CN101865454B - 对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法及其所用的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烧结机机尾烟气余热对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法及其所用的装置。所述的装置包括烟囱、主轴风机、烧结机、大烟道除尘器、冷却机、冷却机除尘器、烧结机大烟道、冷却机余热锅炉、烧结烟气换热器、热用户等，其过热的方法主要是冷却机余热锅炉的蒸汽经烧结烟气换热器后形成的高品质蒸汽送入热用户。本发明的一种利用烧结机机尾烟气余热对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，由于采用了烧结机机尾烟气余热利用的方法，从而具有提高了余热锅炉出口蒸汽数量和质量的效果，同时由于换热器进口蒸汽温度远远大于烧结烟气的酸露点温度，也避免了换热过程中产生的低温腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁行业烧结工艺余热利用领域，特别是一种利用烧结机机尾烟气余热对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法及其所用的装置。
背景技术
钢铁行业是能源消耗最大的产业部门之一，而烧结工序能耗约占钢铁生产过程中总能耗的10％，仅次于炼铁工序，位居第二。烧结过程中余热资源主要由两部分组成：来自冷却机的烧结矿显热即冷却废气和来自于烧结机的烧结废气显热即烧结废气。冷却废气的温度随着冷却方式和冷却机部位的不同在100～450℃之间变化(给矿处最高，卸矿处最低)，其显热占烧结总热耗的30％左右。当烧结过程进行到最后，烧结烟气温度明显上升，机尾风箱排出的废气可达300～400℃，含氧量可达18～20％，这部分烧结废气显热约占烧结总热耗的20％。因此这两部分余热量数量很大，回收这两部分热量既能降低生产成本又能产生环保效果。
由于冷却废气大部分由空气组成，经过除尘器进行除尘后，几乎没有腐蚀性气体和杂质，所以国内很多烧结厂都利用高温冷却废气，进入余热锅炉产生蒸汽，但是由于这部分废气温度和流量不是非常高，所以进入余热锅炉后产生的蒸汽过热度低，品质不高，而且蒸汽流量不大，如果用这部分蒸汽发电，由于蒸汽的做功能力差，发电的汽耗高，发电出力低，经济性差，如果并入管网由于蒸汽的品质差，也会影响到经济性。而烧结机尾的300～400℃烧结烟气，由于烟气的数量较小，而且品质较低，且成份比较复杂，其中含有SO2、NOX及粉尘等杂质，直接影响回收这部分热量，所以国内很多烧结厂没有利用这一部分热量，而直接与低温烧结废气混合通过大烟道直接排放，既浪费热能又污染环境。即使采用了烧结余热锅炉回收了这部分热量，但是增添了烧结烟气余热锅炉，使设备成本增加，工艺复杂，而且由于其中会有SO2、NOX等腐蚀性气体，必会产生低温腐蚀，据有关文献报道，一台余热锅炉低温受热面发生低温腐蚀后，低温腐蚀处的针肋由φ6腐蚀成φ1.5，电站锅炉发生低温腐蚀后也会使空气预热器的寿命缩短到4-5年，而且发生低温腐蚀后还会引起堵灰，使烟气阻力剧增(可增加1-2倍以上)，使风机过载，限制了锅炉出力和缩短运行周期，甚至被迫停炉，腐蚀严重则造成管子穿孔，工质泄漏，所以发生低温腐蚀严重地影响了锅炉运行的安全性和经济性，
但是由于烧结废气所携带的显热很大，可供回收的热量也相当可观。如果利用这部分热量来提高环冷余热锅炉产生蒸汽的参数和流量，从而提高汽轮机的发电量或供给热用户更高品质的蒸汽，可以大大降低钢铁企业的生产成本，而且又使在利用的过程中不会发生低温腐蚀，产生显著的经济效益和环保效果。因此充分利用这部分烧结废气显热来提高余热锅炉的产生蒸汽的质量和数量有着很大的前景。
发明内容
为了充分利用这部分烧结废气的余热，提高余热锅炉产生蒸汽的质量和数量，提出了一种利用烧结机机尾烟气余热对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的装置。
