一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法与流程

1.本发明属于转底炉热能回收技术领域，具体涉及一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法。


背景技术：

2.转底炉直接还原工艺因在处理含锌含铁冶金粉尘方面的独特优势在钢铁冶金行业得到广泛应用；从转底炉出来的金属化球团温度约1100℃，需要冷却至合适的温度才能满足后续输送和进仓储存的要求，其中高温球团在冷却过程中放出大量的热，长期以来高温球团释放的热能都白白的浪费，热能回收一直是转底炉生产工艺中的空白。
3.转底炉高温球团一直采用外喷淋圆筒冷却机进行冷却，冷却用工业净水与高温物料热交换后一部分变成蚀水进入蚀循环，其它部分变成水蒸汽直排入大气，造成能源、资源的浪费。
4.鉴于上述情况，亟待研究一种热能回收装置，在将高温球团释放的热能进行综合回收利用的同时，还能减少水资源的浪费，解决高温球团冷却过程中的热量损失、资源浪费等问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，本发明采用两级冷却和两级热能回收的方式，回收高温球团释放的热能，同时还能将热能回收过程中所用的冷却水进行利用，从而解决高温球团冷却过程中的热量损失、资源浪费等问题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明的第一方面提供了一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，包括
8.一级冷却装置，用以对所述转底炉排出的高温球团进行一级冷却，以降低所述高温球团的温度；该一级冷却装置包括与所述转底炉的球团排出口连接的第一冷却筒体以及设于所述第一冷却筒体内的第一冷却水回路；
9.二级冷却装置，用以对所述一级冷却后的球团进行二级冷却；该二级冷却装置包括与所述第一冷却筒体出口连接的第二冷却筒体以及设于所述第二冷却筒体内的第二冷却水回路；
10.余热锅炉系统，用以回收所述一级冷却装置出来的蒸汽和所述二级冷却装置出来的高温水，同时向所述一级冷却装置和余热锅炉管束提供冷却水；
11.软水供水系统，用以向所述二级冷却装置供应冷却水，该软水供水系统与所述第二冷却水回路的进水口连接；
12.检测与调控系统，用以实时检测和调控所述一级冷却装置、二级冷却装置的冷却水回路进出口水的温度、压力、流量；
13.控制系统，接收所述检测与调控系统的检测数据，并对一级冷却装置、二级冷却装
置、余热锅炉系统、软水供水系统的运行进行连锁控制及远程管理。
14.优选地，所述第一冷却水回路的进口与所述余热锅炉系统的除氧器的出水口连接，该第一冷却水回路的出口与所述余热锅炉系统的汽包连接。
15.优选地，所述第一冷却水回路由多个第一冷却水管束形成。
16.优选地，所述第二冷却水回路的进口与所述软水供水系统连接，所述第二冷却水回路的出口与所述余热锅炉系统的除氧器连接。
17.优选地，所述第二冷却水回路由多个第二冷却水管束形成。
18.优选地，所述检测与调控系统包括检测单元以及与所述检测单元连接的调控单元；所述检测单元包括分别设于所述第一冷却水回路、第二冷却水回路的进出口的温度计、压力计和流量计；所述调控单元分别与所述一级冷却装置、二级冷却装置、余热锅炉系统、软水供水系统连接，该调控单元根据所述检测单元的检测数据分别对所述一级冷却装置、二级冷却装置、余热锅炉系统、软水供水系统中的安保参数进行调控。
19.本发明的第二方面提供了一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的方法，采用如本发明第一方面所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置执行以下步骤：
20.s1，高温球团冷却，转底炉的高温球团由转底炉排出至一级冷却装置的筒体内进行一级冷却，在筒体转动过程中所述高温球团与所述一级冷却装置内冷却水进行热交换；之后一级冷却后的中温球团排入至二级冷却装置的筒体内进行二级冷却，在筒体转动过程中所述中温球团继续与所述二级冷却装置内的冷却水进行热交换，当球团温度冷却至100℃以下排出；
21.s2，余热回收，所述二级冷却过程中所用的冷却水与所述中温球团进行热交换，升温后形成的升温热水进入到余热锅炉系统的除氧器中，一部分作为余热锅炉的补充水，另一部分作为所述一级冷却的冷却水进入到所述一级冷却装置内，与所述高温球团进行热交换，升温后形成过饱和热水进入到余热锅炉系统的汽包内，产出蒸汽进行回收。
