一种烧结矿冷却及余热回收利用发电系统

技术领域

本发明涉及烧结矿余热利用技术领域，具体涉及一种烧结矿冷却及余热回收利用发电系统。

背景技术

钢铁生产工艺中的烧结工序能耗约占总能耗的10％～20％，是仅次于炼铁工序的第二大能耗工序。烧结能耗中，烧结矿的显热约占烧结总能耗的30％，这部分能耗回收比例不足30％，浪费了大量能源，有巨大的回收空间，市场潜力大。目前的烧结矿冷却方式有四种：一是机上冷却，即把烧结机延长，在烧结过程中完成后继续鼓风或抽风，对烧结矿冷却；另一种是带式冷却机，其是在烧结过程中完成后，经过热破碎卸到一个与烧结机类似的带式冷却机上进行鼓风或抽风冷却；第三种是环形冷却机，烧结矿在冷却过程中，热能变成高温热废气，温度在100-450℃之间，设置余热锅炉对其中温度较高的热废气进行换热，产生低参数的饱和蒸汽或过热蒸汽，用于钢厂的生产生活蒸汽或进行发电；第四种是近年来研发投产的竖式冷却炉，借鉴干熄焦竖罐式冷却工艺，通过高压鼓风或抽风在竖罐内对烧结矿冷却，产生的热风采用余热锅炉生产蒸汽用于发电。

上述烧结矿冷却方式和余热回收主要有以下缺点：

1、漏风严重，电耗高。前三种冷却方式都是把烧结矿置于台车上，靠鼓风或抽风对烧结矿进行冷却，台车与风箱之间的密封问题难以解决，一般漏风率达20％以上，甚至高达50％，增加了冷却电耗。

2、换热不充分。带冷机或环冷机中烧结矿与冷却空气间叉流换热，换热效果较差；烧结矿料层堆积高度低，烧结矿与冷却空气换热时间短，换热不充分。

3、余热利用效率低。冷却机两端由于不能密封而掺入大量野风，由于野风是不经过烧结料层的，因此不仅加大了风机的功率和耗电量，而且大大降低了换热后的烟气温度；现有烧结机余热发电系统中，一般从带冷机或环冷机中温度较高的Ⅰ、Ⅱ段取风，烧结矿与冷却空气换热端温差大，烟气温度低，做功能力损失大，余热利用效率低。

4、余热参数波动大。烧结矿在生产过程中产量、温度、和成分波动很大，从而导致换热后烟气参数也发生较大的波动，对余热利用的影响很大。

5、无论带式冷却机还是环形冷却机，均体积庞大，投资高，能耗高，设备维护工作量大，工程投资回收周期长。

6、烧结余热回收是钢铁企业实现“节能减排”指标的一项重要内容。烧结工序中环冷机废气显热约占总能耗的20～28％，对环冷机废气余热的回收有重要意义，既节约能源又有环境效益。

7、近年来研发投产的竖式冷却炉，烧结矿物料偏析问题、物料流动问题、烧结矿与冷却气体的气固换热问题在已有的几个试验性工程中均解决不了，且风机电耗、吨矿蒸汽产能均与预期有很大差距，技术探索基本失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种烧结矿冷却及余热回收利用发电系统，使其既可提高烧结矿冷却效果，保证转鼓指数高、返矿率小，又可大幅提高显热回收效率。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种烧结矿冷却及余热回收利用发电系统，包括热烧结矿输送系统、SCB余热锅炉进料系统、SCB余热锅炉系统、烧结冷却矿排料系统以及利用SCB余热锅炉系统产生的蒸汽进行发电的蒸汽发电系统，所述SCB余热锅炉系统的顶部和底部分别设置有SCB余热锅炉进料系统和烧结冷却矿排料系统，所述热烧结矿输送系统与SCB余热锅炉进料系统连接。

进一步，所述热烧结矿输送系统包括与烧结机的出料端连接的单辊破碎机、设置在单辊破碎机出料端的热矿仓以及设置在热矿仓出料端的热矿输送装置，所述热矿输送装置的出料端与SCB余热锅炉进料系统连接。