这种方法既遵循着“温度对口，按质用能”的原则，同时又避免了余热利用过程中会产生受热面磨损、低温腐蚀及积灰的问题。
本发明的技术方案
一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法所用的装置，包括烟囱1、主轴风机2、烧结机3、烧结机机尾烟气出口(7)、大烟道除尘器4、冷却机5、冷却机除尘器6、烧结烟气出口旁路阀门8、烧结机大烟道9、烧结烟气除尘器10、冷却机余热锅炉11、喷水减温器14、烧结烟气换热器15、热用户17、循环风机18、鼓风机19、备用风机23；
所述的烟气换热器15上开有烟气进口20、烟气出口21、蒸汽进口13，蒸汽出口16；
其中鼓风机19的入口与大气相连，出口依次与冷却机5、冷却机除尘器6、冷却机余热锅炉11的入口相连；
冷却机余热锅炉11的烟气出口与循环风机18的入口相连，循环风机18的出口与备用风机23的出口一起并联入冷却机5的高温段24，鼓风机19的出口与冷却机5的中温段25相连；备用风机23、鼓风机19的进口分别直接与大气相通；
冷却机余热锅炉11的蒸汽出口12经过喷水减温器14与烟气换热器15上的蒸汽进口13相连；
所述的烧结机3的机尾烟气出口7与结烟气除尘器10的入口相连，而烟气除尘器10的出口通过管道与烧结烟气换热器15上的烟气进口20相连，另外烧结机机尾烟气出口7还通过旁路的阀门8与烧结机大烟气9相连；
所述的烧结烟气换热器15的烟气出口21通过管道直接与烧结机大烟道9汇合后，再依次经烟大烟道除尘器4，主轴风机2后与烟囱1相连；
烧结烟气换热器15的蒸汽出口16与热用户17相连；
其中的热用户17可以是汽轮发电机也可以是供热管网。
一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，其工艺路线描述如下：
(1)、冷却机余热锅炉蒸汽的产生
冷却机余热锅炉11出口温度为130～150℃的烟气经循环风机18进入冷却机5高温段24后对矿温在600～800℃的烧结矿进行冷却，冷却机冷却机5出口温度达280～350℃的烟气进入冷却机除尘器6进行除尘，然后进入余热锅炉11对通过化学除盐水加入口22加入其中的化学除盐水加热后成为温度200～230℃的蒸汽，余热锅炉排出温度在130～150℃烟的烟气再进入循环风机18形成循环；
当冷却机余热锅炉11产生故障时，循环风机18关闭，打开备用风机23，把环境空气引入冷却机5高温段24对烧结矿进行冷却，产生的热烟气通过冷却机5高温段24进行排空；
(2)、烧结废气对冷却机余热锅炉蒸汽的换热
温度为280～350℃的烧结烟气从烧结机3的机尾烟气出口7进入烧结烟气除尘器10，经过除尘后通过烧结烟气换热器15上的烟气进口20进入烧结烟气换热器15，对冷却机余热锅炉11的出口12出来的经喷水减温器14后通过烧结烟气换热器15上的蒸汽入口13进入到烧结烟气换热器15中的蒸汽进行加热；
冷却机余热锅炉11的出口12的蒸汽经烧结烟气换热器15利用经烧结机尾烟气余热换热后，经烧结烟气换热器15的蒸汽出口16进入热用户17；
经烧结烟气换热器15换热后的烟气通过烧结烟气换热器15烟气出口21排向烧结机大烟道9；
当烧结烟气换热器15发生故障时，烧结废气通过烧结烟气出口旁路阀门8切换至烧结机大烟道9运行，而不影响整个烧结工艺的正常运行。
当烧结烟气换热器15发生故障时，温度为280～350℃的烧结烟气从烧结机3的机尾烟气出口7进入旁路阀门8直接进入大烟道9进入大烟道除尘器4，通过主轴风机2进入烟囱1排向大气；
当换热器蒸汽出口16蒸汽温度超热用户17的要求时，开启喷水减温器14，对蒸汽对行减温，使温度符合热用户17的要求。
本发明的一种利用烧结机机尾烟气余热对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，烧结余热锅炉蒸汽出口温度为200～230℃的蒸汽，经过烧结机机尾烟气余热利用换热器后，蒸汽温度达250～280℃；烧结机尾烟气出口温度为280～350℃的烟气，通过换热后的烟气温度达200～250℃。
