烧结环冷机

烧结环冷机（精选四篇）

烧结环冷机 篇1

西宁特钢现有3座高炉, 年产铁水160万t, 有烧结机2台, 为加大对烧结环冷机一段冷却段及二段冷却段部分高温废气的余热回收, 新装一套20t余热回收锅炉, 为西宁特钢的节能减排工作创造条件。

二、设计技术要求

1. 余热锅炉主要设计条件

废气流量:23.76万m3/h (一段) /7.92万m3/h (二段) ;入口废气温度:380℃ (一段) /280℃ (二段) ;出口废气温度:约155℃;软水给水温度:20℃;软水给水压力:0.3MPa。

2. 余热锅炉主要性能要求

中压产汽压力:1.4MPa;中压产汽量:约20t/h;中压产汽温度:330±10℃;低压产汽压力:0.4MPa;低压产汽量:约7t/h;低压产汽温度:151.8℃。

三、余热锅炉系统流程

余热锅炉系统采用双压产汽系统。即高温废气产中压过热蒸汽并网;低温废气产的低压蒸汽, 一部分供自身系统热力除氧用, 多余部分并网。实现了能量梯级利用、逐级回收。

1. 废气系统

环冷机一段引出的高温废气约350℃, 首先经由过热器、一级中压蒸发器使温度降至约250℃, 然后与环冷机二段引出的废气汇流后进入二级中压蒸发器、二级水预热器、低压蒸发器和一级水预热器将温度降至约155℃, 最后通过循环风机进入环冷机一段底部冷却风道。

2. 汽水系统

自界区外来的20℃软化水首先送入软水箱, 然后经软水泵送入热力除氧器除氧。除氧水一路由低压给水泵送入低压锅筒;一路由中压给水泵送至二级水预热器预热后送至中压锅筒。软水泵、给水泵出口均设有回水管, 保证给水系统安全运行。

蒸发器与锅筒通过上升、下降管实现汽水循环。中压蒸发器及低压蒸发器分别产生1.4MPa和0.4MPa饱和蒸汽, 在锅筒内经过汽水分离送出。

中压锅筒产生中压饱和蒸汽, 经过热器产生1.4MPa、330℃的过热蒸汽并入厂区管网。

低压锅筒产生的低压蒸汽一路送至热力除氧器的除氧头, 同时自该蒸汽管线引出2根管线, 分别送至除氧器水箱, 作为二次蒸汽及辅助加热蒸汽。多余的低压蒸汽外供。

3. 排污系统

余热锅炉锅筒设有连续排污和定期排污口, 过热器、中、低压蒸发器、水预热器都设有定期排污口, 可定期清除内部残留污物及水垢。

4. 取样系统

余热回收系统设有各种压力等级的给水、炉水、蒸汽取样器, 取样用冷却水采用工业水, 排放引至余热锅炉框架外1m后接至除尘冷却水池。

四、余热锅炉系统技术要求

余热锅炉采用翅片管式结构, 自然循环产汽系统, 机旁布置, 采用立式布置方式。

环冷机第一冷却段高温废气先进入中压过热器和一级中压蒸发器换热降温, 降温后的废气与环冷机第二冷却段高温废气混合后依次经过二级中压蒸发器、二级水预热器、低压蒸发器和一级水预热器, 再次降温至约155℃后通过循环风机送回至环冷机下部风箱内。中压、低压锅筒设于蒸发器旁边的钢架上。

该余热锅炉本体换热部分如翅片管、集箱等承压管件选用GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》, 材质均为20#钢, 换热模块基管规格为准42mm×3.5mm、壳体材质为Q235、锅筒材质为Q345R。

其他各部分的设计性能参数如表1所示。

在设计条件下, 余热锅炉中压蒸汽产量考核值≥20t/h、温度为330±10℃、压力1.4MPa;外供低压饱和蒸汽考核值≥4t/h、压力0.4MPa。

五、结语

余热锅炉投产后, 各项指标均达到设计要求, 其低压蒸汽供余热锅炉的除氧器, 烧结伴热及采暖和脱硫;其中压蒸汽供三炼脱气钢脱气及给公司的蒸汽管网补充蒸汽。从而降低了燃天然气锅炉的开动率, 减少了天然气外购, 降低了能源消耗, 减少了污染, 产生显著的经济效益和社会效益。

