一种烟气串级循环利用环冷机的制作方法

本实用新型涉及钢铁冶炼领域，特别涉及一种烟气串级循环利用环冷机。

背景技术：

在钢铁冶炼中，环冷机用于冷却烧结的物料。环冷机整体为圆环形，烧结的物料通过台车在环冷机中运行一周，完成冷却和卸料。工作时，完成烧结的物料被布设在台车的篦板上，台车围绕环冷机中心匀速转动。同时，鼓风机吹入的冷(或热)风从下向上穿过篦板进入台车，与篦板上的物料进行充分热交换后，作为热烟气从排气管排出。

环冷机内部可分为高温区、中温区、低温区和非冷却区，烧结机完成烧结的物料在高温区被输送到环冷机的台车上，此时，物料温度在700℃-800℃之间，常温的冷却风在该高温区与物料充分热交换后，成为有一定温度的烟气，从排气管排出。

台车在高温区排出的烟气温度在350～500℃之间；运行至中温区，经高温区的冷却，物料温度有所降低，在中温区排出的烟气温度在200℃-350℃之间；经过中温区后，台车运行至低温区，此时物料温度进一步较低，低温区排放烟气的温度一般低于200℃。经低温区后，物料温度降至150℃以下，在非冷却区被送入下一工序，完成物料冷却。

在物料冷却过程中，会有大量的热烟气直接排入大气，不仅造成大气污染，还造成能源的浪费。为环保节能，部分钢铁企业回收高温区的热烟气，利用高温烟气的热能进行发电、产蒸汽。高温烟气热能的利用率与烟气的温度有着密切关系，烟气温度越高，热利用的效率就越高，因此，如何提高环冷机排放烟气的温度，对烟气的再利用具有重要意义。

申请人提出过一种环冷机烟气再利用方法和系统、及环冷机，其包括设置在环冷机中温区上用于收集烟气的环冷罩，分别连通环冷罩和环冷机高温区冷却风道的后风管和前风管，后风管和前风管之间设置循环风机，通过收集环冷机中温区排放的中温烟气，将该部分中温烟气作为环冷机高温区的冷却风。这样，本身具有一定温度的中温烟气与高温物料热交换后排出的高温烟气的温度，相对于原环冷机高温区直接利用冷风冷却物料后排出热烟气的温度要高出很多，再收集该部分高温烟气进行发电、烧水等再利用，有效提高热利用的效率。

但是，这种环冷机烟气再利用方法和系统、及环冷机仅利用了环冷机高温区的烟气，环冷机中温区和低温区的烟气依然会排入大气，环冷机仍然存在造成大气污染和热能浪费的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种烟气串级循环利用环冷机。该环冷机不仅能够有效提高环冷机排放烟气的温度，提高烟气再利用的效率，而且，能够进一步减少对外排放的废气量，达到保护环境的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供一种烟气串级循环利用环冷机，包括：

设置在环冷机高温区上用于收集烟气的第一环冷罩，连通所述第一环冷罩与高温烟气热量回收装置的第一吸热风管，连通所述高温烟气热量回收装置与环冷机高温区冷却风道和/或环冷机高温区冷却风机的第一回热风管；

设置在环冷机中温区上用于收集烟气的第二环冷罩，连通所述第二环冷罩与中温烟气热量回收装置的第二吸热风管，连通所述中温烟气热量回收装置与烧结机烟气循环系统的送热风管；

设置在环冷机低温区上用于收集和输送烟气的排气筒，所述排气筒连通至环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机。

优选地，还包括连通所述第一环冷罩和/或第二环冷罩与烧结机点火炉的第三吸热风管。

优选地，所述高温烟气热量回收装置为能够回收高温烟气的热能以产生蒸汽的余热锅炉。

优选地，所述中温烟气热量回收装置为能够回收中温烟气的热能以进行发电的低温余热发电系统。

优选地，所述烧结机烟气循环系统包括设置在烧结机台车面上的烟气罩，与所述烟气罩连通的烟气循环风管以及设于所述烟气循环风管的烟气循环风机，所述送热风管连通至所述烟气循环风机。