22.本发明的有益效果：
23.1、本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，首次实现转底炉高温球团的余热回收利用，热回收率达85％以上，余热回收过程中所用的冷却水可以循环利用，无外排蒸汽，既节能又环保；
24.2、本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，将高温物料的冷却分为两级冷却，一级冷却为锅炉产蒸汽，二级冷却为锅炉补水加热段产出合适温度的补充水，减少锅炉系统内部的蒸汽消耗；采用两级冷却方式实现高温球团热量的综合回收利用，进一步降低生产能耗；
25.3、本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，兼顾转底炉高温球团的冷却与热量回收，无新增蒸汽发生装置，完全利用转底炉余热锅炉系统进行热能回收利用，整个热能回收过程简洁实用，投资小；
26.4、本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，利用转底炉余热锅炉的补水作为高温球团的冷却水，对转底炉工艺中的水资源进行了充分利用，是转底炉工艺水资源利用的重大进步；
27.5、本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，采用闭路循环，冷却介质在升温过程中被逐层利用，避免资源浪费；
28.6、本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，热量回收利用率高，球团冷却效果好。
附图说明
29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
30.图1为本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置的结构示意图；
31.图2为本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的方法的流程示意图。
具体实施方式
32.为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
33.如图1所示，本发明所提供的用于转底炉高温球团冷却的余热回收装置，包括一级冷却装置1、二级冷却装置2、余热锅炉系统4、软水供水系统5、检测与调控系统3和控制系统6。其中一级冷却装置1用以对转底炉7排出的高温球团进行一级冷却，以降低高温球团的温度；该一级冷却装置1包括与转底炉7的球团排出口连接的第一冷却筒体以及设于第一冷却筒体内的第一冷却水回路；高温球团进入到一级冷却装置1的第一冷却筒体内，并在第一冷却筒体转动过程中高温球团与第一冷却水回路内的冷却水进行热交换，从而完成高温球团的一级冷却。二级冷却装置2用以对一级冷却后的球团进行二级冷却；该二级冷却装置2包括与第一冷却筒体出口连接的第二冷却筒体以及设于第二冷却筒体内的第二冷却水回路；一级冷却后的中温球团进入到二级冷却装置2的第二冷却筒体内，并在第二冷却筒体转动过程中球团继续与第二冷却水回路内的冷却水进行热交换，从而完成高温球团的二级冷却。余热锅炉系统4用以回收一级冷却装置1出来的蒸汽和二级冷却装置2出来的升温热水，同时将一部分升温热水作为冷却水提供给一级冷却装置1。软水供水系统5用以向二级冷却装置2供应常温软水作为冷却水，该软水供水系统5与第二冷却水回路的进水口连接。检测与调控系统3用以实时检测和调控一级冷却装置1、二级冷却装置2的冷却水回路进出口水的温度、压力、流量。控制系统6接收检测与调控系统3检测的数据，并对一级冷却装置1、二级冷却装置2、余热锅炉系统4、软水供水系统5的运行情况进行连锁控制及远程管理，并实现无人值守的远程连锁控制。
34.在一级冷却装置1内，第一冷却筒体的进料口通过溜槽与转底炉的球团排料口连接。
35.在一级冷却装置1内，第一冷却水回路由多个第一冷却水管束形成，第一冷却水回路的进口与余热锅炉系统4的除氧器42的出水口连接，以便于余热锅炉系统4向一级冷却装置1提供冷却水；该第一冷却水回路的出口与余热锅炉系统4的汽包41连接，以便于从第一冷却水回路内出来的过饱和热水进入到汽包41内，产出蒸汽进行回收。
