2017技術創(chuàng)新---燒結礦豎式逆流余熱回收系統(tǒng)

1、燒結礦豎罐式逆流余熱回收系統(tǒng)一、項目簡介 中冶設備研究設計總院有限公司借鑒干熄焦爐原理、 工藝，參考直接還原鐵、 高爐等原理、 結構，提出了燒結礦豎式逆流余熱回收系統(tǒng)設備與工藝。 該系統(tǒng)漏 風率幾乎為零， 逆流氣固換熱效率高， 實現(xiàn)了燒結礦顯熱高效回收， 回收余熱品 質高，運行穩(wěn)定。該系統(tǒng)回收燒結余熱用于發(fā)電達到 27-35kWh/t 燒結礦以上。 該系統(tǒng)的研究與開發(fā)，對新常態(tài)下冶金行業(yè)擺脫困境、節(jié)能、減排意義重大。二、項目內(nèi)容1、項目創(chuàng)新點 創(chuàng)新點一：開發(fā)了一種新型自動開閉保溫蓋的斜橋上料小車裝置。 創(chuàng)新點二：采用根據(jù)爐內(nèi)氣流流動規(guī)律而設計的爐體， 成功地阻止了爐內(nèi)邊 緣氣流、克服了爐內(nèi)固體

2、物料中部漏管。創(chuàng)新點三：特殊設計的爐體及均布的多點出料機構， 保證爐內(nèi)物料拄塞流均 勻下料，并可自動調節(jié)料流，實現(xiàn)自動連續(xù)出料。創(chuàng)新點四： 利用數(shù)值模擬仿真技術， 采用固定不動多管布料設計， 完成了爐 頂固體物料的均勻布料， 同時優(yōu)化了爐內(nèi)氣流的均勻流動、 改善了爐內(nèi)固氣均勻 換熱。創(chuàng)新點五： 利用數(shù)值模擬仿真技術， 合理設計的布風器， 使鼓入的冷卻風與 下降的固體料流合理分布，實現(xiàn)了均勻換熱。創(chuàng)新點六：利用數(shù)值模擬仿真技術，將物料下料流動場、氣流流動場、氣固 熱交換溫度場等多場耦合，用數(shù)值模擬仿真結果優(yōu)化裝置設計。2、項目基本原理 工藝路線見工藝流程和設備示意如圖 1、2 所示：圖 1 豎罐

3、式逆流換熱系統(tǒng)工藝流程圖圖 2 豎式逆流換熱系統(tǒng)設備示意圖圖 3 模型示意圖豎式逆流燒結余熱回收裝置示意圖如圖 3 所示，燒結礦作為固體向下流動， 冷卻氣體向上流動； 氣體對燒結礦進行冷卻， 吸收燒結礦顯熱； 燒結礦和冷卻氣 體的流動與傳熱存在復雜的質量、 動量和能量耦合作用。 以國內(nèi)某鋼廠燒結礦生 產(chǎn)現(xiàn)狀為依據(jù)，利用 ComsolMultiphysics 軟件進行了計算機仿真計算。模擬結果 如圖 4、5 所示。圖 4 空氣溫度分布圖5 燒結礦溫度分布數(shù)值模擬仿真計算結果表明，在入爐況溫度 750，現(xiàn)有設備結構條件下豎 式逆流燒結余熱回收裝置可以獲得平均溫度為 642.3的熱空氣，若此熱空氣全

4、 部用來發(fā)電，噸礦發(fā)電量 2835KWh/t，經(jīng)濟效益顯著。同時，燒結礦在豎式逆 流余熱回收裝置中緩慢冷卻， 其冶金性能高于傳統(tǒng)冷卻機。 該技術的全面推廣對 產(chǎn)能過剩、利潤低、節(jié)能減排壓力大的鋼鐵行業(yè)來說意義重大。3、工藝過程描述： 燒結礦的流動描述燒結機落下的熱燒結礦， 經(jīng)單輥破碎機破碎后送往連接豎罐式逆流換熱裝置 的保溫快速鏈板機 （熱輸送帶） 送入上料緩沖倉， 或將熱燒結礦直接送入上料緩 沖倉，然后經(jīng)過料斗上料斜橋進入豎式逆流換熱裝置頂部受料斗， 在豎式逆流換 熱裝置內(nèi)緩慢下降， 熱燒結礦與冷卻風進行逆向熱交換后溫度降低為 150以下， 最后從豎式逆流換熱裝置下部的出料機構排出， 經(jīng)出料

5、皮帶送現(xiàn)有送礦槽皮帶進 入篩分裝置，最后進入高爐礦槽。 冷卻風的換熱流動描述在冷卻鼓風機的作用下， 90100左右的冷卻風從豎式逆流余熱回收裝置下 部的配風裝置進入豎式逆流余熱回收裝置， 并與熱燒結礦進行逆流熱交換， 產(chǎn)生 的約 590620左右的頂部熱風從豎式逆流余熱回收裝置上部的中心管道集中 排出進入熱風總管。 熱風總管熱風一次重力除塵器除塵后進入余熱鍋爐換熱。 通 過余熱鍋爐熱交換后變?yōu)?350左右的低溫廢氣， 然后依次經(jīng)過省煤器后變?yōu)榧s 150以下的熱風，該溫度的熱風一部分循環(huán)補充冷卻風，使冷卻風溫度控制在 90100，另一部分回送到燒結機作熱風燒結或燒結熱風點火器， 或通過煙囪排 空