优选地，还包括设置在环冷机受、卸料除尘点处用于将烟气输送至机尾除尘系统的第四吸热风管。

优选地，所述机尾除尘系统设置有布袋除尘器。

优选地，所述环冷机在高温区设有至少三处用于收集烟气的第一环冷罩，所述第一环冷罩的径向端面为门字型，环向长度与环冷机高温区的长度相当，所述第一环冷罩罩在环冷机的高温区域，高于台车位置，其顶部端面设有连接高温烟气热量回收装置的排烟口。

优选地，所述环冷机在中温区设有至少两处用于收集烟气的第二环冷罩，所述第二环冷罩的径向端面为门字型，环向长度与环冷机中温区的长度相当，所述第二环冷罩罩在环冷机的中温区域，高于台车位置，其顶部端面设有连接中温烟气热量回收装置的排烟口。

优选地，所述排气筒为圆形空筒结构，所涵盖区域的环向长度与环冷机低温区的长度相当。

优选地，所述排气筒与环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机之间设有三通管件，所述三通管件的第一通路连通所述排气筒，所述三通管件的第二通路为常温空气入口，所述三通管件的第三通路连通环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机，

优选地，所述三通管件的第一通路上设有热胀冷缩补偿器和第一电动阀门，所述三通管件的第二通路上设有第二电动阀门。

本实用新型所提供的环冷机设有对应于高温区的第一环冷罩，对应于中温区的第二环冷罩以及对应于低温区的排气筒，其中，由第一环冷罩收集的高温烟气可通过第一吸热风管输送至高温烟气热量回收装置，其热量被部分回收之后，温度降低的烟气可通过第一回热风管返回高温区冷却风道和/或高温区冷却风机，与常温空气混合后对物料进行冷却，实现循环利用；由第二环冷罩收集的中温烟气可通过第二吸热风管输送至中温烟气热量回收装置，其热量被部分回收之后，温度降低的烟气通过送热风管输送至烧结机的烟气循环系统，在烧结机中进行循环利用；由排气筒收集的低温烟气输送至环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机，使低温烟气串级循环利用，从而实现废气不外排。这样，可以收集环冷机高、中、低温区排放的所有烟气，并将这些烟气分别作为不同用途，一一对应进入各自系统，不仅能够有效提高环冷机排放烟气的温度，提高烟气再利用的效率，而且，能够进一步减少对外排放的废气量，达到保护环境的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例公开的一种环冷机的低温区的径向剖视图；

图2为图1所示环冷机的整体平面示意图；

图3为图1所示环冷机的热废气利用流程图。

图中：

1.台车 2.篦板 3.冷却风机 4.第一环冷罩 5.高温烟气热量回收装置 6.第一吸热风管 7.第一回热风管 8.第二环冷罩 9.中温烟气热量回收装置 10.第二吸热风管 11.送热风管 12.排气筒 13.第四吸热风管 14.消音器 15.热胀冷缩补偿器 16.异型三通管件

A.高温烟气取风口 B.中温烟气取风口 C.低温烟气取风口 D.回热风管接口中心

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本实施例提供的环冷机整体为圆环形，烧结的物料通过台车在环冷机中运行一周，完成冷却和卸料。

请参考图1，为环冷机径向(指向环冷机中心)剖视图，完成烧结的物料被布设在台车1的篦板2上，台车1围绕环冷机中心匀速转动，同时，冷却风机3吹入的冷(或热)风从下向上穿过篦板2进入台车1，与篦板2上的物料进行充分热交换后，作为热烟气从排气管排出。

请一并参考图2，为环冷机的整体平面示意图，环冷机分为高温区、中温区、低温区和非冷却区，烧结机(图中未示出)完成烧结的物料在高温区被输送到环冷机的台车1上，此时，物料温度在700℃-800℃之间，常温的冷却风在该高温区与物料充分热交换后，成为有一定温度的烟气，从排气管排出。

