CN105567889A

CN105567889A - 高炉渣余热梯级利用系统

Info

Publication number: CN105567889A
Application number: CN201610155176.3A
Authority: CN
Inventors: 王波; 徐芳倩
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2016-05-11

Abstract

本发明涉及一种高炉渣余热梯级利用系统，熔融高炉渣粒化装置连接分离器，分离器渣粒排出管与集气罩一相连，集气罩一出口连接余热锅炉入口一，分离器气体排出管与余热锅炉入口二连接，余热锅炉尾气出口连接除尘器入口，除尘器出口连接循环风机入口，循环风机出口连接风室一入口，送风机出口连接风室二入口，风室一和风室二出口连接冷却机下方气体入口，冷却机上方气体出口连接集气罩一入口和集气罩二入口，冷却机末端连接到渣坑。本发明可实现熔融高炉渣粒化、回收高炉渣高品位热量生产蒸汽并通过汽轮发电机组发电、回收高炉渣低品位热量预热送往热风炉的空气、尾气净化等功能，高炉渣余热利用效率高，具有良好的节能环保效果。<b />

Description

高炉渣余热梯级利用系统

技术领域

本发明涉及一种余热利用系统，尤其涉及一种高炉渣余热梯级利用系统。

背景技术

钢铁工业是能源密集型产业，其能耗约为中国总能耗的10%～15%。高炉渣是钢铁工业中最主要的废弃物，吨铁约产生300kg高炉渣，其出炉温度通常在1400℃以上，含有非常丰富的热量，回收利用高炉渣的余热对炼铁行业节能减排，提高能源利用效率，有重要的作用。

目前，从高炉排出的高温熔渣，主要采用水冲渣工艺进行淬冷和粒化，得到的冷渣经脱水后用作水泥生产的原料。冲渣水余热可用于供热或预热进入热风炉的冷风。这种工艺的主要不足是将高温熔渣的高品位热能变成了冲渣水的低品位热能，使得能量品位大幅下降，回收利用的效率不高。

高炉渣的干法粒化和余热回收工艺的研究和应用还很少，现有工艺主要是通过气力雾化、水力雾化、转盘机械雾化等方式，将高炉渣粒化，然后与冷风进行流态化换热，得到热风用于钢铁生产过程，或生产中蒸汽用于发电。这种工艺有待解决的问题是熔融高炉渣粒化过程得到的渣粒形态和粒径分布不均匀，会引起渣粒在流化床中流化不稳定，流化风压较高，风机电耗也高，换热管磨损快，排渣温度高，热回收效率有待进一步提高。

因此，进一步研究开发新的高炉渣余热利用技术和设备，对高炉渣的高品位热能进行梯级利用，提高余热利用效率、设备经济性和可靠性，是推动高炉炼铁过程的节能降耗的迫切需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉渣余热梯级利用系统，该系统可稳定地进行高炉渣粒化，并实现高炉渣余热的梯级利用，有效降低排渣温度，提高高炉渣余热回收的数量和质量，改善设备运行的经济性和可靠性，控制粉尘排放，克服现有高炉渣处理技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种高炉渣余热梯级利用系统，包括分离器、熔融高炉渣粒化装置、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、发电机、集气罩一、集气罩二、渣坑、风室二、送风机、冷却机、风室一、循环风机、除尘器，所述熔融高炉渣粒化装置连接分离器，使熔融高炉渣和雾化介质进入熔融高炉渣粒化装置进行粒化，产生的高温渣粒和热风进入分离器中进行气固分离；所述分离器渣粒排出管与集气罩一相连，分离器气体排出管与余热锅炉入口二连接，使高温渣粒经分离器渣粒排出管穿过集气罩一落到位于集气罩一内的冷却机前端，热风经分离器气体排出管进入余热锅炉；所述冷却机下方气体入口前部连接风室一出口，风室一入口连接循环风机出口，集气罩一入口连接冷却机上方气体出口前部，集气罩二入口连接冷却机上方气体出口后部，冷却机下方气体入口后部连接风室二出口，风室二入口连接送风机出口，使高温渣粒随冷却机从前端往后端缓慢移动过程中，来自下方风室一的循环冷却风和来自风室二的环境冷风向上穿过渣粒层进行换热，冷却后的渣粒掉入冷却机末端连接的渣坑内；所述余热锅炉尾气出口连接除尘器入口，除尘器出口连接循环风机入口，集气罩一出口连接余热锅炉入口一，使高温的热风经集气罩一收集后进入余热锅炉，热风放出热量后进入除尘器除去粉尘后经循环风机再次送入风室一，另一部分较低温度的热风经集气罩二收集后送往热风炉使用；所述余热锅炉通过凝汽器连接汽轮机，使来自凝汽器凝结水出口的凝结水进入余热锅炉中吸热，转变为额定参数的蒸汽后进入汽轮机膨胀做功，汽轮机通过轴与发电机连接，带动发电机发电。