摘要：介绍了西宁特殊钢股份有限公司利用余热锅炉系统回收环冷机一段冷却段及二段冷却段部分高温废气余热的改造过程, 最大限度的产生了高品质蒸汽, 提高了能源利用率。

烧结环冷机废气余热回收的火用分析 篇2

在钢铁生产工艺中, 烧结工序的能耗位居第二, 仅次于炼铁工序, 一般占钢铁企业总能耗的10%~20%。烧结技术的发展已有近百年的历史, 已达到了先进水平, 实现了自动化的高度发展, 烧结工序的能耗达到了最低水平, 经济效益已显著提高。但是, 烧结工序尤其是在环冷机余热回收方面, 仍有大量的能源浪费, 采用余热的回收方式回收冷却废气显热。冷却废气显热属于中、低温热源, 对其余热利用的方式为动力利用和热利用。

最早利用冷却废气发电的是日本的福山钢厂和扇岛钢厂。目前, 国外的新日铁、住友金属和歌山等钢厂的烧结机都采用了余热锅炉回收环冷机冷却废气用于加热蒸汽推动汽轮机发电。国内济钢、马钢、唐钢等钢厂烧结机采用余热发电技术, 并且武钢是最早利用余热发电装置并网的。目前, 大多数企业采用了余热锅炉回收冷却废气, 但只采用了部分废气循环回收, 冷却废气分三段取气混合后共同进入余热锅炉, 降低了废气的品位。

1 烧结环冷机火用分析

1.1 典型工艺

以某钢厂的烧结厂为例, 采取相关数据, 利用火用分析, 对目前余热回收进行评价, 找出能耗最大部分, 并对其进行改进和优化。

环冷机将烧结矿从700~800℃左右的高温冷却到100℃左右的低温。目前, 烧结厂余热锅炉主要利用的是环冷机的第一段和第二段的冷却废气。烧结工艺流程如图1所示。

1.2 火用分析

由于环冷机利用冷空气来将烧结矿从800℃左右冷却到100℃左右, 冷却空气带走了大量的热量, 以高温废气的形式排放掉, 不仅造成了能量的浪费, 同时还污染了环境。因此, 利用余热节能措施, 依据能级匹配理论给出余热的最佳利用。

烧结厂的环冷机为鼓风式, 建立环冷机进出口火用平衡图 (见图2) 。

由于环冷机系统不存在化学反应, 因此不考虑过程中的化学热, 只利用物理热计算其火用平衡。下面给出进入和流出系统的火用平衡方程。

式中:E1hin (Q1hin) —烧结矿的火用 (热) 量, k J;E2hin (Q2hin) —冷却空气的火用 (热) 量, k J;E1out (Q1out) —冷却废气的火用 (热) 量, k J;E2out (Q2out) —成品矿的火用 (热) 量, k J;ΔI1h—传热损失的火用量, k J;ΔI2h (ΔQ2h) —散热损失火用 (热) 量, k J。

环冷机进出口温差很大, 按照吨矿所需物料量, 利用火用平衡方程计算进入、流出系统的火用量以及系统损失的火用量。

1.2.1 冷却系统火用收入项

1) 烧结矿火用量。

烧结矿的热量:

烧结矿的火用量:

式中:Q1hin—进入烧结矿的热量, k J;E1hin—进入烧结矿的火用量, k J;m1hin—进入烧结矿的质量, kg;c1hin—进入烧结矿的比热, k J/ (kg·K) ;T1hin—进入烧结矿的末态温度, K;T0—环境的热力学温度, 取T0=293.15K。

2) 环冷机冷却空气火用 (热) 量。

鼓风量为325000m3/h, 进入环冷机的冷却空气利用从余热锅炉出来的烟气先预热, 进入环冷机的预热空气的温度约为145℃, 故需考虑其热量和火用量。

冷却空气的热量:

冷却空气火用量:

式中:Q2hin—冷却空气的热量, k J;E2hin—冷却空气的火用量, k J;v2hin—冷却空气的体积, m3/h;ρ2hin—冷却空气的密度, kg/m3;c2hin—冷却空气的比热, k J/ (kg·K) ;T2hin—冷却空气的末态温度, K;T0—环境的热力学温度, 取T0=293.15K。

