一种红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统

技术领域

本发明属于红土镍矿熔炼技术领域，特别是涉及一种红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统。

背景技术

目前，回转窑预还原-电炉熔炼工艺(RKEF)是利用红土镍矿生产镍铁的主流工艺，其产能占比超过全球镍铁总产能的2/3。RKEF工艺电炉渣温度在1500～1600℃之间，显热占电炉热支出的约50％。

然而，RKEF工艺电炉渣的处理多采用湿式的水淬工艺，而水淬工艺下的炉渣余热回收率极低，炉渣的余热能量只有少部分主要用于生产低压蒸汽和热水，低压蒸汽用于生产环节，而热水基本上只能用于冬季供暖，炉渣包含的大部分余热能量都只能白白浪费了。

再有，在水淬工艺下，冷却1吨炉渣就需要至少消耗1吨清水，导致水资源消耗量极大。此外，在水淬过程中，还会产生大量的SO

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统，利用隧道窑对高温炉渣进行风冷换热，换热后形成的高温干燥空气进行余热收集，收集后的余热能量直接用于发电，与传统的水淬工艺相比，余热能量回收率大幅度提高，污染物排放量低，水资源消耗量低，可进一步实现降本增效。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统，包括隧道窑、鼓风机、引风机、余热锅炉、汽轮机及发电机；所述隧道窑内用于通行装有高温炉渣的运渣车，在隧道窑内设有牵引运渣车的窑车；所述鼓风机的进风口与大气相连通，鼓风机的排风口与隧道窑的窑尾侧相连通；所述余热锅炉采用换热式余热锅炉，余热锅炉上包括进风口、排风口、进水口和蒸汽出口；所述引风机的进风口与隧道窑的窑头侧相连通，引风机的排风口与余热锅炉的进风口相连通，余热锅炉的排风口与大气相连通，余热锅炉的进水口用于通入清水，余热锅炉的蒸汽出口用于输出高温蒸汽；所述汽轮机的蒸汽进口与余热锅炉的蒸汽出口相连通，汽轮机的动力输出轴与发电机的动力输入轴固定连接。

在所述引风机的排风口与余热锅炉的进风口之间还设有除尘器，通过除尘器将高温空气中的粉尘清除，使进入余热锅炉进风口的高温空气为净化后的高温空气。

所述隧道窑采用整体密闭式钢筋混凝土结构，隧道窑两侧区域分别设为运渣车驶入区和运渣车驶出区，隧道窑中部区域设为换热区；所述运渣车驶入区与窑体外部之间设有第一进窑闸门，运渣车驶入区与换热区之间设有第二进窑闸门，换热区与运渣车驶出区之间设有第一出窑闸门，运渣车驶出区与窑体外部之间设有第二出窑闸门。

在所述隧道窑的第一进窑闸门、第二进窑闸门、第一出窑闸门及第二出窑闸门的内外侧均设有距离传感器，通过距离传感器检测运渣车与各个闸门之间的距离，该距离数据作为各个闸门的开门依据。

在隧道窑第一进窑闸门的外部设有红外传感器，通过红外传感器检测运渣车上装载的高温炉渣的实时温度，该温度数据作为第一进窑闸门的开门依据。

在所述隧道窑的内外表面均贴装有保温材料层，隧道窑窑体的高度和宽度与装有高温炉渣的运渣车高度和宽度采用适配设计，隧道窑的顶部采用拱形结构，隧道窑内部铺设有延伸至窑外的运渣车轨道。

所述隧道窑采用单窑体布局或采用多窑体并列布局，隧道窑内的运渣车轨道采用单轨布局或采用多轨并列布局。

所述隧道窑内通行的装有高温炉渣的运渣车数量至少为一台。

在所述隧道窑内部设有若干温度传感器，通过温度传感器实时检测窑内温度。

所述隧道窑的运渣车驶入区与外部的电炉之间由运渣车轨道连通，所述运渣车在该条运渣车轨道上配置有入窑推车机；在所述隧道窑的外部还设有天车，在天车运行轨道的下方设置储渣仓；所述隧道窑的运渣车驶出区与电炉之间也由运渣车轨道连通，所述运渣车在该条运渣车轨道上配置有出窑推车机。

本发明的有益效果：

本发明的红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统，利用隧道窑对高温炉渣进行风冷换热，换热后形成的高温干燥空气进行余热收集，收集后的余热能量直接用于发电，与传统的水淬工艺相比，余热能量回收率大幅度提高，污染物排放量低，水资源消耗量低，可进一步实现降本增效。