所述熔融高炉渣粒化装置的雾化介质为空气或携带有水滴的空气。所述冷却机为移动床换热型式。所述风室一和风室二之间设有风压平衡孔。

所述循环风机为可调节风量的循环风机，所述送风机为可调节送风量的送风机，通过调节循环风机和送风机的风量控制余热锅炉的蒸汽参数和送往热风炉的热风温度。

本发明的有益效果是：采用上述技术方案，循环冷却风和环境冷风向上穿过渣粒层进行移动床交叉流换热，和流化床换热方式相比，风速低，流动阻力小，可有效降低风机电耗，渣粒运动到冷却机后部时可被冷风充分冷却，减少排渣带走的热量，而且冷却过程中渣粒相对于冷却机表面基本保持相对静止，气流对渣粒的携带率低，可减轻冷却机和余热锅炉中换热管束的磨损，还大大降低了对熔融高炉渣粒化后渣粒形状和尺寸分布的要求，提高了设备运行的稳定性。换热过程得到的热风，其温度分布从冷却机前端往后端不断降低，温度高于余热锅炉出口风温的热风进入余热锅炉放热生产蒸汽，并推动汽轮发电机组工作得到高品位的电能；温度低于余热锅炉出口风温的热风，则送入钢铁厂的热风炉，降低热风炉的燃料消耗量；余热锅炉出口的低温空气进入除尘器除尘后再经循环风机送入风室一，既降低了进入循环风机的气流含尘浓度，改善循环风机工作条件，和除尘器出口气体直接排放相比，还避免了这部分气体排放产生的热损失。

因此，本发明提出的高炉渣余热梯级利用系统，具有利用高炉渣余热进行发电和供热风的功能，实现了高炉渣高品位热能的高效梯级利用，设备运行的经济性和可靠性提高，是一种节能环保的新装备。本发明可实现熔融高炉渣粒化、回收高炉渣高品位热量生产蒸汽并通过汽轮发电机组发电、回收高炉渣低品位热量预热送往热风炉的空气、尾气净化等功能，高炉渣余热利用效率高，具有良好的节能环保效果。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，在本发明的高炉渣余热梯级利用系统，包括分离器1、熔融高炉渣粒化装置2、余热锅炉3、汽轮机4、凝汽器5、发电机6、集气罩一7、集气罩二8、渣坑9、风室二10、送风机11、冷却机12、风室一13、循环风机14、除尘器15。

分离器1与熔融高炉渣粒化装置2连接，分离器1渣粒排出管与集气罩一7相连，集气罩一7出口连接余热锅炉3入口一，分离器1气体排出管与余热锅炉3入口二连接，余热锅炉3尾气出口连接除尘器15入口，除尘器15出口连接循环风机14入口，循环风机14出口连接风室一13入口，汽轮机4的轴与发电机6连接，汽轮机4的蒸汽出口与凝汽器5蒸汽入口连接，凝汽器5凝结水出口连接到余热锅炉3给水口，余热锅炉3蒸汽出口与汽轮机4蒸汽入口连接，送风机11出口连接风室二10入口，风室一13和风室二10出口连接冷却机12下方气体入口，冷却机12上方气体出口连接集气罩一7入口和集气罩二8入口，冷却机12末端连接到渣坑9。

该高炉渣余热梯级利用系统的工作原理是：

熔融高炉渣A和雾化介质B进入熔融高炉渣粒化装置2进行粒化，产生的高温渣粒和热风进入分离器1中进行气固分离，高温渣粒经分离器1渣粒排出管穿过集气罩一7落到冷却机12前端，热风经分离器1气体排出管进入余热锅炉3；高温渣粒随冷却机12从前端往后端缓慢移动过程中，来自下方风室一13的循环冷却风和来自风室二10的环境冷风D向上穿过渣粒层进行换热，冷却后的渣粒掉入冷却机12末端连接的渣坑9，温度较高的热风经集气罩一7收集后进入余热锅炉3，热风放出热量后进入除尘器15除去粉尘后经循环风机14再次送入风室一13，另一部分温度较低的热风经集气罩二8收集后送往热风炉C使用；来自凝汽器5凝结水出口的凝结水进入余热锅炉3中吸热，转变为额定参数的蒸汽后进入汽轮机4膨胀做功，汽轮机4通过轴与发电机6连接，带动发电机6发电。系统运行过程中可通过风室一13和风室二10之间设有风压平衡孔维持循环风量稳定，通过调节循环风机14和送风机11的流量控制余热锅炉蒸汽参数和送往热风炉的热风温度。