本发明有益效果
本发明的一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法所用的装置由于采用了烧结机尾烟气余热利用的方法，从而具有提高了余热锅炉出口蒸汽数量和质量的效果。
本发明的一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，其产汽量相对于传统的方式(单独冷却余热锅炉+机尾余热锅炉)略有减少，但是温度相对于传统的(单独冷却余热锅炉+机尾余热锅炉)方式有所提升，蒸汽的品质提高，而且由于换热器进口蒸汽温度远远大于烧结烟气的酸露点温度，也避免了换热过程中产生的低温腐蚀。
另外，本发明的装置与传统的烧结余热回收利用装置相比具有以下优点：
(1)、本发明充分利用了烧结机尾部的烧结烟气，从而提高了产生蒸汽的质量，蒸汽无论用于发电还是供热都有着很好的经济效果。
(2)、在换热过程中，产生很小的熵增，这种方法符合了“温度对口，按质用能”的原则。
(3)、在换热的过程中，换热器的管壁温度始终大于进口蒸汽的温度，而进口蒸汽的温度大于200℃，而烧结机机尾烟气的酸露点的温度在110℃左右，所以换热器管壁的温度始终远远大于烧结烟气的酸露点温度，从而避免了低温腐蚀。而且也避免了贴附性积灰。
(4)、在换热器前设置了除尘器，减少了进入换热器的粉尘量，减轻了受热面的磨损，延长了受热面的寿命。
(5)、当换热器发生故障时，可将烧结废气切换至旁路运行，这样不会影响到整个烧结工艺的安全生产。
附图说明
图1、一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法所用的装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法所用的装置如图1所示。
一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法所用的装置，包括烟囱1、主轴风机2、烧结机3、烧结烟气出口7、大烟道除尘器4、冷却机5、冷却机除尘器6、烧结烟气出口旁路阀门8、烧结机大烟道9、烧结烟气除尘器10、冷却机余热锅炉11、喷水减温器14、烧结烟气换热器15、热用户17、循环风机18、鼓风机19、备用风机23；
所述的烧结烟气换热器15上开有烟气进口20、烟气出口21、蒸汽进口13，蒸汽出口16；
冷却机余热锅炉11的烟气出口与循环风机18的入口相连，循环风机18的出口与备用风机23的出口一起并联入冷却机5的高温段24；
备用风机23、鼓风机19的入口分别直接与大气相通；
鼓风机19的出口与冷却机5的中温段25相连，冷却机5的出口通过冷却机除尘器6后与冷却机余热锅炉11的入口相通；
冷却机余热锅炉11上的蒸汽出口12经过喷水减温器14与烧结烟气换热器15上开有的蒸汽进口13相连；
所述的烧结机3的烧结烟气出口7与烧结烟气除尘器10的入口相连，而烧结烟气除尘器10的出口通过管道与烧结烟气换热器15上的烟气进口20相连，另外烧结烟气出口7还通过旁路的阀门8与烧结机大烟道9相连；
所述的烧结烟气换热器15的烟气出口21通过管道直接与烧结机大烟道9汇合后，再依次经烟大烟道除尘器4，主轴风机2后与烟囱1相连；
烧结烟气换热器15的蒸汽出口16与热用户17相连。
实施例2
以宝钢不锈钢事业部1#烧结机为例，采用本发明的冷却余热锅炉+机尾余热换热器，即一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，包括如下2个步骤：
(1)、冷却机余热锅炉蒸汽的制备
冷却机余热锅炉11出口温度为132℃的烟气进入循环风机18，然后烟气进入冷却机5高温段24对矿温在600～800℃的烧结矿进行冷却，冷却机5出口温度达283℃的烟气进入冷却机除尘器6进行除尘，然后进入冷却机余热锅炉11对通过化学除盐水加入口22加入其中的化学除盐水加热后成为温度211℃的蒸汽；