附图说明

图1为本发明的一种红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统的原理图；

图中，1—隧道窑，2—鼓风机，3—引风机，4—除尘器，5—余热锅炉，6—汽轮机，7—发电机，8—入窑推车机，9—出窑推车机，10—天车，11—储渣仓，12—运渣车，13—电炉，14—炉渣。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统，包括隧道窑1、鼓风机2、引风机3、余热锅炉5、汽轮机6及发电机7；所述隧道窑1内用于通行装有高温炉渣14的运渣车12，在隧道窑1内设有牵引运渣车12的窑车；所述鼓风机2的进风口与大气相连通，鼓风机2的排风口与隧道窑1的窑尾侧相连通；所述余热锅炉4采用换热式余热锅炉，余热锅炉4上包括进风口、排风口、进水口和蒸汽出口；所述引风机3的进风口与隧道窑1的窑头侧相连通，引风机3的排风口与余热锅炉4的进风口相连通，余热锅炉4的排风口与大气相连通，余热锅炉4的进水口用于通入清水，余热锅炉4的蒸汽出口用于输出高温蒸汽；所述汽轮机6的蒸汽进口与余热锅炉4的蒸汽出口相连通，汽轮机6的动力输出轴与发电机7的动力输入轴固定连接。

在所述引风机3的排风口与余热锅炉5的进风口之间还设有除尘器4，通过除尘器4将高温空气中的粉尘清除，使进入余热锅炉5进风口的高温空气为净化后的高温空气。

所述隧道窑1采用整体密闭式钢筋混凝土结构，隧道窑1两侧区域分别设为运渣车驶入区和运渣车驶出区，隧道窑1中部区域设为换热区；所述运渣车驶入区与窑体外部之间设有第一进窑闸门，运渣车驶入区与换热区之间设有第二进窑闸门，换热区与运渣车驶出区之间设有第一出窑闸门，运渣车驶出区与窑体外部之间设有第二出窑闸门。

在所述隧道窑1的第一进窑闸门、第二进窑闸门、第一出窑闸门及第二出窑闸门的内外侧均设有距离传感器，通过距离传感器检测运渣车12与各个闸门之间的距离，该距离数据作为各个闸门的开门依据。

在隧道窑1第一进窑闸门的外部设有红外传感器，通过红外传感器检测运渣车12上装载的高温炉渣14的实时温度，该温度数据作为第一进窑闸门的开门依据。

在所述隧道窑1的内外表面均贴装有保温材料层，隧道窑1窑体的高度和宽度与装有高温炉渣14的运渣车12高度和宽度采用适配设计，隧道窑的顶部采用拱形结构，隧道窑1内部铺设有延伸至窑外的运渣车轨道。

所述隧道窑1采用单窑体布局或采用多窑体并列布局，隧道窑1内的运渣车轨道采用单轨布局或采用多轨并列布局。

所述隧道窑1内通行的装有高温炉渣14的运渣车12数量至少为一台。

在所述隧道窑1内部设有若干温度传感器，通过温度传感器实时检测窑内温度。

所述隧道窑1的运渣车驶入区与外部的电炉13之间由运渣车轨道连通，所述运渣车12在该条运渣车轨道上配置有入窑推车机8；在所述隧道窑1的外部还设有天车10，在天车10运行轨道的下方设置储渣仓11；所述隧道窑1的运渣车驶出区与电炉13之间也由运渣车轨道连通，所述运渣车12在该条运渣车轨道上配置有出窑推车机9。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

本实施例中，红土镍矿RKEF工艺电炉炉渣余热利用系统的通信方式可采用无线方式或有线方式，系统内的所有电控设备均由计算机进行统一控制；在第二出窑闸门的外侧设置运渣车12起吊时的起吊区，在电炉13的放渣口处设置运渣车12的炉渣14装料区；入窑推车机8和出窑推车机9均采用销齿式推车机。

当计算机发出开始命令后，在装料区的入窑推车机8与空置的运渣车12进行锁合，入窑推车机8推动运渣车12移动至电炉13的放渣口正下方，之后电炉13放渣口的挡板打开，将温度为1500～1600℃的高温炉渣14排入运渣车12，电炉13放渣口处设有用于检测装料量的红外传感器，当红外传感器检测到运渣车12内的高温炉渣14装满后，电炉13放渣口的挡板关闭，最后启动入窑推车机8，使装有高温炉渣14的运渣车12沿着运渣车轨道向隧道窑1移动。

