【技术】竖式逆流烧结余热回收工艺和设备开发

3)余热锅炉软水循环的工艺流程。

余热锅炉软水在循环水泵的作用下，从软水站经省煤器加热到约150℃进入余热锅炉，经过与热风进行热交换变为饱和蒸汽，然后饱和蒸汽经过过热器继续与热风进行热交换，形成38.5kg/cm3、450℃中温中压蒸汽。过热蒸汽经管道进入蒸汽发电机组膨胀作功带动发电机发电，同时过热蒸汽变为冷凝水后再次进入软水站，进入下一个循环。

2.2技术方案

技术方案主要包括以下系统：热矿接收输送系统、热矿缓冲储存系统、料斗斜桥上料系统、炉顶接料布料装置、竖式逆流换热装置、烧结矿出料系统、烟风系统等。

1)热矿接收输送系统。

根据工艺要求，烧结机烧结矿经单辊破碎机破碎后，既可以进入连接原有烧结矿的环形或带式冷却机，又可以切换进入本项目新建的连接竖式逆流换热装置的保温、耐磨链板机，链板机设有保温罩、保温耐磨衬，设上料缓冲储存斗，保证烧结机与竖式逆流换热装置顺利衔接。

2)料斗斜桥上料系统。

上料系统的作用是将热烧结矿稳定地输送到炉顶接料装置中，为了减少热烧结矿的热损失，本系统采取了必要的保温、耐磨措施。本系统采用料车斜桥上料形式上料，上料周期60s，料斗采用保温、耐磨料斗，料斗设保温盖，在给料时保温盖自动打开，运料过程自动扣盖，卸料时自动打开保温盖，使热烧结矿的热损失大大减少。

3)竖式逆流换热系统。

该系统是本项目的核心，热烧结矿在此通过与冷却风的逆流热交换，实现烧结矿的余热回收，是余热回收效果好坏的关键。

竖式逆流换热系统的工作原理与干熄焦系统相类似，但是由于烧结矿的冷却过程基本不产生可燃气体，所以竖式逆流换热系统运行的安全性高。

对干熄焦装置的流场模拟仿真计算表明，存在偏风现象，影响气体流动的主要因素为孔隙率分布与预存段直径，炉内存在边缘气流及可能的中部漏管，使气流分布不均匀。因此，本装备取消了干熄焦装置的预存段、环形风道和下部倾斜段，而采用简单的多管热矿炉顶接料装置，烧结矿按照自然堆积方式直接被送入冷却段布料冷却。控制炉内固体料流下料均匀性是均匀换热的关键所在，利用上部、中部、下部料流控制器综合调整料流运动，不仅极大地改善了传热的均匀性，而且减少了料柱太高造成的烧结矿粉化现象。

取消环形风道和下部倾斜段后，为了合理将换热后的热风引出炉外，采用气流分布合理的中间管道出气，从竖式逆流换热装置上部的中心管道集中排出，进入热风总管，将热风送入后续的重力除尘器中。同时，环形风道和斜道区取消后，使得热风的排风阻力大大减小。

取消预存段后，为确保热矿不从炉顶接料装置排到炉外，采用变频调节排烟引风机风压方式，控制炉顶气体微正压(0-100Pa)，接料装置料面保持正压差。取消预存段后，热烧结矿的缓冲功能通过设置热矿缓冲储存系统来替代。

为了增加冷却段的气流分布均匀性和换热效果，采用专有炉体结构技术将料层的边缘气流破坏，同时相对较快的边缘下料速度，采用边部区域快速下料平衡边缘区域冷却不均匀现象，保证炉料与空气的均匀换热，输出温度相对稳定的热空气。

本方案的布风装置与干熄焦装置类似。

4)烧结矿出料系统。

烧结矿出料系统的主要作用是在封住竖罐内冷却气体不向罐外泄漏的情况下，把冷却后的烧结矿连续地排出，为保证料流分布及下料均匀，采用下部多点下料调节的方法，可实现人工强制调节炉内料流分布，是本技术的另一个关键创新点。

冷却后的烧结矿由电磁振动给料器连续排出，把烧结矿连续地排出到皮带式输送机上输出。

5)烟风系统。

竖式逆流换热装置烟风系统可以采用半开路系统，竖式逆流换热装置产生的高温热风，经过余热锅炉换热降温后的150℃左右的热烟气，大部分进入烟风循环系统，小部分直接通过烟囱排向大气，对进入烟风循环系统的部分150℃左右的热烟气采用掺入冷空气的方式实现。竖式逆流换热装置冷却空气入口温度需要综合考虑，太高或者太低都不好。经过对竖式逆流换热装置冷却过程的模拟仿真计算，当竖式逆流换热装置冷却空气入口温度在90-100℃左右时，冷却空气从热烧结矿中回收的热量最大。

在竖式逆流换热装置冷却鼓风机的作用下，经调温的竖式逆流换热装置冷却空气进入竖式逆流换热装置布风器，然后穿过竖式逆流换热装置内热烧结矿层，经过热交换变为620-710℃的热风，然后进入竖式逆流换热装置上部的中心管道集中排出，进入热风总管经除尘后进行余热回收。

3设备概况

3.1主要设备说明

竖式逆流烧结余热回收工艺技术主要包括热矿接收输送系统、热矿缓冲储存系统、保温料斗斜桥上料系统、保温炉顶接料装置、保温竖式逆流换热装置、烧结矿出料系统、烟风系统等。如何保证核心设备竖式逆流换热装置内冷却介质、热烧结矿的均匀流动和加强二者之间的换热效率，是本项目重点开发内容，其次，为了减少高温热烧结矿在运输过程中的热损失，研制了带自动加揭盖功能的上料小车。

1)竖式逆流换热装置的结构优化设计。

竖式逆流换热装置本体采用自立式结构，炉壳采用钢板焊接，通过支撑体与地基基础连接固定，内部根据工作温度和工作部位、结构特点等不同，采用相应的保温和耐磨材料砌筑，确保炉壳外壁温度低于60℃。增加了冷却段的气流分布均匀性和换热效果，保证炉料与空气的均匀换热，输出温度相对稳定的热空气。竖式逆流换热装置本体示意，如图3所示。高温烧结矿经破碎后进入顶部入料仓，经过五个以上下料管进入竖式逆流换热装置本体，物料在下降过程中受上部分料器、中部分料器、十字梁、下部料流调节后均匀下降，从竖式逆流换热装置本体下部的多个出料口排出，汇入下部接料仓，下部出料系统可人工强制调节竖炉内部的料流运动，混合后的冷矿排出到出料皮带上运走。

冷却空气由中心布风器及环形布风管吹入，在空气向上流动过程中使空气在上升过程中均匀分布，高温空气从竖式逆流换热装置上部的中心管道集中排出。

目前，相关文献检索发现，已有的对干熄焦等竖式逆流换热装置内的气固换热及流动仿真主要集中在冷却介质流动场、温度场，固体移动床的温度场等单场模拟研究上，而对竖式逆流换热装置而言，如果不进行冷却介质流场和温度场、热烧结矿下降流动状态和温度场、冷热流体之间的换热情况等多场耦合仿真研究，就很难得到竖式逆流换热装置内真实的料流、冷却状态。