冷却机余热锅炉11排出温度在132℃烟的烟气再进入循环风机18形成循环；
(2)、烧结废气对冷却机余热锅炉蒸汽的换热
温度为300℃的烧结烟气从烧结机尾烟气出口7进入烧结烟气除尘器10，经过除尘后通过烧结烟气换热器15上的烟气进口20进入烧结烟气换热器15，对冷却机余热锅炉11的出口12出来经喷水减温器14后通过烧结烟气换热器15上的蒸汽入口13进入到烧结烟气换热器15中的蒸汽进行加热；
冷却机余热锅炉11的出口12的温度为211℃的蒸汽经烧结烟气换热器15利用经烧结机尾烟气余热换热后，温度达265℃的蒸汽经烧结烟气换热器15的蒸汽出口16进入热用户17；
经换热器15换热后温度达230℃的烟气通过换热器15上的烟气出口21排向烧结机大烟道9。
结果如下表1：
表1本发明(冷却余热锅炉+机尾余热换热器)
对照实施例1
将传统方式(单独冷却余热锅炉+机尾余热锅炉)的写成一个与本发明对照的实施例，其结果见表2。
表2将传统方式(单独冷却余热锅炉+机尾余热锅炉)
从实施例2及对照实施例1可以看出，传统的单独的冷却余热锅炉和机尾余热锅炉共产蒸汽近32.75t/h，蒸汽参数为1.68Mpa，温度226℃。而本发明的冷却余热锅炉和机尾余热换热器可产生蒸汽近30t/h，蒸汽参数为压力1.5Mpa，温度265.5℃。因此，产汽量相对于传统的方式略有减少，但是温度相对于传统的方式有所提升，蒸汽的品质提高，而且由于换热器进口蒸汽温度远远大于烧结烟气的酸露点温度，也避免了换热过程中产生的低温腐蚀。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的装置，包括烟囱(1)、主轴风机(2)、烧结机(3)、大烟道除尘器(4)、冷却机(5)、冷却机除尘器(6)、烧结机机尾烟气出口(7)、烧结烟气出口旁路阀门(8)、烧结机大烟道(9)、烧结烟气除尘器(10)、冷却机余热锅炉(11)、喷水减温器(14)、热用户(17)、循环风机(18)、鼓风机(19)、备用风机(23)；
其特征在于还包括烧结烟气换热器(15)；
所述的烧结烟气换热器(15)上开有烟气进口(20)、烟气出口(21)、
蒸汽进口(13)，蒸汽出口(16)；
冷却机余热锅炉(11)的烟气出口与循环风机(18)的入口相连，循环风机(18)的出口与备用风机(23)的出口一起并联入冷却机(5)的高温段(24)；
备用风机(23)、鼓风机(19)的入口分别直接与大气相通；
鼓风机(19)的出口与冷却机(5)的中温段(25)相连；
冷却机(5)的高温段(24)的出口通过冷却机除尘器(6)后与冷却机余热锅炉(11)的入口相通；
冷却机余热锅炉(11)的蒸汽出口(12)经过喷水减温器(14)与烧结烟气换热器(15)上的换热器蒸汽进口(13)相连；
所述的烧结机机尾烟气出口(7)与烧结烟气除尘器(10)的入口相连，而烧结烟气除尘器(10)的出口通过管道与烧结烟气换热器(15)的烟气进口(20)相连，另外烧结机机尾烟气出口(7)还通过烧结烟气出口旁路阀门(8)与烧结机大烟道(9)相连；
所述的烧结烟气换热器(15)上的烟气出口(21)通过管道直接与烧结机大烟道(9)汇合后，再依次经大烟道除尘器(4)、主轴风机(2)后与烟囱(1)相连；
烧结烟气换热器(15)的蒸汽出口(16)与热用户(17)相连。
2.根据权利要求1所述的一种对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的装置，其特征在于所述热用户(17)为汽轮发电机或供热管网。
3.一种用权利要求1所述的对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的装置对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，其特征在于包括如下2个步骤：
(1)、冷却机余热锅炉蒸汽的产生