进一步，所述SCB余热锅炉进料系统包括筛分布料机和粗矿再碎机。

进一步，所述SCB余热锅炉系统包括SCB余热锅炉以及与SCB余热锅炉配套的补水装置，所述SCB余热锅炉包括锅筒。

进一步，所述补水装置包括与SCB余热锅炉的补水端连接的补水管路以及设置在补水管路上的除氧器和补水泵。

进一步，所述烧结冷却矿排料系统包括设置在SCB余热锅炉底部的冷矿斗以及设置在冷矿斗出料端的液压排料装置，所述液压排料装置的底部设置有皮带输送机。

进一步，所述SCB余热锅炉的蒸汽端连接有蒸汽集箱。

进一步，所述蒸汽发电系统包括汽轮机和发电机。

进一步，所述汽轮机的蒸汽经冷凝后通过凝结水管路返回至SCB余热锅炉，所述凝结水管路上设置有凝气器和凝结水泵。

进一步，包括并联布置的多个SCB余热锅炉系统。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种烧结矿冷却及余热回收利用发电系统，包括热烧结矿输送系统、SCB余热锅炉进料系统、SCB余热锅炉系统、烧结冷却矿排料系统以及利用SCB余热锅炉系统产生的蒸汽进行发电的蒸汽发电系统，所述SCB余热锅炉系统的顶部和底部分别设置有SCB余热锅炉进料系统和烧结冷却矿排料系统，所述热烧结矿输送系统与SCB余热锅炉进料系统连接。采用本申请的烧结矿冷却及余热回收利用发电系统，既可提高烧结矿冷却效果，保证转鼓指数高、返矿率小，又可大幅提高显热回收效率。

进一步来说，系统中的关键设备SCB余热锅炉使烧结矿和冷却介质在一个封闭的空间逆向流动，延长烧结矿冷却时间；烧结矿高温区域由辐射换热和导热主导换热，烧结矿低温区域由辐射换热、对流换热、导热复合换热，大幅提高系统的热效率；SCB余热锅炉进料关键设备筛分布料机、粗矿再碎机再配合液压排料装置可以很好解决烧结矿物料偏析问题、物料流动问题、烧结矿与循环风的气固换热问题。

总之，该系统创新性采用SCB余热锅炉替代现有烧结矿环冷或带冷工艺，烧结矿的冷却过程在SCB余热锅炉内通过辐射、导热与对流复合换热将烧结矿的显热传递给受热面产生过热蒸汽用于发电。与现有烧结矿冷却及余热利用系统相比，烧结矿可稳定冷却至150℃以下，蒸汽产能折物理热回收利用比例由～30％提高到75％以上，烧结矿鼓风冷却耗电大幅度降低，烧结工艺吨烧结矿电耗可降低25kWh以上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明的系统示意图。

图2是SCB余热锅炉并联的系统示意图。

在图中：1—烧结机；2—单辊破碎机；3—热矿仓；4—热矿输送装置；5—筛分布料机；6—粗矿再碎机；7—SCB余热锅炉；701—锅筒；702—蒸汽集箱；8—冷矿斗；9—液压排料装置；10—皮带输送机；11—汽轮机；12—发电机；13—凝汽器；14—凝结水泵；15—除氧器；16—补水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图2所示，本发明提供了一种烧结矿冷却及余热回收利用发电系统，包括热烧结矿输送系统、SCB余热锅炉进料系统、SCB余热锅炉系统、烧结冷却矿排料系统以及利用SCB余热锅炉系统产生的蒸汽进行发电的蒸汽发电系统，所述SCB余热锅炉系统的顶部和底部分别设置有SCB余热锅炉进料系统和烧结冷却矿排料系统，所述热烧结矿输送系统与SCB余热锅炉进料系统连接。

具体来说，所述热烧结矿输送系统包括与烧结机1的出料端连接的单辊破碎机2、设置在单辊破碎机出料端的热矿仓3以及设置在热矿仓出料端的热矿输送装置4，所述热矿输送装置的出料端与SCB余热锅炉进料系统连接。所述SCB余热锅炉进料系统包括筛分布料机5和粗矿再碎机6。所述SCB余热锅炉系统包括SCB余热锅炉7以及与SCB余热锅炉配套的补水装置，所述SCB余热锅炉包括锅筒701。所述补水装置包括与SCB余热锅炉的补水端连接的补水管路以及设置在补水管路上的除氧器15和补水泵16。所述烧结冷却矿排料系统包括设置在SCB余热锅炉底部的冷矿斗8以及设置在冷矿斗出料端的液压排料装置9，所述液压排料装置的底部设置有皮带输送机10。所述SCB余热锅炉的蒸汽端连接有蒸汽集箱702。所述蒸汽发电系统包括汽轮机11和发电机12。所述汽轮机的蒸汽经冷凝后通过凝结水管路返回至SCB余热锅炉，所述凝结水管路上设置有凝气器13和凝结水泵14。

