入余热锅炉10内的烟气的流量，以提高本发明提供的烧结烟气余热回收利用装置的可调节性。由于烟气中会掺杂一些固体杂质，这些固体杂质会对生产设备造成损害，而且如果排放到空气中也会污染环境，因此优选地，之前介绍的具体实施方式
中的余热锅炉10采用下进上出式余热锅炉，即余热锅炉10的废气出口的位置高于烟气进口的位置，以借助固体杂质的比重大于气体比重的特点更好地将固体杂质与气体分离，保证余热锅炉10的正常运转。根据目前的生产流程，余热锅炉10产生的废气最终要排放到空气中，为了符合国家的排放标准，降低废气对环境的影响，该烧结烟气余热回收利用装置还包括有除尘设备 20。前面介绍了余热锅炉10可以采用双烟道余热锅炉，也可以采用第一余热锅炉11和第二余热锅炉13，以及还可以只使用一个余热锅炉10。由于上述这几种余热锅炉10都具有废气出口，所以该除尘设备20可以与设置在烟气出口下游的第一风机90连通，用于对第一风机90排出的废气进行除尘，第一风机90此时除了具有调节进入余热锅炉10的烟气流量外还可以起到将余热锅炉10排出的废气输送至除尘设备20进行除尘的作用。对于使用双烟道余热锅炉的情况，可以使用两个第一风机90，每一个第一风机90 可以各自连接一个除尘设备20，也可以将两个第一风机90同时连接一个除尘设备20。对于使用第一余热锅炉11和第二余热锅炉13的情况，可以分别为第一余热锅炉11和第二余热锅炉13配备第一风机90，同样，这两个第一风机90既可以各自连接一个除尘设备20也可以同时连接一个除尘设备20。最后针对只使用一个余热锅炉10的情况可以只设置一个第一风机90以及一个与该第一风机90连接的除尘设备20。但需要理解的是，上述描述仅为示范性的，因此并非意欲对第一风机90和除尘设备20的数量以及第一风机90和除尘设备20与余热锅炉10的连接方式进行限制，本领域的技术人员可以根据其需要对其进行合理设置。
废气的来源除了余热锅炉10外，烧结机30的烧结段烟道31和冷却段烟道33也会排出废气，因此优选地，可以将除尘设备20与烧结机30的烧结段烟道31和/或冷却段烟道33连通，用来吸收烧结段烟道31和/或冷却段烟道33排出的废气。当然，也可以在除尘设备20上设置用于与烧结机30的烧结段烟道31和/或冷却段烟道33连通的进烟口， 这样除尘设备20就能够同时吸收来自余热锅炉10和烧结机30的废气，不必单独为烧结机 30配备除尘设备20，节约了设备成本。进一步地，该烧结烟气余热回收利用装置还包括第二风机40，第二风机40与除尘设备20连接，用于将除尘后的废气(例如经由烟囱60)输送到环境中。参照上面的描述， 当该烧结烟气余热回收利用装置包括多个除尘设备20时，可以为每一个除尘设备20配备一个第二风机40，也可以仅使用一个第二风机40将除尘后的废气输送到环境中。当该烧结烟气余热回收利用装置包括一个除尘设备20时，可以仅配备一个第二风机40。可以理解的是，上述关于第二风机40的数量和与除尘设备20的连接方式的描述仅为示范性的，因此不应理解为对本发明的限制。本文之前曾提到，汽轮机50可以用来驱动各种泵、压缩机、以及风机等设备工作， 而本发明烧结烟气余热回收利用装置的具体实施方式
中使用了第一风机90和第二风机 40，那么就可以将汽轮机50与第一风机90或者第二风机40连接，以驱动第一风机90或者第二风机40，由于三者都是烧结烟气余热回收利用装置的组成部分，属于同一个体系，因此在连接上可以省去一些中间环节，降低了设备间的连接难度，同时也保证了能量的传递效率。汽轮机50在利用蒸汽做功后，蒸汽成为乏汽由汽轮机50的排汽口排出，如果将这部分乏汽降温使之变为液态的冷凝水，则可以将这些冷凝水提供给余热锅炉10使用，于是，就可以在本发明的上述具体实施方式
的基础上增加一套图2中所示的冷凝水循环系统 80。具体地，该冷凝水循环系统80主要包括冷凝器81，该冷凝器81与汽轮机50的排汽口连接，接收汽轮机50排出的乏汽并排出冷凝水；以及除氧器83，该除氧器83的一端通过第一水泵85与冷凝器81连通以接收冷凝器81排出的冷凝水，除氧器83的另一端通过第二水泵87与余热锅炉10的回水口连接以将冷凝水输送至余热锅炉10。通过这套冷凝水循环系统80实现了冷凝水的有效利用，进一步节省了整个烧结烟气余热回收利用装置的能源消耗。优选地，还可以在第一水泵85与除氧器83之间的管路上设置轴封加热器89，用来抽出汽轮机50汽封系统的汽气混合物，防止蒸汽从端部汽封漏到汽机房和油系统中造成环境污染以及油质的破坏，起到改善生产车间环境，减少能源损失提高机组热效率的作用。另一方面，本发明还公开了一种烧结设备，如图2所示，该烧结设备包括烧结机 30，在烧结机30中设置有烧结段烟道31和冷却段烟道33 ;以及上述的烧结烟气余热回收利用装置，该烧结烟气余热回收利用装置通过余热锅炉10的烟气进口与烧结机30的烟道的连通而与烧结机30构成一套完整的烧结设备。二者具体的连接方式可以是余热锅炉10 的烟气进口同时与烧结机30的烧结段烟道31和冷却段烟道33连通，也可以从烧结段烟道 31和冷却段烟道33中择一连通。本发明公开的烧结设备因具有上述的烧结烟气余热回收利用装置实现了对烧结机烟道内的烟气的有效利用，进而节约了能源。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，包括余热锅炉，所述余热锅炉的烟气进口用于与烧结机的烧结段烟道和/或冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的烟气；以及汽轮机，所述汽轮机的蒸汽进口与所述余热锅炉的蒸汽出口连通，以接收来自所述余热锅炉的蒸汽并做功。
