一种利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统的制作方法

背景技术

目前，钢渣和矿渣是钢铁行业排放量最大冶金渣，根据相关的炼铁炼钢工艺，钢渣的产出量是粗钢产量的12-15%，矿渣是粗钢产量的25%-35%。高炉冶炼产生的矿渣水淬后具有很大的活性，制作成微粉后，作为水泥混合材和混泥土的掺合料，综合利用率达90%以上。炼钢产生的钢渣由于存在游离态的氧化钙和氧化镁，导致安定性不良，利用率不足20%。目前钢渣一个具有良好前景的应用是将热焖并破碎选铁后的钢渣尾渣制作成为比表面积400m2/kg的钢渣微粉。将上述钢渣微粉和矿渣微粉按照一定比例混合后成为双掺粉，作为水泥熟料的代替品。目前这种使用方法逐渐成熟。

如专利201621266637.6利用钢渣微粉和矿渣微粉生产双掺粉的设备中提到的一样，在矿渣微粉或者钢渣微粉的生产过程中需要用到热风炉，其目的是对物料进行烘干以满足后续工艺要求。目前使用的热风炉都是使用常温空气进入加热炉燃烧，加热炉出口温度根据工艺需要一般是在300-400℃。目前热风炉中用于加热常温空气的燃料一般是采用钢厂的富余煤气。一般钢厂富余高炉煤气是用于发电，按照发电的电价计算，高炉煤气的价格约为0.2元/nm3，计算到每吨微粉的高炉煤气耗量约为70-100nm3/吨，那么每吨的燃料成本为14-20元/吨，热风炉中的燃料成本占到总成本的30-40%之间。

另一方面钢铁厂有很多余热烟气，比如至少有如下几种余热：1）高炉热风炉的排烟温度在120-160℃之间；2）烧结工艺的环冷第三段排气也在150-230℃以上；3）轧钢加热炉排烟温度也在150℃以上；4）对于燃气锅炉的排烟温度也在140摄氏度以上。现有的技术中，这些钢铁厂不同设备、工艺中产生的余热直接排放，造成很大的资源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，能够充分利用钢铁厂余热的余热烟气将其加热为热风炉中的热风，实现了钢铁厂余热的余热烟气的回收利用，且大大减少了热风炉中的燃料成本。

本发明采用的技术方案为：

一种利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，包括余热烟气气源、余热烟道机构、余热烟气增压机构、煤气气源、补燃式热风炉、静态选粉机、送料机构、粗料储存机构、旋风筒、除尘机构、细料储存机构和排气机构；

所述的余热烟气气源的余热烟气出口连接余热烟道机构的余热烟气进口，余热烟道机构的余热烟气出口通过余热烟气调节阀连接余热烟气增压机构的余热烟气进口，所述的余热烟气增压机构的余热烟气出口通过助燃烟气调节阀连接补燃式热风炉的助燃烟气进口，且余热烟气增压机构的余热烟气出口通过配风烟气调节阀连接补燃式热风炉的配风烟气进口；煤气气源的煤气出口通过煤气调节阀连接补燃式热风炉的煤气进口；

所述的静态选粉机的进风口连接补燃式热风炉的出风口，所述的静态选粉机的进料口连接送料机构，静态选粉机的粗料出口连接粗料储存机构，静态选粉机的细料出口连接旋风筒的进料口，旋风筒的热风进口通过旋风筒热风调节阀连接补燃式热风炉的出风口，旋风筒的出料口连接细料储存机构；除尘机构的进风口连接旋风筒的出风口，除尘机构的余料出口连接细料储存机构，除尘机构的排气口通过排气调节阀连接排气机构，除尘机构的余热烟气回用出口通过余热烟气回用调节阀连接补燃式热风炉的余热烟气回用进口。

所述的除尘机构包括布袋除尘机和除尘风机，所述的布袋除尘机的进风口连接旋风筒的出风口布袋除尘机的余料出口连接细料储存机构，布袋除尘机的气体出口连接除尘风机的气体进口，除尘风机的排气口通过排气调节阀连接排气机构，除尘风机的余热烟气回用出口通过余热烟气回用调节阀连接补燃式热风炉的余热烟气回用进口。

所述的利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统还包括温度监测机构，所述的温度监测机构包括温度传感器、模数转换模块、微处理器和显示模块；所述的温度传感器设置于布袋除尘机的气体出口；所述的温度传感器的温度信号输出端连接模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接微处理器的输入端，微处理器的输出端连接显示模块的输入端。