36.在二级冷却装置2内，第二冷却筒体的进料口通过溜槽与第一冷却筒体的出料口连接。
37.在二级冷却装置2内，第二冷却水回路由多个第二冷却水管束形成，第二冷却水回路的进口与软水供水系统5连接，通过软水供水系统5向二级冷却系统提供二级冷却所需的
冷却水；第二冷却水回路的出口与余热锅炉系统4的除氧器42的进水口连接，以便于第二冷却水回路出来的升温热水进入到余热锅炉系统4内，之后作为余热锅炉的锅炉管束的补充水和一级冷却所需的冷却水使用。
38.检测与调控系统3包括检测单元以及与检测单元连接的调控单元；检测单元包括分别设于第一冷却水回路、第二冷却水回路的进出口的温度计、压力计和流量计，用以对第一冷却水回路、第二冷却水回路进出口的温度、压力、流量进行检测；调控单元分别与一级冷却装置1、二级冷却装置2、余热锅炉系统4、软水供水系统5连接，该调控单元根据检测单元的检测数据分别对一级冷却装置1、二级冷却装置2、余热锅炉系统4、软水供水系统5的运行参数进行调控；其中调控单元根据温度计所检测的进出口水的温度来调控转底炉7的球团量和供水系统5的冷却水量，从而实现一级冷却装置1、二级冷却装置2进出口水的温度和流量的调控；根据压力计所检测的压力数据来调控余热锅炉系统4、软水供水系统5的供水压力，从而实现一级冷却装置1、二级冷却装置2进出口水的压力的调控。
39.结合图2所示，一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的方法，主要分为高温球团冷却和冷却水升温热回收两条工作路径；一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的方法采用上述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置执行以下步骤：
40.s1，高温球团冷却，转底炉7的高温球团由转底炉7排出至一级冷却装置1的筒体内进行一级冷却，在筒体转动过程中，高温球团与一级冷却装置1内冷却水进行热交换；之后一级冷却后的中温球团排入至二级冷却装置2的筒体内进行二级冷却，在筒体转动过程中，中温球团继续与二级冷却装置2内的冷却水进行热交换，当球团温度冷却至100℃以下后排出；
41.具体而言，约1100℃的高温球团由转底炉7内排出后，通过溜槽进入一级冷却装置1的第一冷却筒体内，在第一冷却筒体转动过程中高温球团与第一冷却水回路内的冷却水进行热交换，将高温球团温度降低后得到温度约800℃的中温球团，之后中温球团通过出料口溜槽排入二级冷却装置2进料口，在二级冷却装置2的筒体内继续进行水热交换，当球团冷却至100℃以下后由出料端排出，再通过输送设施进入成品仓内储存或直接外送。
42.s2，余热回收，二级冷却过程中所用的冷却水与中温球团进行热交换，升温后的升温热水进入到余热锅炉系统4的除氧器42中，一部分作为余热锅炉的补充水，另一部分作为一级冷却的冷却水进入到一级冷却装置1内，与高温球团进行热交换，升温后形成过饱和热水进入到余热锅炉系统4的汽包41内，产出蒸汽进行回收。
43.具体而言，约30℃的冷却水由软水供水系统5中的泵站及管路送入二级冷却装置2的第二冷却水回路内，与温度约800℃的中温球团进行热交换，冷却水升温至100℃以上的升温热水进入余热锅炉系统4的除氧器内处理后，一部分作为余热锅炉的锅炉管束的补充水，另一部分作为冷却水进入一级冷却装置1，与约1100℃的高温球团继续进行热交换，第一冷却水回路内冷却水的温度升至200℃以上形成过饱和热水进入余热锅炉系统4的汽包41内，产出蒸汽进行回收。
44.本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法不仅可以用于转底炉高温球团的冷却及热能回收，也可用于其他与高温球团相类似的固体球团类高温物料的冷却和余热回收。
45.本发明的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，首次实现转底炉的
高温球团的冷却以及余热的回收利用，其中热回收率可达到85％以上，所用的冷却水可实现循环利用，且整个过程中无外排蒸汽，既节能又环保；另外本发明中将高温物料分为两级冷却，一级冷却后的过饱和热水进入锅炉产蒸汽，二级冷却后的高温水进入锅炉除氧器作为锅炉补充水，减少余热锅炉系统内部的蒸汽消耗；通过两级冷却实现高温球团热量的综合回收利用，进一步降低生产能耗；除此之外，本发明的冷却装置采用闭路循环，冷却介质(冷却水)在升温过程中被逐层利用，可有效避免资源浪费。