当装有高温炉渣14的运渣车12移动到第一进窑闸门的门前时，事先安装在第一进窑闸门的门外设有距离传感器和红外传感器，会对装有高温炉渣14的运渣车12进行检测，当距离传感器检测运渣车12与第一进窑闸门的距离≤20米时，且红外传感器检测运渣车12内的高温炉渣14的温度≥1000℃时，第一进窑闸门开启。

当第一进窑闸门开启后，窑车已经在隧道窑1运渣车驶入区内等待，入窑推车机8将装有高温炉渣14的运渣车12推向窑车，直到运渣车12与窑车锁合，此时入窑推车机8与运渣车12脱开并自行返回下车区，等待下一次高温炉渣14的装车转运。

当装有高温炉渣14的运渣车12与窑车锁合后，由窑车牵引运渣车12进入隧道窑1运渣车驶入区，当第二进窑闸门外侧的距离传感器检测到运渣车12完全进入运渣车驶入区后，则关闭第一进窑闸门，同时开启第二进窑闸门，运渣车12直接通过开启的第二进窑闸门进入隧道窑1换热区，随后第二进窑闸门关闭。

当装有高温炉渣14的运渣车12进入隧道窑1换热区后，同步启动窑外的鼓风机2和引风机3，由鼓风机2将窑外的常温空气吹入隧道窑1换热区，在运渣车12从隧道窑1窑头侧向窑尾侧移动的过程中，运渣车12内装载的高温炉渣14会与吹入的常温空气进行实时热交换，炉渣14实现空冷降温，而常温空气被加热为高温空气，形成的高温空气从隧道窑1窑头侧由引风机3引出，引风机3的作业压力控制在2～5kPa，在换热作业过程中同步由温度传感器对窑内温度进行实时监测。

当高温空气由引风机3引出后，直接进入除尘器4中完成粉尘清除，净化后的高温空气进入余热锅炉4的进风口，此时高温空气的温度为300～450℃，同时将清水通入余热锅炉4的进水口，高温空气会借助换热管道与清水在余热锅炉4内进行热交换，经过换热后，可由余热锅炉4的蒸汽出口输出温度为200～250℃的蒸汽，蒸汽直接通入汽轮机6的蒸汽进口，用于驱动的转子转动，进入带动发电机7的转子转动，最终实现发电，发电机7的发电功率为100～200kW。同时，完热交换后的空气变为低温空气并排入大气即可。

当运渣车12从隧道窑1窑头侧移动到窑尾侧后，炉渣14逐渐完成空冷降温，当温度传感器检测到窑内平均温度下降到100℃以下时，鼓风机2和引风机3转入低空率运行状态，余热锅炉4、汽轮机6和发电机7停止运行，同时第一出窑闸门开启，装有冷却炉渣14的运渣车12从隧道窑1换热区进入运渣车驶出区，当第二出窑闸门内侧的距离传感器检测到运渣车12完全进入运渣车驶出区后，第一出窑闸门关闭，第二出窑闸门开启，鼓风机2和引风机3停止运行。

当装有冷却炉渣14的运渣车12进入运渣车驶出区后，出窑推车机9已经在隧道窑1运渣车驶出区的第二出窑闸门出口处等待，窑车将装有冷却炉渣14的运渣车12推向出窑推车机9，直到运渣车12与出窑推车机9锁合，之后窑车与运渣车12脱开并自行返回隧道窑1，直至返回到隧道窑1运渣车驶入区内等待，为下一次炉渣14冷却做准备，窑车返回过程中各个闸门自动开启和关闭。

当装有冷却炉渣14的运渣车12与出窑推车机9锁合后，由出窑推车机9将运渣车12推行至起吊区，之后出窑推车机9与运渣车12脱开，并由天车10将装有冷却炉渣14的运渣车12吊起，并转移到储渣仓11上方，随后开启运渣车12的卸料口，将冷却炉渣14卸入下方的储渣仓11中。

当运渣车12排空车内的炉渣14后，运渣车12的卸料口关闭，并由天车10将空置的运渣车12重新吊运回起吊区，之后天车10的吊具与运渣车12脱开，天车10收回吊具并等待下一次吊运作业。

当空置的运渣车12重新回到起吊区后，出窑推车机9与运渣车12重新锁合，之后由出窑推车机9推动空置的运渣车12向电炉13移动，直到运渣车12移动到装料区，随后出窑推车机9与运渣车12脱开，直至返回第二出窑闸门出口处等待下一次作业。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。