[实用新型]一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋颗粒余热回收装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋颗粒余热回收装置，特别是冶金行业和钢铁行业等领域的烧结矿立式螺旋颗粒余热回收装置。 

背景技术

烧结过程中的烧结矿显热资源约占烧结过程余热资源总量的70%，提高其余热回收利用率是整个烧结余热回收与利用的主要方向。目前，广泛应用的环式或带式冷却机在显热回收与利用上存在着以下不可克服的弊端： 

(1)   冷却设备漏风率较高

漏风部位的缝隙大小以及内外压差是影响漏风率的主要因素。其中，漏风缝隙的大小主要受到烧结机和冷却机系统中动、静接触部位密封技术的影响，这是漏风的内因所在；内外压差主要取决于料层、风机等综合情况的影响，是漏风产生的外在条件。常规烧结矿冷却装置的漏风率尚达30%~60%。冷却机漏风的存在使得烧结矿显热的散失增加10%~15%，同时使得用于鼓风冷却的鼓风机电耗增加25%~35%。

(2)   热废气品质较低，不利于烧结余热回收 

常规烧结矿冷却装置，烧结矿水平运动，冷却气体由冷却装置的底部送入，二者的热量交换方式为叉流换热。同时，烧结矿采用冷却机进行冷却，烧结矿温度分布较广(150~450℃)，不利用烧结余热回收与利用。当热空气温度低于250℃，甚至低于300℃时，其被用于发电的经济性已经难以保证。目前，仅有45%~55%的烧结矿显热得以回收，其余约一半白白浪费掉了。

(3)   烧结矿品质降低 

烧结饼经破碎后进入冷却机进行冷却，部分高温烧结矿在冷却台车底部，遇冷却空气(温度30~100℃)进行急剧冷却，玻璃相增加，内应力难以得到释放，从而烧结矿强度降低，返矿量增加。

综上，常规烧结冷却系统在余热回收等方面存在明显不足，而炼焦工序干熄焦技术在降低污染、回收冷却废气进行余热发电、降低生产成本、改善焦炭质量等方面明显优于其他冷却方式，在国内钢铁行业中正普遍釆用。因此借鉴干熄焦技术，国家发明专利“烧结过程余热资源的竖罐式回收装置与利用方法”（专利号200910187381.8）公开了一种烧结余热竖罐式回收方式，该方法消除了装置的漏风，提高了回收气体的品质（150~450℃提高到450~550℃），提高了余热回收利用率（40%提高到80%），同时提高了烧结矿的品质。 

但由于烧结矿的余热温度（600~800℃）低于焦炭（800~1050℃），烧结矿的表观密度（3156kg/m³）约是焦炭（1072.5kg/m³）的3倍，烧结矿的粒度范围（最大0~150mm）广于焦炭颗粒（5~80mm），导致立式烧结矿冷却装置在使用过程中出现以下改变： 

（1）密封性要求降低

600~800℃的烧结矿不易与空气等气体发生反应，其在冷却过程中难以氧化等，所以之前的环冷机或带冷机均无严格的隔绝外部气体装置。而800~1050℃下的焦炭极易与空气中的O₂、CO₂等发生反应，所以其密封要求相当高。因此，从工艺要求上讲，罐体底部之后的旋转密封阀等装置在立式烧结矿冷却装置并不是必需的，同时这些密封装置的存在造成了操作上的复杂。

（2）罐体强度要求提高 

由于烧结矿的表观密度约是焦炭的3倍之多，堆积密度（1700kg/m³）也是焦炭（548.5 kg/m³）的3倍左右。烧结矿直接堆积在立式冷却罐体中，造成了矿料对壁面、下部风帽和十字风道的压力增加为原来的3倍左右，罐体原来的强度远不能满足要求。

同时，立式烧结矿冷却装置底部风帽和十字风道部分的阻力较大，通过模拟计算，其占到装置内部阻力损耗的50%以上。 

由于罐体本身的结构设计，矿料在冷却过程中存在的气体流动和温度的偏析比较严重，造成靠近罐体壁面部分的矿料冷却较快，而罐体中央的矿料冷却很慢。在靠近风帽顶部处，矿料的温度仍然在800℃以上，同一截面上矿料冷却十分不均。 

以上四个问题与不足严重制约着立式烧结冷却装置在工业实际中的应用。 

发明内容

本实用新型的目的是针对立式烧结冷却装置下部过度密封引起的装置复杂、罐体强度远远偏低，底部风帽和十字风道阻力过大以及气固流动和温度偏析严重的不足，提供一种用于烧结余热发电系统的立式螺旋颗粒余热回收装置，以适应烧结矿对冷却装置的具体要求，减少气体阻力，改善流动和温度均匀性，提高余热回收率。 

本实用新型通过以下技术方案来实现：