2.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述余热锅炉包括第一余热锅炉和第二余热锅炉，所述第一余热锅炉的烟气进口用于与所述烧结机的所述烧结段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道的烟气，所述第二余热锅炉的烟气进口用于与所述烧结机的所述冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述冷却段烟道的烟气。
3.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述余热锅炉为双烟道余热锅炉，所述双烟道余热锅炉的第一烟气进口用于与所述烧结机的所述烧结段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道的烟气，所述双烟道余热锅炉的第二烟气进口用于与所述烧结机的所述冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述冷却段烟道的烟气，所述双烟道余热锅炉的第一蒸汽出口和第二蒸汽出口均与所述汽轮机的所述蒸汽进口连通。
4.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，在所述烟气进口的上游处设置有冷风阀。
5.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述余热锅炉为下进上出式余热锅炉。
6.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述余热锅炉还具有废气出口，所述废气出口的下游处设置有第一风机。
7.按照权利要求6所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述烧结烟气余热回收利用装置还包括除尘设备，所述除尘设备与所述第一风机连通，用于对所述第一风机排出的废气进行除尘。
8.按照权利要求7所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述除尘设备还具有用于与所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道连通的进烟口。
9.按照权利要求7所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述烧结烟气余热回收利用装置还包括与所述除尘设备连接的第二风机，所述第二风机用于排出经过所述除尘设备除尘后的废气。
10.按照权利要求9所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述汽轮机与所述第二风机连接，以驱动所述第二风机。
11.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述余热锅炉的烟气进口用于与所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的高温段连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的高温段的烟气。
12.按照权利要求I所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，所述烧结烟气余热回收利用装置还包括与所述汽轮机和所述余热锅炉连通的冷凝水循环系统，所述冷凝水循环系统包括冷凝器，所述冷凝器与所述汽轮机的排汽口连接；以及除氧器，所述除氧器的一端通过第一水泵与所述冷凝器连通，另一端通过第二水泵与所述余热锅炉的回水口连接。
13.按照权利要求12所述的烧结烟气余热回收利用装置，其特征在于，在所述第一水泵与所述除氧器之间的管路上设置有轴封加热器。
14.一种烧结设备，其特征在于，所述烧结设备包括烧结机，所述烧结机具有烧结段烟道和冷却段烟道；以及如权利要求I至13中任一项所述的烧结烟气余热回收利用装置，所述烧结烟气余热回收利用装置的所述余热锅炉的烟气进口与所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道连通。
全文摘要
本发明公开一种烧结烟气余热回收利用装置和具有其的烧结设备。该烧结烟气余热回收利用装置包括余热锅炉，其烟气进口用于与烧结机的烧结段烟道和/或冷却段烟道连通，以接收来自所述烧结机的所述烧结段烟道和/或所述冷却段烟道的烟气；以及汽轮机，其蒸汽进口与所述余热锅炉的蒸汽出口连通，以接收来自所述余热锅炉的蒸汽并做功。根据本发明的烧结烟气余热回收利用装置，利用接收到的烟气中的热量产生蒸汽，并将蒸汽输送至汽轮机使汽轮机做功，汽轮机做功后就能够驱动各种泵、压缩机、以及风机等设备工作，从而能够节省这些设备消耗的电能。
文档编号F27D17/00GK102589307SQ20121006632
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者史晓云, 李国强, 李晨飞, 杜俊昭, 肖衍党, 胡新, 韩涛 申请人:思安新能源股份有限公司