所述的余热烟气气源包括第一增压系统和第一调节阀、第二增压系统和第二调节阀、第三增压系统和第三调节阀、第四增压系统和第四调节阀；所述的第一增压系统的余热烟气进口通过第一调节阀连接高炉热风炉烟气出口，第一增压系统的余热烟气出口连接余热烟道机构的第一余热烟气进口；所述的第二增压系统的余热烟气进口通过第二调节阀连接烧结环冷机第三段烟气出口，第二增压系统的余热烟气出口连接余热烟道机构的第二余热烟气进口；所述的第三增压系统的余热烟气进口通过第三调节阀连接轧钢加热炉烟气出口，第三增压系统的余热烟气出口连接余热烟道机构的第三余热烟气进口；所述的第四增压系统的余热烟气进口通过第四调节阀连接燃气锅炉排烟系统的烟气出口，第四增压系统的余热烟气出口连接余热烟道机构的第四余热烟气进口。

所述的热风炉包括储热室、多个蓄热体、多个燃烧器，所述的多个燃烧器固定设置于储热室外壳上，且所述的多个燃烧器自上而下依次排布；每个燃烧器均包括助燃烟气进口和煤气进口，且燃烧器的助燃烟气进口连接余热烟气增压机构的余热烟气出口，燃烧器的煤气进口连接煤气气源的煤气出口，燃烧器的热风出口与储热室连通；所述的多个蓄热体自上而下的固定设置于储热室内部，且每个蓄热体分别对应一对相邻燃烧器之间的间隔；所述的储热室上还固定设置有配风烟气外接管，所述的配风烟气外接管的入口为配风烟气进口，配风烟气外接管的出口与储热室连通。

所述配风烟气外接管倾斜设置，且配风烟气外接管的配风烟气进口斜向燃烧器方向，配风烟气外接管的中心线与储热室中心线的夹角小于或等于45^o。

所述的配风烟气外接管的数目为多个。

本发明的提供了一种利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，能够充分利用钢铁厂余热的余热烟气，将钢铁厂中各处的余热烟气汇聚到余热烟道机构中，再进入热风炉中加热为高温热风，实现了钢铁厂余热的余热烟气的回收利用，且余热烟气温度本身远高于常温空气，因此大大减少了热风炉中的燃料成本。

进一步的，通过将燃烧器自上而下依次排布，实现了热风炉中热风的分层加热，使得热风炉中煤气燃烧稳定，热风受热均匀，加热速度快，避免燃烧器燃烧煤气得到的热量的损失，节约了资源。

附图说明

图1为本发明的机构示意图；

图2为本发明的余热烟气气源结构示意图；

图3为本发明的补燃式热风炉结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，包括钢铁厂的余热烟气气源22、用于汇聚钢铁厂多处余热烟气的余热烟道机构1、余热烟气增压机构3、煤气气源2、补燃式热风炉4、静态选粉机5、送料机构6、粗料储存机构8、旋风筒7、除尘机构、细料储存机构11和排气机构12；

所述的除尘机构包括布袋除尘机9和除尘风机10，布袋除尘机9的气体出口连接除尘风机10的气体进口，布袋除尘机9和除尘风机10组成两级除尘机构，进一步减少废气中的颗粒物，防止颗粒物污染环境。

所述的余热烟气气源22的余热烟气出口连接余热烟道机构1的余热烟气进口，余热烟道机构1的余热烟气出口通过余热烟气调节阀v1连接余热烟气增压机构3的余热烟气进口，所述的余热烟气增压机构3的余热烟气出口通过助燃烟气调节阀v3连接补燃式热风炉4的助燃烟气进口，且余热烟气增压机构3的余热烟气出口通过配风烟气调节阀v2连接补燃式热风炉4的配风烟气进口；煤气气源2的煤气出口通过煤气调节阀v7连接补燃式热风炉4的煤气进口；

所述的静态选粉机5的进风口连接补燃式热风炉4的出风口，所述的静态选粉机5的进料口连接送料机构6，静态选粉机5的粗料出口连接粗料储存机构8，静态选粉机5的细料出口连接旋风筒7的进料口，旋风筒7的热风进口通过旋风筒热风调节阀v4连接补燃式热风炉4的出风口，旋风筒7的出料口连接细料储存机构11；布袋除尘机9的进风口连接旋风筒7的出风口，布袋除尘机9的余料出口连接细料储存机构11，除尘风机10的排气口通过排气调节阀v6连接排气机构12，除尘风机10的余热烟气回用出口通过余热烟气回用调节阀v5连接补燃式热风炉4的余热烟气回用进口。

