[发明专利]一种利用烧结烟气与烧结矿换热的竖式冷却器及方法

说明书

本发明涉及一种利用烧结烟气与烧结矿换热的竖式冷却器及方法，属于烟气净化和余热回收技术领域。该密闭式竖式冷却器包括烧结烟气单元、冷空气单元及热烟气处理单元等；烧结烟气单元包括烧结烟气中心主管道、烧结烟气中心上气帽、下气帽、烧结烟气分区管道、烧结烟气分区气帽；烧结烟气通过烧结烟气中心上气帽、下气帽及烧结烟气分区气帽出口与烧结矿进行两次气‑固两相逆向换热；冷空气通过在烧结矿分区上料斗和环缝冷却室对烧结矿进行两次冷却，冷却后的烧结矿温度小于150℃，热烟气经通过引风系统引出；本发明通过烧结烟气和冷空气对红热烧结矿进行换热，实现烧结矿显热和烧结烟气余热的高效回收，回收率达80～85％，为后续烧结烟气脱硝提供了条件。

技术领域

本发明属于冶金制造节能减排技术领域，尤其涉及利用烧结烟气与烧结矿换热的竖冷器及方法，属于烟气净化和余热回收技术领域。

背景技术

烧结过程中的余热利用可分为两个阶段：烧结和冷却。在烧结阶段，燃料燃烧释放大量的热能；在冷却阶段，烧结矿显热在被冷却的过程中释放大量的中低温热能。在传统的烧结工艺中这两部分余热资源都以废气的形式排入大气中，造成了环境污染和资源浪费。

我国烧结工序能耗占钢铁工业总能耗的12％，蕴含着巨大的余热回收潜力。目前，大、中型烧结机采用带式冷却机或环形冷却机冷却。在显热回收与利用上存在漏风率高(30％以上)，风量大，热废气品质低等弊端。回收热量约占烧结矿显热的23％，国内余热发电6～18kWh/t-烧结矿。

在烧结矿冷却过程中，高温烧结矿显热的高效回收与利用是降低烧结工序能耗的有效途径，而冷却工艺或装置的选择又是决定余热回收效率的关键。目前，鼓风环式冷却机是国内外采用最为广泛的一种烧结矿冷却设备，其本质是气-固传热的固定床。这种冷却回收方式存在着漏风严重、回收余热品位和效率偏低等问题。

烧结余热的高效回收及利用是降低烧结生产能耗的重要措施。对比而言，烧结矿显热基数较大，可被空气为载体所高效携带。而烧结烟气显热数量较少，品质低(烧结烟气的平均温度只为150～200℃)，且其中成分复杂多样，尤其是多种污染气体及粉尘等沿着烧结机长度发生改变。有鉴于此，烧结矿显热部分的高效收集和利用是整个烧结减能增效的中心。

目前国内冷却烧结矿主要采用鼓风式环冷或带冷工艺，存在故障率高、维修频繁且难度大、运行电耗高、漏风点多、漏风量大(超过30％)、热参数波动大、冷却效果差、返矿率高等弊端。烧结矿在冷却的过程中，热能变为废气显热，废气温度在100～360℃之间，具有余热总量大、含尘量高、污染严重等特点，一直是钢铁生产余热利用和环境治理的难点。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种利用烧结烟气与烧结矿换热的竖式冷却器及方法，用以解决现有技术中：(1)烧结机红热球团(即红热烧结矿)机上冷却显热无法充分利用；(2)环冷机漏风量大，显热回收效率低，换热后热烟气温度低，烟气热品质低；(3)烧结烟气余热未能得到回收利用，大量热能浪费未得到利用；(4)烧结烟气单独脱硝需要外供煤气补燃加热，能耗增加，成本高的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种密闭式竖式冷却器，包括烧结烟气单元、冷空气单元及热烟气处理单元；烧结烟气单元包括烧结烟气中心主管道、烧结烟气中心上气帽、下气帽、烧结烟气分区管道、烧结烟气分区气帽；烧结烟气分区管道与烧结烟气中心主管道连通，烧结烟气中心上气帽、下气帽与烧结烟气中心主管道连通，烧结烟气分区气帽与烧结烟气分区管道连通；烧结烟气分区根据竖式冷却器的炉型大小可分多个分区(至少1个以上分区和1个以上分区气帽)，例如分区气帽为四分区气帽、六分区气帽或八分区气帽；所述冷空气单元用于冷却烧结矿；烧结烟气处理单元出口设有烟气引风系统，所述烟气引风系统用于引出热烟气。