[發明專利]直接利用高溫燒結礦料顯熱產生蒸汽的系統及方法

有效

• 申請號: 201110004705.7
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102588933B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 熊天渝
• 申請（專利權）人: 熊天渝
• 主分類號: F22B1/04
• 分類號: F22B1/04;F22G3/00;F22G7/00;F27D17/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 譚小容

技術領域：

本發明涉及一種冷卻高溫固體物料和顯熱回收利用，特別是涉及一種直接冷卻高溫燒結礦料和利用其顯熱產生蒸汽的系統及方法。?

背景技術：

許多工業生產過程產生的高溫固體物料，如燒結礦、爐渣、礦料、固體物料等都需要冷卻，冷卻過程中釋放的高溫固體物料的顯熱是可以回收利用的熱能。在冶金工業中，燒結機產出的燒結礦料的溫度高達1000℃，必須冷卻之后才能過入下一步冶煉工序。為了利用冷卻高溫礦料過程所釋放的熱能，現有的傳統方法是將高溫礦料在一個環形或帶式冷渣機上移動，同時用強制通過空氣將礦料冷卻到150℃以下，空氣則被加熱到400-450℃后排往余熱鍋爐，加熱其中的水產生蒸汽，被用于發電或供熱，最終將高溫燒結礦的一部份顯熱轉化為電能，實現顯熱發電利用，達到節能目的。?

上述傳統的燒結礦冷卻和顯熱回收利用方法有以下缺陷：?

1、系統復雜，燒結礦冷卻和顯熱回收裝置包括冷渣機和強制鼓風系統，熱風余熱鍋爐和蒸汽發電裝置，設備多，管道系統復雜。?

2、冷卻效率低，顯熱回收率低，由于空氣與熱礦料之間的對流換熱的強度低，只能使空氣溫度最高達到400-450℃，限制了熱空氣余熱鍋爐產生的蒸汽溫度一般不超過400℃，用于發電的熱效率低，由此造成全部顯熱回收利用率只有10-12％。?

3、自身能耗高，通過環形或帶形冷渣機的空氣流量大，流動阻力損失大，鼓風機電耗往往占顯熱發電量的約15％，進一步降低了顯熱利用效率。?

4、占地大，為了在冷渣機中冷卻礦料和在余熱鍋爐中加熱水-蒸汽工作介質，都依靠空氣的對流傳熱，其傳熱強度低，使設備體積龐大，管道系統復雜，占地面積大。?

5、環境污染問題，強制通過冷渣機礦料的空氣帶起的細小礦料會隨空氣排入大氣造成環境污染，采用除塵設施除了增加設備外，不可避免的含塵空氣的泄漏會造成大氣污染。?

因此，傳統燒結礦冷卻和顯熱回收方法的造價高，能耗高，占地大，而且顯熱回收利用率低。?

發明內容：

針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供這樣一種直接利用冷卻高溫礦料的顯熱產生蒸汽的系統和方法。即利用高溫燒結礦物料直接接觸蒸汽發生器的加熱面，將礦料的顯熱通過熱輻射，接觸導熱和氣流的對流三種方法傳給蒸汽發生器加熱管的工作介質-水，產生蒸汽，而高溫礦料同時被冷卻，具有比單純對流傳熱高得多的傳熱強度，能將蒸汽加熱到更高溫度，用于供熱或發電的效率更高，其礦料冷卻和蒸汽發生器合為一體，使得整個裝置大為簡化，使結構緊湊，占地小，造價低。?

為達到上述目的，本發明采取了如下的技術措施：?

該系統主要包括位于燒結機高溫礦料排料一側下方的蒸汽發生器，該發生器為立體方形空心體，發生器外部為爐墻，內部為爐膛，爐膛下部為漏斗，底部為排料檔板和排料及空氣入口。發生器的底部裝有下集箱，頂部裝有集汽包，爐膛內自下而上依次裝有加熱器水管，過熱蒸汽管和破碎機，墻內四壁裝有水冷壁管，中間裝有連接于下集箱并垂直上升至集汽包的蒸發管，爐墻外部裝有降水管，所述降水管、水冷壁管和蒸發管其上下端均連接于集汽包和環境空氣被抽風機抽吸，自爐底的排料及空氣入口處吸入后自下而上經排料檔板、爐膛內的礦料熱源體及布置于其中的加熱器水管、過熱蒸汽管、蒸發管和破碎機，從排料排氣口排至空氣罩、排風箱、經抽風機排出。?

運行中，高達1000℃的高溫礦料送入蒸汽發生器的爐膛上部，經破碎機破碎成小顆粒成為傳熱的固態熱源體充滿爐膛，靠重力自上而下移動，通過發生器的受熱管將礦料的顯熱傳給受熱管中的工作介質-水和蒸汽，同時礦料被冷卻至150℃以下從爐底排出。?

環境空氣經抽風機從底部排料及空氣入口處抽吸進入爐膛內自下而上通過固態熱源體吸收熱量，同時對受熱管進行對流傳熱，從爐膛上部排出又通過高溫礦料層被加熱而變成熱煙氣，在氣水換熱器中對水管放熱而后排出。?

上述蒸汽發生器最終產生的過熱蒸汽溫度可以達到500℃以上。?

本發明的有益效果：?

1、本發明直接利用高溫燒結礦料顯熱產生蒸汽的系統及方法將高溫燒結礦的冷卻和利用其顯熱生產蒸汽結合在一個裝置中，在燒結礦料下落過程中直接接觸蒸汽發生器爐膛內部的受熱管，以直接接觸、輻射和對流三種換熱方式于一體將熱傳給受熱管內的工作介質，在冷卻礦料的同時完成顯熱利用，簡化了系統設備，節省了占地。?