工作时，烧结机1烧成矿料通过单辊破碎机2破碎后落入热矿仓3，而后由热矿输送装置4提升至筛分布料机5，烧结矿由细到粗落入SCB余热锅炉7上部存料段，大于50mm烧结矿由筛上落入粗矿再碎机6二次破碎后也落入SCB余热锅炉7上部存料段。通过SCB余热锅炉7换热冷却后的冷烧结矿在冷矿斗8中由可调节的液压排料装置9排出，通过皮带输送机10送往烧结原整粒系统。SCB余热锅炉7产生的蒸汽通过蒸汽集箱702导出，送往汽轮机和发电机做功发电，汽轮机11排出的蒸汽经凝汽器13冷凝成凝结水后由凝结水泵14送SCB余热锅炉7继续换热生产蒸汽。

当热矿输送装置4的提升角度小于30°时，采用板链输送机；当热矿输送装置4的提升角度大于30°时，采用斜桥卷扬台车。

所述筛分布料机5采用振动筛或回转式滚筒筛。根据烧结矿筛分特性筛格分10mm、20mm、35mm、50mm四种规格沿筛的长度方向构造。筛分布料机5整体尺寸依据SCB余热锅炉7的截面尺寸定制。

所述筛分布料机5筛上大于50mm烧结矿落入粗矿再碎机6二次破碎至50mm以下。粗矿再碎机6采用单辊破碎机或双辊破碎机。

烧结矿冷却由SCB余热锅炉7完成。适用热矿温度600℃～850℃，冷矿排料温度≤150℃。SCB余热锅炉7过热蒸汽采用次中压次中温参数，优先与原有余热利用发电蒸汽参数相同，充分利用原有汽轮发电机组的富余能力。

所述冷矿斗8采用钢筋混凝土结构，分多仓室，既能承受SCB余热锅炉7内烧结矿料柱重量，也可保证烧结矿的均匀流动。

所述液压排料装置9采用液压控制升降行程，通过改变排料锥与冷矿斗8排料口的间隙，均匀控制冷烧结矿排出。所述液压排料装置9与冷矿斗8一一对应，并与筛分布料机5筛分规格对应分成多组控制模块。

对应不同的烧结机规模，热矿输送装置4、筛分布料机5、粗矿再碎机6、SCB余热锅炉7、冷矿斗8、液压排料装置9、皮带输送机10进行系统并联组合。即包括并联布置的多个SCB余热锅炉系统。具体地，90平米至180平米规格烧结机设置1套系统；200平米至300平米规格烧结机设置2套系统并联；360平米至560平米规格烧结机设置3套系统并联；≥600平米规格烧结机设置4套系统并联。

多台并联SCB余热锅炉共用一套除氧给水系统，包括除氧器15和给水泵16。除氧器15设1台，给水泵16设N+1设备，N台SCB余热锅炉设N台给水泵，共用1台备用给水泵。并联SCB余热锅炉产生的过热蒸汽汇入主蒸汽母管供汽轮机11和发电机12作功发电，乏汽经凝汽器13凝结成水后由凝结水泵14送往SCB余热锅炉。对于次中压次中温蒸汽参数，原则上单台汽轮机11和发电机12的装机功率≤25MW。

综上所述，本申请的系统创新性采用SCB余热锅炉替代现有烧结矿环冷或带冷工艺，烧结矿的冷却过程在SCB余热锅炉内通过辐射、导热与对流复合换热将烧结矿的显热传递给受热面产生过热蒸汽用于发电。与现有烧结矿冷却及余热利用系统相比，烧结矿可稳定冷却至150℃以下，蒸汽产能折物理热回收利用比例由～20％提高到75％以上，烧结工艺吨烧结矿电耗可降低25kWh以上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。