台车1在高温区排出的烟气温度在350～500℃之间；运行至中温区，经高温区的冷却，物料温度有所降低，在中温区排出的烟气温度在200℃-350℃之间；经过中温区后，台车2运行至低温区，此时物料温度进一步较低，低温区排放烟气的温度一般低于200℃。经低温区后，物料温度降至150℃以下，在非冷却区被送入下一工序，完成物料冷却。

环冷机在高温区上方设有第一环冷罩4，用于收集高温烟气，同时设有将第一环冷罩4与高温烟气热量回收装置5连通的第一吸热风管6，并设有将高温烟气热量回收装置5与环冷机高温区冷却风道和/或环冷机高温区冷却风机连通的第一回热风管7。由第一环冷罩4收集的高温烟气可通过第一吸热风管6输送至高温烟气热量回收装置5，其热量被部分回收之后，温度降低的烟气可通过第一回热风管7返回高温区冷却风道和/或高温区冷却风机，与常温空气混合后对物料进行冷却，实现循环利用。

本身具有一定温度的返回烟气与高温物料热交换后排出的高温烟气的温度，相对于原环冷机高温区直接利用冷风冷却物料后排出热烟气的温度要高出很多，再收集该部分高温烟气进行发电、产蒸汽等再利用，可有效提高烟气再利用的效率。

高温烟气热量回收装置5可以是能够回收高温烟气的热能以产生蒸汽的装置，例如直联炉罩式余热锅炉等。

环冷机在中温区上方设有第二环冷罩8，用于收集中温烟气，同时设有将第二环冷罩8与中温烟气热量回收装置9连通的第二吸热风管10，并设有将中温烟气热量回收装置9与烧结机烟气循环系统连通的送热风管11。由第二环冷罩8收集的中温烟气可通过第二吸热风管10输送至中温烟气热量回收装置9，其热量被部分回收之后，温度降低的烟气通过送热风管11输送至烧结机的烟气循环系统，在烧结机中进行循环利用。

烧结机烟气循环系统包括设置在烧结机台车面上的烟气罩，与烟气罩连通的烟气循环风管以及设于烟气循环风管的烟气循环风机，送热风管连通至烟气循环风机。

中温烟气热量回收装置9可以是能够回收中温烟气的热能以进行发电的装置，例如低温余热发电系统等。

环冷机在低温区上方设有用于收集和输送烟气的排气筒12，排气筒12连通至环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机。由排气筒12收集的低温烟气输送至环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机，使低温烟气串级循环利用，从而实现废气不外排。

此外，环冷机还设有连通第一环冷罩和/或第二环冷罩与烧结机点火炉的第三吸热风管(图中未示出)，以及设置在环冷机受、卸料除尘点处用于将烟气输送至机尾除尘系统的第四吸热风管13，机尾除尘系统设置有布袋除尘器。

具体地，环冷机在高温区设有至少三处用于收集烟气的第一环冷罩4，第一环冷罩4的径向端面为门字型，环向长度与环冷机高温区的长度相当，第一环冷罩4罩在环冷机的高温区域，高于台车4的位置，其顶部端面设有连接高温烟气热量回收装置5的排烟口，利用环冷罩收集烟气，可避免烟气与空气接触后温度降低，保证烟气温度。

烟气经直联炉罩式余热锅炉利用后，部分150℃左右热风返回到环形主风道中。

环冷机在中温区设有至少两处用于收集烟气的第二环冷罩8，第二环冷罩8的径向端面为门字型，环向长度与环冷机中温区的长度相当，第二环冷罩8罩在环冷机的中温区域，高于台车1的位置，其顶部端面设有连接中温烟气热量回收装置9的排烟口，利用环冷罩收集烟气，可避免烟气与空气接触后温度降低，保证烟气温度。

烟气经低温余热ORC发电利用后，烟气进入烧结机的烟气循环系统，进行循环利用。

排气筒12为圆形空筒结构，所涵盖区域的环向长度与环冷机低温区的长度相当。

排气筒12与环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机之间设有异型三通管件16，异型三通管件16的第一通路连通排气筒12，异型三通管件16的第二通路为常温空气入口，异型三通管件16的第三通路连通环冷机中温区冷却风机和/或环冷机低温区冷却风机3，热烟气被引入冷却风机3入口，从冷却风机3出口鼓入环形主烟道，这部分烟气不对外排放。