6、。 余熱鍋爐軟水循環(huán)的工藝描述 余熱鍋爐軟水在循環(huán)水泵的作用下，從軟水站進入余熱鍋爐，經(jīng)過與350熱風進行熱交換被加熱到 150，再進入余熱鍋爐中段換熱變?yōu)轱柡驼羝缓?飽和蒸汽經(jīng)過前段過熱器繼續(xù)與熱風進行熱交換形成過熱蒸氣。 過熱蒸氣經(jīng)管道 進入汽輪發(fā)電機組膨脹作功帶動發(fā)電機發(fā)電， 同時過熱蒸氣變?yōu)槔淠笤俅芜M 入軟水站，進入下一個循環(huán)。3、項目的關鍵技術和工藝 豎爐內(nèi)邊緣氣流的阻緩及改善機構； 豎爐內(nèi)防止燒結礦再結塊的豎爐爐型結構； 豎爐爐頂多管布料及中央集氣技術； 豎爐內(nèi)部固體物料柱塞流均勻下降的調節(jié)結構， 包括上部、中部、下部調節(jié)器； 豎爐內(nèi)環(huán)形邊緣布風器及中央分級塔式布風器技術；

7、 豎爐內(nèi)固體物料多點均勻出料技術；隔震軟密封技術及裝置； 單風機回路系統(tǒng)控制冷卻氣體不外溢的控制系統(tǒng)。三、技術水平主要技術指標：熱燒結礦入爐溫度根據(jù)現(xiàn)場燒結機實際條件為 650750，燒結礦出爐溫度 150 ；在上述燒結礦溫度下，入爐冷卻風溫度90100，出爐熱風溫度達到540680；回收燒結余熱產(chǎn)生中溫中壓蒸汽， 用于發(fā)電， 噸礦發(fā)電量根據(jù)燒結機的大小 達到 2735KWh/t ，比現(xiàn)有環(huán)冷機燒結余熱回收效率大幅提高（以現(xiàn)有燒結余熱 回收 918KWh/t 燒結礦為基礎比較）；豎罐設備作業(yè)率可達到 330350 天/年；爐 內(nèi)耐火材料壽命大于 3 年。四、產(chǎn)業(yè)化前景分析1、項目適用條件適用于

8、新建燒結機： 取消機上冷卻機， 單輥破碎后熱燒結礦直接進入豎罐式 冷卻器冷卻余熱回收；占地面積減少，余熱回收量提高 40-50%以上，總投資變 化不大。適用于已建燒結機改造： 原環(huán)形冷卻機作備用增加了生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性， 正 常生產(chǎn)用豎式冷卻器替代，余熱回收量提高 40-50%以上。平燒改造： 用豎式冷卻器冷卻， 可使機上冷卻改造為機上燒結段， 提高燒結 礦產(chǎn)量，余熱回收量提高 40-50%以上，2、項目效益分析（1）經(jīng)濟效益以年產(chǎn) 380萬噸燒結礦的燒結廠為例， 投資一套豎式逆流換熱系統(tǒng)及發(fā)電系 統(tǒng)約需要 8500 萬元，通過該系統(tǒng)回收燒結余熱發(fā)電量達到 28KWh/t 以上，按每 度電 0.

9、6元計算，每年發(fā)電收入約 6400 萬元以上，假設去除運行成本、折舊、 自耗等，一般 1.5-2 年就可以收回投資，之后就為余熱直接轉化為利潤。（2）環(huán)境效益本項目不僅可以使燒結余熱徹底回收， 避免熱能排放至大氣中， 而且冷卻風 回用豎罐冷卻及熱風燒結不外排， 杜絕了過去環(huán)冷除塵氣體排放， 使燒結冷卻排 放降低到接近零。使燒結大氣污染的問題得到大大緩解。（3）技術成果的延伸效益該項目使燒結礦的余熱得到幾乎全部回收， 杜絕了燒結礦冷卻煙塵排放， 提 高了燒結礦強度， 降低了設備故障率； 并且可以根據(jù)不同冷卻物料的特點作相應 的修改，解決特殊的實際問題：可應用到塊狀鋼渣余熱回收、紅熱鐵合金鑄塊、

10、渣量很大的鎳鐵冶煉渣等領域的高效余熱回收，有較強的通用性。3、推廣前景分析2015年我國燒結礦產(chǎn)量約 8.99 億噸，有燒結機 1200多臺，重點企業(yè)有 474 臺，總面積 84913m2，其中大于 130m2的燒結機有 232 臺，90-130m2的燒結機有 105 臺，中小型燒結機占燒結總面積仍達到 34%以上?？梢?，對于采用豎罐冷卻 余熱回收發(fā)電來說，市場潛力巨大。我國仍然存在著占燒結總面積 34%以上的中小型燒結機， 未采用環(huán)冷機技術， 對于這部分燒結機來說， 新建豎罐燒結余熱回收發(fā)電項目， 對平燒燒結機可使其 大幅度提高產(chǎn)量，省卻了拆建費用，一次性投資相對較低，經(jīng)濟效益更大。五、項目應用案例及效果我院與北京化工大學合作進行了數(shù)值模擬仿真計算， 建立了多場耦合計算機 仿真模型，以獲得豎罐