[實用新型]一種監測及控制熱燒結礦冷卻過程殘碳燃燒的裝置

有效

• 申請號: 201721298083.2
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN209558916U
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 向錫炎;周浩宇
• 申請（專利權）人: 中冶長天國際工程有限責任公司
• 主分類號: F27D15/02
• 分類號: F27D15/02;F27D17/00;F27D19/00;F27D21/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

一種監測及控制熱燒結礦冷卻過程殘碳燃燒的裝置，它包括立式冷卻機、余熱鍋爐、除塵器及循環風機，按照煙氣流動方向，位于立式冷卻機塔壁上部的高溫氣體出口經由第一管道連接至余熱鍋爐的進風口，從余熱鍋爐的出風口引出的第二管道經由除塵器和循環風機連接至位于立式冷卻機塔壁下部的低溫氣體入口，低溫氣體入口與立式冷卻機塔體底部的供風裝置連通，其特征在于：該裝置在立式冷卻機的低溫氣體入口處設有第一測溫裝置和第一流量檢測裝置，在立式冷卻機的高溫氣體出口處設有第二測溫裝置和第二流量檢測裝置。本實用新型能夠精準判斷熱燒結礦冷卻過程中殘碳是否發生了二次燃燒，同時通過氮氣噴入裝置對殘碳的二次燃燒進行有效控制。

技術領域

本實用新型涉及監測熱燒結礦殘碳燃燒的裝置，具體涉及一種監測及控制熱燒結礦冷卻過程殘碳燃燒的裝置，屬于鋼鐵行業燒結礦生產領域。

背景技術

能源可持續利用對人類的生存和發展關系重大，是世界上各國面臨的最重要的社會問題之一。隨著鋼鐵工業生產流程的逐步優化和工序能耗的不斷下降，回收利用各生產工序的余熱余能成為鋼鐵企業節能減排最有效的途徑之一。我國大中型鋼鐵企業1t燒結礦所攜帶的余熱資源約為0.94～1.02GJ，分別約占燒結工序以及鋼鐵企業余熱資源總量的65％～71％和 11％～12％。但由于歷史原因，與發達國家的大中型鋼鐵企業相比，我國鋼鐵企業燒結礦余熱資源的回收率低于國外主要大中型鋼鐵企業的平均水平的30％～45％，僅為28％～30％。因此，燒結礦余熱資源高效回收與利用成為降低燒結工序能耗及合理化生產工藝中急需解決的重大問題。

燒結過程余熱資源主要由兩部分組成：一部分是來自于燒結機尾部、溫度約為800～950℃燒結礦所攜帶的顯熱即燒結礦顯熱，這部分顯熱約占燒結過程余熱資源總量的70％；另一部分來自于燒結機主排煙管道的燒結煙氣顯熱，這部分約占余熱資源總量的30％。比較而言，兩種余熱資源中，燒結礦顯熱數量較大、品質較高，其可被空氣介質所攜帶；而燒結煙氣顯熱數量較小、品質較低(燒結煙氣平均溫度為150～200℃，且成分比較復雜，尤其是含有SO₂、 O₂、NOx及粉塵等有害雜質)。基于此，燒結礦顯熱的高效回收與利用是整個燒結余熱回收與利用的核心與重點。

當前，世界上各國的燒結礦余熱資源回收與利用主要是通過鼓風式環冷機或帶式冷卻機實現的，目前冷卻機的結構和操作參數已經很難適應燒結礦顯熱的高效回收與利用，其存在著冷卻系統漏風率較高、燒結礦余熱部分回收、熱載體(即出冷卻機的冷卻空氣)品質較低等難以克服的弊端。其中，冷卻系統漏風使得燒結廢氣顯熱損失15％～20％，冷卻臺車表面散熱使得燒結礦顯熱損失約5％，冷卻系統漏風造成了我國燒結工序能耗增加3％～4％；僅回收利用溫度較高的余熱，導致了燒結礦余熱中的36％被放散；熱載體的能級僅約為0.27～0.30。

基于此，借鑒干法熄焦(CDQ)中干熄爐結構與工藝，同時參考煉鐵高爐的結構形式，提出了燒結礦立式冷卻余熱回收工藝，同傳統的冷卻機形式的余熱回收系統相比，這種立式回收系統具有料層高(傳統冷卻機料層高度在1.5m以下，而立式冷卻系統料層可達6～7m)、漏風率幾乎為零、氣固熱交換充分、出口熱空氣能級較高等優點。

但是在燒結礦立式冷卻裝置中，由于燒結礦中有可能夾雜未燃燒完全的殘碳，而立式冷卻裝置的頂部溫度可以高達750～850℃，因此殘碳非常有可能在冷卻裝置的頂部發生二次燃燒，釋放大量的熱量，導致殘碳燃燒區域附近的燒結礦發生熔融結塊現象，不但影響燒結礦的透氣性，降低燒結礦成品率，不利于高爐順行，且極易造成立冷機下料口處產生大量高溫燒結礦，燒壞皮帶，嚴重時造成火災引發安全事故。

在正常運行時，一般要求氣體循環系統中氧含量Y₀控制在8％以下，否則熱燒結礦中的殘碳很容易發生二次燃燒，引起燒結礦結塊。在正常工況下，即循環系統沒有漏風時，氧濃度會維持在一個恒定的水平，熱燒結礦中的殘碳不會發生二次燃燒。但是當系統(尤其是立式冷卻裝置進料和排料處)有漏風，循環氣體氧含量快速增加，而氧含量檢測裝置沒有及時反應給控制系統時，就很有可能導致殘碳的二次燃燒，此時需要用其他方法來對殘碳的燃燒狀態進行判斷。