由于冷却风机3设有常温空气入口，因此异型三通管件16的第一通路上设有第一电动阀门，异型三通管件16的第二通路上设有第二电动阀门，通过第一电动阀门和第二电动阀门可分别调节低温烟气和常温空气的比例和流量，从而对混合气流的温度进行控制。此外，其水平段处的阀门用于平衡进入冷却风机的两路支管的压力。

为消除噪音，可在常温空气入口处设置消音器14，异型三通管件16的第一通路上设有热胀冷缩补偿器15，通过热胀冷缩补偿器15可避免排气筒和三通管件在烟气的加热作用下发生变形而对其他与之相连的组成部件造成影响。

请参考图3，图3为图1所示环冷机的热废气利用流程图。

如图所示，环冷机在篦板2下方设有六个冷却风机，分别为一号风机、二号风机、三号风机、四号风机、五号风机和六号风机，这些风机都是能吸入冷/热风，又将其鼓入倒冷却风道中的循环风机。

环冷热废气的利用共由余热锅炉产蒸汽、点火助燃、低温余热ORC发电、串级利用四部分组成。

第一部分，环冷机高温段热废气的热量采用直联炉罩式余热锅炉技术回收热能产生蒸汽，烟气热量回收后返回环冷机烟道或者环冷二号风机重新利用。

第二部分，环冷机高温段约350℃部分高温烟气可通往烧结机的点火炉用于点火助燃或热风保温。

第三部分，环冷机中低温段热废气的热量采用低温余热ORC发电技术回收热能，余热回收后的废气进入烟气循环烧结系统，通过风机汇合烧结循环烟道的烟气后送到烧结机台车面上的烟气罩内。

第四部分，环冷机低温段废气，通过环冷机风机串级利用技术将废气当作冷却风二次利用。

另外，环冷机受、卸料除尘点废气进入机尾除尘系统，以及设置布袋除尘器处理剩下的烟气，使环冷废气不外排。

本实用新型收集环冷机高温区排放的烟气，部分带一定温度的烟气作为环冷机相应温度区的冷却风，本身具有一定温度的烟气与各温度区灼热的物料充分热交换后，成为具有更高温度的热烟气，再收集该部分高温烟气进行发电、产蒸汽等再利用，有效提高烟气再利用的效率。

同时，本实用新型还收集环冷机最后一段排气筒中低温区排放的烟气，通过旁路系统进入前面四号、五号两台冷却风机，使低温烟气串级循环利用，从而实现废气不外排，能够进一步减少对外排放的废气量，达到保护环境的目的。

上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，吸热风管和回热风管的数量可以是多个，在环冷机的周向间隔分布，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

一般情况下，环冷机高温区排放的高温烟气温度范围是350℃-500℃，本实用新型利用在环冷机高温区设置的第一环冷罩4收集这部分高于350℃-500℃的高温烟气，通过回热烟道送入高温区的环冷风道，再通过环形风道送入台车，与台车上的温度高达700℃-800℃的物料进行热交换后。这部分高温烟气经传送利用后烟气温度仍可保持在约150℃左右范围，这样，本身具有一定温度的高温烟气与高温物料热交换后排出的高温烟气的温度，相对于原环冷机高温区直接利用冷风冷却物料后排出热烟气的温度要高出很多。在烟气再利用时，当烟气达到一定温度时(如350℃)，烟气温度每提高一些，烟气热能的提取量就会增加许多。因此，循环后，在环冷机高温区收集的高温烟气能够有效提高烟气再利用的效率。

本实用新型用同样方法通过第二环冷罩8收集环冷机中温区排出的中温烟气，将该部分中温烟气被利用作为低温余热ORC发电，经换热后的热烟气在进入烧结机的热烟气循环系统，被送至烧结机(图中未示出)料面上。

本实用新型还同时收集环冷机低温区排出的烟气，将该部分烟气送入前面两台冷却风机，再鼓入环形主风道，进行串级利用，减少废气对外排放，保护了环境。

以上对本实用新型所提供的环冷机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。