冷却机余热锅炉(11)出口温度为130～150℃的烟气经循环风机(18)，进入冷却机(5)高温段(24)对矿温在600～800℃的烧结矿进行冷却后，冷却机(5)出口温度达280～350℃的烟气进入冷却机除尘器(6)进行除尘，然后进入余热锅炉(11)对通过化学除盐水加入口(22)加入其中的化学除盐水加热，使其成为温度200～230℃的蒸汽；
冷却机余热锅炉(11)排出温度在130～150℃烟气再进入循环风机(18)形成循环；
当冷却机余热锅炉(11)产生故障时，循环风机(18)关闭，打开备用风机(23)，把环境空气引入冷却机(5)高温段(24)对烧结矿进行冷却，产生的热烟气通过冷却机(5)高温段(24)进行排空；
(2)、烧结废气对冷却机余热锅炉蒸汽的换热
温度为280～350℃的烧结烟气从烧结机机尾烟气出口(7)进入烧结烟气除尘器(10)，经过除尘后通过烧结烟气换热器(15)上的烟气进口(20)进入烧结烟气换热器(15)，对冷却机余热锅炉(11)的蒸汽出口(12)出来经喷水减温器(14)后通过烧结烟气换热器(15)上的蒸汽进口(13)进入到烧结烟气换热器(15)中的蒸汽进行加热；
冷却机余热锅炉(11)蒸汽出口(12)的蒸汽经烧结烟气换热器(15)利用经烧结机尾烟气余热换热后，经烧结烟气换热器(15)的蒸汽出口(16)进入热用户(17)；
经烧结烟气换热器(15)换热后的烟气通过烧结烟气换热器(15)的烟气出口(21)排向烧结机大烟道(9)；
当烧结烟气换热器蒸汽出口(16)蒸汽温度超热用户(17)的要求时，开启喷水减温器(14)，对蒸汽对行减温，使温度符合热用户(17)的要求。
4.根据权利要求3所述的对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，其特征在于：
冷却机余热锅炉(11)出口温度为200～230℃的蒸汽，经过烧结烟气换热器(15)利用烧结机尾烟气余热进行换热后，烧结烟气换热器(15)出口蒸汽温度达250～280℃；
烧结机尾出口温度为280～350℃的烟气，通过烧结烟气换热器(15)换热后出口烟气温度达200～250℃。
5.根据权利要求3或4所述的对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，其特征在于包括如下2个步骤：
(1)、冷却机余热锅炉蒸汽的制备
冷却机余热锅炉(11)出口温度为132℃的烟气进入循环风机(18)，然后烟气进入冷却机(5)高温段(24)对矿温在600～800℃的烧结矿进行冷却，冷却机(5)出口温度达283℃的烟气进入冷却机除尘器(6)进行除尘，然后进入冷却机余热锅炉(11)对通过化学除盐水加入口(22)加入其中的化学除盐水加热，使其成为温度211℃的蒸汽；
冷却机余热锅炉(11)排出温度在132℃烟的烟气再进入循环风机(18)形成循环；
(2)、烧结废气对冷却机余热锅炉蒸汽的换热
温度为300℃的烧结烟气从烧结机机尾烟气出口(7)进入烧结烟气除尘器(10)，经过除尘后通过烧结烟气换热器(15)上的烟气进口(20)进入烧结烟气换热器(15)，对冷却机余热锅炉(11)的蒸汽出口(12)出来经喷水减温器(14)后通过烧结烟气换热器(15)上的蒸汽进口(13)进入到烧结烟气换热器(15)中的蒸汽进行加热；
冷却机余热锅炉(11)的蒸汽出口(12)的温度为211℃的蒸汽经烧结烟气换热器(15)利用经烧结机尾烟气余热换热后，温度达265℃的蒸汽经烧结烟气换热器(15)的蒸汽出口(16)进入热用户(17)；
经烧结烟气换热器(15)换热后温度达230℃的烟气通过烧结烟气换热器(15)上的烟气出口(21)排向烧结机大烟道(9)。
6.根据权利要求3或4所述的对冷却机余热锅炉蒸汽进行过热的方法，其特征在于当烧结烟气换热器(15)发生故障时，烧结废气通过烧结烟气出口旁路阀门(8)切换至烧结机大烟道(9)，烧结烟气从烧结机机尾烟气出口(7)进入烧结烟气出口旁路阀门(8)直接进入烧结机大烟道(9)进入大烟道除尘器(4)，通过主轴风机(2)进入烟囱(1)排向大气。
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