46.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

技术特征：
1.一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，其特征在于，包括一级冷却装置，用以对所述转底炉排出的高温球团进行一级冷却，以降低所述高温球团的温度；该一级冷却装置包括与所述转底炉的球团排出口连接的第一冷却筒体以及设于所述第一冷却筒体内的第一冷却水回路；二级冷却装置，用以对所述一级冷却后的球团进行二级冷却；该二级冷却装置包括与所述第一冷却筒体出口连接的第二冷却筒体以及设于所述第二冷却筒体内的第二冷却水回路；余热锅炉系统，用以回收所述一级冷却装置出来的蒸汽和所述二级冷却装置出来的高温水，同时向所述一级冷却装置和余热锅炉管束提供冷却水；软水供水系统，用以向所述二级冷却装置供应冷却水，该软水供水系统与所述第二冷却水回路的进水口连接；检测与调控系统，用以实时检测和调控所述一级冷却装置、二级冷却装置的冷却水回路进出口水的温度、压力、流量；控制系统，接收所述检测与调控系统的检测数据，并对一级冷却装置、二级冷却装置、余热锅炉系统、软水供水系统的运行进行连锁控制及远程管理。2.根据权利要求1所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，其特征在于：所述第一冷却水回路的进口与所述余热锅炉系统的除氧器的出水口连接，该第一冷却水回路的出口与所述余热锅炉系统的汽包连接。3.根据权利要求2所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，其特征在于，所述第一冷却水回路由多个第一冷却水管束形成。4.根据权利要求1所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，其特征在于：所述第二冷却水回路的进口与所述软水供水系统连接，所述第二冷却水回路的出口与所述余热锅炉系统的除氧器连接。5.根据权利要求4所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，其特征在于：所述第二冷却水回路由多个第二冷却水管束形成。6.根据权利要求1所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置，其特征在于，所述检测与调控系统包括检测单元以及与所述检测单元连接的调控单元；所述检测单元包括分别设于所述第一冷却水回路、第二冷却水回路的进出口的温度计、压力计和流量计；所述调控单元分别与所述一级冷却装置、二级冷却装置、余热锅炉系统、软水供水系统连接，该调控单元根据所述检测单元的检测数据分别对所述一级冷却装置、二级冷却装置、余热锅炉系统、软水供水系统的安保参数进行调控。7.一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置执行以下步骤：s1，高温球团冷却，转底炉的高温球团由转底炉排出至一级冷却装置的筒体内进行一级冷却，在筒体转动过程中所述高温球团与所述一级冷却装置内冷却水进行热交换；之后一级冷却后的中温球团排入至二级冷却装置的筒体内进行二级冷却，在筒体转动过程中所述中温球团继续与所述二级冷却装置内的冷却水进行热交换，当球团温度冷却至100℃以下后排出；s2，余热回收，所述二级冷却过程中所用的冷却水与所述中温球团进行热交换，升温后
形成的升温热水进入到余热锅炉系统的除氧器中，一部分作为余热锅炉的补充水，另一部分作为所述一级冷却的冷却水进入到所述一级冷却装置内，与所述高温球团进行热交换，升温后形成过饱和热水进入到余热锅炉系统的汽包内，产出蒸汽进行回收。

技术总结
本发明公开了一种用于转底炉高温球团冷却和余热回收的装置及方法，其中设备包括一级冷却装置、二级冷却装置、余热锅炉系统、软水供水系统、检测与调控系统、控制系统。本发明采用两级冷却和两级热能回收的方式，回收高温球团释放的热能，同时还能将热能回收过程中所用的冷却水进行回收利用，从而解决高温球团冷却过程中的热量损失、资源浪费等问题。资源浪费等问题。资源浪费等问题。


技术研发人员：彭程 崔慧君 余志友 刘长正 丁雪良 张元玲 郭海飞 吴正怡
受保护的技术使用者：宝武集团环境资源科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/20