1.2.2 冷却系统火用支出项

1) 冷却废气的火用 (热) 量。

每台鼓风机的鼓风量约为325000m3/h, 5台鼓风机总量为1625000m3/h, 把冷却分为5个部分, 低温冷却段不考虑余热的利用, 故只测定高温段冷却段 (第一段、第二段) 废气的热量。

第一段冷却废气的火用 (热) 量:

第二段冷却废气的火用 (热) 量:

式中:E1iout (Q1/iout) —环冷机第i段冷却废气的火用 (热) 量, k J;v1iout—环冷机第i段冷却废气体积, m3;ρ珋1iout—环冷机第i段冷却废气的密度, kg/m3;c珋1iout—环冷机第i段冷却废气的比热, k J/ (kg·K) ;T1iout—环冷机第i段冷却废气的出口温度, K。

2) 成品烧结矿的热 (火用) 量。

环冷机出口的烧结矿的温度约为100℃, 还含有部分热量和火用量成品烧结矿的热量和火用量:

式中:E2out (Q2out) —成品矿的火用 (热) 量, k J;

m2out—成品矿的质量, kg;

c2out—成品矿的比热, k J/ (kg·K) ;

T2out—成品矿的温度, K。

1.2.3 环冷机系统的损失量

任何设备都不可避免的造成一些能源的损失, 这部分能源的浪费只能减少而不能消除。

1) 传热损失火用量。

式中:ΔI1h—环冷机烧结矿的传热损失, k J;

Qzh—环冷机系统的换热量, k J;

TH—、TL——热、冷物质的对数平均值, K。

2) 散热损失和火用损失。

根据热平衡方程和火用平衡方程计算。

散热损失热量:

散热损失火用量:

180m2环冷机系统各部分火用量和热量如表1所示。从表1中可以知道, 输出能量中一段废气所占的比重较大, 火用量占总输出量的17.215%, 二段废气的比重也大, 约为总输出量的11.899%。而系统的变化量占了总能量的70.38%以上, 是能源消耗的主要部分, 冷却机的一段和二段的废气含有较高的能量, 对余热的回收利用首先要对余能设备的改进, 其次对余能进行梯级利用。

2 环冷机余热利用的优化方案

通过对整个环冷机过程的火用的计算, 得出余热回收设备对回收效率有很大的影响, 对余热的回收首先要考虑回收设备热量的利用情况, 其次要考虑工业余热资源的回收利用方式。

2.1 对余热回收设备的改造

对余热的回收必须用到相关的回收设备, 在能量的回收和转换过程中, 不可避免的会造成能量的损失, 是不可逆损失, 一部分损失无法消除, 只能适当减少。

因此在余热回收时, 首先分析用能设备的热利用状况, 设法减少设备的能耗是比提高装置的余热回收效率更为经济有效的方法。降低设备的换热量、提高设备的保温效果以及改善设备的密封性是降低设备能耗的主要方法。

2.2 对余热的梯级利用

冷却一段的废气温度约为370℃, 属于中温废气;冷却二段的废气温度为280℃, 属于低温废气。双通道余热锅炉的发电流程图如图3所示。

注:1-余热锅炉;2-除尘器;3-段切换档门;4-段切换挡门;5-风机;6-旁路阀门;7-烟道挡门;8-风机出口烟道挡门;9-风机进口烟道挡门;10-冷风门;11-汽轮机;12-发电机;13-凝汽器;14-凝结水泵;15-给水泵;16-除氧器;17-高压集汽箱;18-低压集汽箱

3 结语

剖析环冷机球墨铸铁件铸造工艺 篇3

现可以从多个方面进行大型球墨铸铁件铸造工艺的改进, 下面我们就主要从冷铁的应用、浇注系统设计、冒口设计三个发面进行剖析。

1 从冷铁的应用方面进行剖析

因大型球墨铸铁件的厚实部位是比较主要的加工面或热节, 在凝结时速度比较慢, 因此极容易在这些部位形成缩松、缩孔等缺陷, 在大型球墨铸铁件的厚实部位设置冷铁就可以有效地防止这些缺陷的产生。激冷效果的好坏受冷铁厚度的影响很大, 若冷铁的厚度过薄会导致挂砂难, 太厚会导致激冷效果不好。通常以壁厚为参考值来选取冷铁的厚度, 一般为壁厚的2/5~3/5为最佳。若需对要求致密度较高铸件的铸孔进行加工时, 最好选用冷铁进行冷却。