如图2所示，本实施例中，所述的余热烟气气源22中的余热烟气主要来自于钢铁厂中高炉热风炉13、烧结环冷机第三段15、轧钢加热炉17和燃气锅炉18这四个设备中排出的余热烟气。所述的余热烟气气源22包括第一增压系统14和第一调节阀v8、第二增压系统16和第二调节阀v9、第三增压系统17和第三调节阀v10、第四增压系统20和第四调节阀v11；所述的第一增压系统14的余热烟气进口通过第一调节阀v8连接高炉热风炉13烟气出口，第一增压系统14的余热烟气出口连接余热烟道机构1的第一余热烟气进口；所述的第二增压系统16的余热烟气进口通过第二调节阀v9连接烧结环冷机第三段15烟气出口，第二增压系统16的余热烟气出口连接余热烟道机构1的第二余热烟气进口；所述的第三增压系统17的余热烟气进口通过第三调节阀v10连接轧钢加热炉17烟气出口，第三增压系统17的余热烟气出口连接余热烟道机构1的第三余热烟气进口；所述的第四增压系统20的余热烟气进口通过第四调节阀v11连接燃气锅炉18排烟系统的烟气出口，第四增压系统20的余热烟气出口连接余热烟道机构1的第四余热烟气进口。根据钢铁厂中高炉热风炉13、烧结环冷机第三段15、轧钢加热炉17和燃气锅炉18的运行工况，调节与设备对应的第一调节阀v8、第二调节阀v9、第三调节阀v10和第四调节阀v11，对进入余热烟道机构1中的余热烟气进行调节和选择。

本发明的工作原理及过程如下：钢铁厂中不同设备、工艺中产生的余热烟气直接排放，造成烟气中携带的热能的资源浪费，而钢铁厂生产钢铁渣微粉重要设备的热风炉，又需要将常温的空气加热至300-400℃。

钢铁厂中高炉热风炉13、烧结环冷机第三段15、轧钢加热炉17和燃气锅炉18这四个设备中排出的余热烟气分别进入余热烟道机构1中，在余热烟道中汇集混合，且不同温度的余热烟气进行换热，打开随后余热烟气进入余热烟气增压机构3增压，余热烟气增压机构3保证余热烟气能够克服整个钢铁渣微粉生产系统中的阻力，成功完成烟气循环或者排出。

经余热烟气增压机构3增压后，余热烟气增压机构3中的余热烟气一部分作为待加热的热空气，通过管路自补燃式热风炉4的配风烟气进口进入热风炉中；余热烟气增压机构3中的余热烟气另一部分作为助燃风，通过管路自补燃式热风炉4的助燃烟气进口进入热风炉中；由于余热烟气

本身温度较高，因此，在助燃烟气预热这一步骤中，节约了能源，简化了热风炉装置，同时还保证了热风温度和高效燃烧。

煤气气源2中的煤气进入热风炉中燃烧，进一步加热进入热风炉中的余热烟气。加热到合适温度的热风进入静态选粉机5中。送料机构6具体包括原料储存机构和原料转运机构，原料储存机构中为辊压机粉磨系统生产的混合钢铁渣微粉。原料转运机构将混合钢铁渣微粉的运输至静态选粉机5中，静态选粉机5将钢铁渣微粉筛选为粗料钢铁渣微粉和细料钢铁渣微粉，细料钢铁渣微粉直接自静态选粉机5的粗料出口进入粗料储存机构8中储存起来，实际生产中，粗料储存机构8中储存的粗料再次被加入辊压机粉磨系统中磨成微粉，实现钢铁渣资源的充分利用。

细料钢铁渣微粉则自静态选粉机5的细料出口进入旋风筒7，细料钢铁渣微粉与热风分离，细料钢铁渣微粉自旋风筒7的出料口进入细料储存机构11储存起来。

热风炉中的高温热风进入旋风筒7，在旋风筒7将细料钢铁渣微粉与热风分离的过程中，通过调节旋风筒热风调节阀v4，调节自热风炉中直接进入旋风筒7中的高温热风的量，若细料钢铁渣微粉湿度高，则加大旋风筒热风调节阀v4的开度，自热风炉中直接进入旋风筒7中的高温热风的量增多，带走更多的水蒸气，降低细料钢铁渣微粉湿度。反之，若细料钢铁渣微粉湿度低，则减小旋风筒热风调节阀v4的开度，自热风炉中直接进入旋风筒7中的高温热风的量减少，带走水蒸气便减少，保证细料钢铁渣微粉湿度符合要求。