本系统具有以下特点：

（1）循环冷却风和环境冷风向上穿过渣粒层进行移动床交叉流换热，和流化床换热方式相比，风速低，流动阻力小，可有效降低风机电耗，而且冷却过程中渣粒相对于冷却机表面基本保持相对静止，气流对渣粒的携带率低，可减轻冷却机和余热锅炉中换热管束的磨损，还大大降低了对熔融高炉渣粒化后渣粒形状和尺寸分布的要求，提高了设备运行的稳定性。

（2）换热过程得到的热风，其温度分布从冷却机前端往后端不断降低，温度高于余热锅炉出口风温的热风进入余热锅炉放热生产蒸汽，并推动汽轮发电机组工作得到高品位的电能，温度低于余热锅炉出口风温的热风，则送入钢铁厂的热风炉，降低热风炉的燃料消耗量，从而实现高炉渣余热的梯级利用，提高能量利用效率。

（3）余热锅炉出口的低温空气进入除尘器除尘后再经循环风机送入风室一，既降低了进入循环风机的气流含尘浓度，改善循环风机工作条件，和除尘器出口气体直接排放相比，还避免了这部分气体排放产生的热损失。

（4）高温渣粒随冷却机向后运动过程中，首先被来自余热锅炉出口的温度高于环境冷风温度的循环冷却风冷却，继续被来自环境的冷风充分冷却，可降低排渣温度，减少排渣带走的热量，提高系统热效率。

因此，该高炉渣余热梯级利用系统，可以利用高炉渣余热发电和供热风，降低熔渣粒化要求和排渣温度，把高炉渣余热转换为高品质的电能和低品质的热能，实现了高炉渣高品位热能的高效梯级利用，提高设备运行的经济性和可靠性提高，具有节能、环保的效果。

Claims

1.一种高炉渣余热梯级利用系统，包括分离器（1）、熔融高炉渣粒化装置（2）、余热锅炉（3）、汽轮机（4）、凝汽器（5）、发电机（6）、集气罩一（7）、集气罩二（8）、渣坑（9）、风室二（10）、送风机（11）、冷却机（12）、风室一（13）、循环风机（14）、除尘器（15），其特征在于：所述熔融高炉渣粒化装置（2）连接分离器（1），使熔融高炉渣和雾化介质进入熔融高炉渣粒化装置（2）进行粒化，产生的高温渣粒和热风进入分离器（1）中进行气固分离；所述分离器1渣粒排出管与集气罩一（7）相连，分离器（1）气体排出管与余热锅炉（3）入口二连接，使高温渣粒经分离器（1）渣粒排出管穿过集气罩一（7）落到位于集气罩一（7）内的冷却机（12）前端，热风经分离器（1）气体排出管进入余热锅炉（3）；所述冷却机（12）下方气体入口前部连接风室一（13）出口，风室一（13）入口连接循环风机（14）出口，集气罩一（7）入口连接冷却机（12）上方气体出口前部，集气罩二（8）入口连接冷却机（12）上方气体出口后部，冷却机（12）下方气体入口后部连接风室二（10）出口，风室二（10）入口连接送风机（11）出口，使高温渣粒随冷却机（12）从前端往后端缓慢移动过程中，来自下方风室一（13）的循环冷却风和来自风室二（10）的环境冷风向上穿过渣粒层进行换热，冷却后的渣粒掉入冷却机（12）末端连接的渣坑（9）内；所述余热锅炉（3）尾气出口连接除尘器（15）入口，除尘器（15）出口连接循环风机（14）入口，集气罩一（7）出口连接余热锅炉（3）入口一，使高温的热风经集气罩一（7）收集后进入余热锅炉（3），热风放出热量后进入除尘器（15）除去粉尘后经循环风机（14）再次送入风室一（13），另一部分较低温度的热风经集气罩二（8）收集后送往热风炉使用；所述余热锅炉（3）通过凝汽器（5）连接汽轮机（4），使来自凝汽器（5）凝结水出口的凝结水进入余热锅炉（3）中吸热，转变为额定参数的蒸汽后进入汽轮机（4）膨胀做功，汽轮机（4）通过轴与发电机（6）连接，带动发电机（6）发电。

2.根据权利要求1所述的高炉渣余热梯级利用系统，其特征在于：所述熔融高炉渣粒化装置（2）的雾化介质为空气或携带有水滴的空气。

3.根据权利要求1所述的高炉渣余热梯级利用系统，其特征在于：所述冷却机（12）为移动床换热型式。

4.根据权利要求1所述的高炉渣余热梯级利用系统，其特征在于：所述风室一（13）和风室二（10）之间设有风压平衡孔。

5.根据权利要求1所述的高炉渣余热梯级利用系统，其特征在于：所述循环风机（14）为可调节风量的循环风机，所述送风机（11）为可调节送风量的送风机，通过调节循环风机（14）和送风机（11）的风量控制余热锅炉（3）的蒸汽参数和送往热风炉的热风温度。