在旋风筒7将细料钢铁渣微粉与热风分离，热风中依然带有少量的细料钢铁渣微粉，因此，在旋风筒7的出风口设置除尘机构，进一步将旋风筒7排出的热风中的细料钢铁渣微粉过滤并收集，收集的细料钢铁渣微粉自除尘机构的余料出口进入细料储存机构11中储存，从而保证细料钢铁渣微粉不被浪费，也防止因旋风筒7排出的热风中含有细料钢铁渣微粉造成环境污染。

经过除尘机构排出的废气，仍然含有热量，因此，将一部分废气连接至热风机的补燃式热风炉4的余热烟气回用进口返回至热风炉中，将废气循环利用，进一步节约能量，另一部分则自排气机构12中排出。分别调节余热烟气回用调节阀v5和排气调节阀v6的开度，可根据实际情况调节进入热风炉中和进入排气机构12中的废气的比例，保证余热烟气的合理回用。

本发明的提供了一种利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，能够充分利用钢铁厂余热的余热烟气，将钢铁厂中各处的余热烟气汇聚到余热烟道机构1中，再进入热风炉中加热为高温热风，实现了钢铁厂余热的余热烟气的回收利用，且余热烟气温度本身远高于常温空气，因此大大减少了热风炉中的燃料成本。

所述的利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，还包括温度监测机构，所述的温度监测机构包括温度传感器、模数转换模块、微处理器和显示模块；所述的温度传感器设置于布袋除尘机9的气体出口，采集布袋除尘机9出口处的温度信号；所述的温度传感器的温度信号输出端连接模数转换模块的输入端，将温度传感器采集的温度信号转换为数字值，模数转换模块的输出端连接微处理器的输入端，将温度传感器采集的温度信号进行分析梳理，微处理器的输出端连接显示模块的输入端，经微处理器分析处理后，在消失模块上实时显示布袋除尘机9温度测点的气体温度。所述的微处理器为单片机，所述的显示模块为数码管。

根据布袋除尘机9温度测点的气体温度，调节配风烟气调节阀v2和煤气调节阀v7的开度，保证热风炉排出的热风温度符合要求。

如图3所示，所述的利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，所述的热风炉包括储热室24、多个蓄热体25、多个燃烧器23，所述的多个燃烧器23固定设置于储热室24外壳上，且所述的多个燃烧器23自上而下依次排布，使得补燃式热风炉4分层燃烧，将需加热的余热烟气化整为零，避免了因烟气体积过大造成的传热慢，受热不均匀问题，保证补燃式热风炉燃烧稳定，提升了余热烟气的加热效率；本实施例中，所述的燃烧器23均设置于储热室的左侧。

每个燃烧器23均包括助燃烟气进口23-1和煤气进口23-2，且燃烧器23的助燃烟气进口23-1连接余热烟气增压机构3的余热烟气出口，燃烧器23的煤气进口23-2连接煤气气源2的煤气出口，燃烧器23的热风出口与储热室24连通；所述的多个蓄热体25自上而下的固定设置于储热室24内部，且每个蓄热体25分别对应一对相邻燃烧器23之间的间隔，保证燃烧器23燃烧稳定；所述的储热室24上还固定设置有配风烟气外接管26，所述的配风烟气外接管26的入口为配风烟气进口，配风烟气外接管26的出口与储热室24连通。余热烟气增压机构3增压后的余热烟气自配风烟气外接管26进入热风炉中被分层加热。

所述的利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统，所述配风烟气外接管26倾斜设置，且所述的配风烟气外接管26向左倾斜，配风烟气外接管26的出口与储热室24右端部连通，且所述的配风烟气外接管26的中心线与储热室24中心线的夹角小于或等于45度，从而保证进入补燃式热风炉4中的烟气远离燃烧器23，避免进入补燃式热风炉4中的余热烟气干扰燃烧器23的燃烧，降低燃烧器23燃烧的稳定性。

所述的利用钢铁厂余热烟气的钢铁渣微粉选粉系统所述的配风烟气外接管26的数目为多个，提升了补燃式热风炉4中的余热烟气进风效率，从而保证燃烧器23散发的热量被充分利用。