2 从浇注系统设计方面进行剖析

分散均匀、流速小、平稳、流量大等为大型球墨铸铁件浇筑系统设计原则, 通过对此原则的控制可以很好地控制浇筑时间和铁流量, 从而使流入型腔中的铁液是均匀的, 很好地实现隔渣及挡渣。横浇道、直浇道、内浇道和浇口杯等组成了大型球墨铸铁件的浇注系统, 为了确定横浇道和直浇道的截面积, 先要通过奥赞公式进行计算内浇道的截面积, 从而根据计算出的各截面积进行确定横浇道和直浇道的截面积, 最终实现浇注系统中浇注截面积和浇注时间段的合理性要求。根据理论知识及大量的实践数据可以得出结论, 在大型球墨铸铁件的浇注系统中横浇道截面积:直浇道截面积:内浇道截面积=1∶1.5∶2。若采用的浇注方法为无冒空浇注, 我们就要采用浇道宽度为厚度五倍以上的宽而薄的分散形式内浇道, 此方法方便挡渣及清理。

3 从冒口设计方面进行剖析

大型球墨铸铁件冒口设计主要是依据高温的也太球铁在凝结为固态过程中会发生体积减小现象, 但因球铁自身的特殊性在凝结过程中会析出石墨球铁而使铁水的体积变大, 从而抵消了因温度降低而导致的体积减小。因铸造条件的各异, 若成功铸造出无缺陷、致密性好的大型球铁件是否需要在铸造过程中设计冒口以及如何更加合理地设计冒口成为一个至关重要的问题。冒口的设计是因铸造条件而定的, 若铸造工艺能够满足一定的条件就可以不设置冒口。其条件主要有一下六种情形: (1) 采用多道薄片型快浇式的内浇道; (2) 如采用树脂自硬砂型等刚度较高的铸型; (3) 铸件的平均模数要保证在2.5cm以上; (4) 浇注时的温度应控制在1300℃~1350℃; (5) 所用铁液的CE值必须大于4.2%; (6) 在铸件顶部要设计多个排气孔。在几十年前无冒口工艺就已经问世, 虽然在实践应用中得到了广泛的认可, 但其使用的条件十分苛刻, 尤其是在大型球墨铸铁件的浇注方面要慎重采用无冒口浇注工艺。

若球墨铸铁件的铸造工艺不能很好的满足以上六种铸造条件, 为了纠正铸造偏差和弥补铸造工艺的缺陷, 必须采用设置一定量的冒口来保证球墨铸铁件铸造的质量。若在铸造时采用不同刚度的铸型, 其冒口的设计形式及位置也有所不同。现以较高刚度的铸型为例进行详细说明:为了实现补缩、排气及清除作用, 通常将冒口位置设计在铸件的顶部, 同时为了方便脱模和造型, 通常将冒口设计成矩形和椭圆形压边明冒口。采用较窄缝隙的压边、冒口颈长度为零的冒口, 这样可以保证此处型砂温度缓慢降低, 有利于防止发生缩孔现象。其主要原因是冒口处的温度降低较慢, 在所有浇注完毕后仍能对球墨铸铁件件因液体体积缩小形成补偿。压边缝隙大小在浇注过程中的选择成为关键因素:若压边缝隙过大, 球墨铸铁件在石墨化过程中缝隙不能很好的封闭, 导致“倒补缩”现象的发生, 极易引发缩孔现象;若压边缝隙过小, 铸铁件在未完全凝固时缝隙已经完全封闭, 导致液态补偿无法起作, 所以合理地进行设计冒口压边缝隙。对压边冒口的质量要求也有一定的规定, 通常为铸铁件总重的2%;对其长宽高也有一定的比例规定, 通常为1∶ (0.5~0.7) ∶ (1.5~2.5) 。若外形比例不匹配, 通常采用鸭嘴形或楔缝形冒口, 要求缝隙的宽度控制在压边尺寸加2cm~4cm。

摘要：我公司生产的环冷机设备中台车是由球墨铸铁铸造而成, 而随着机械行业向着大型化方向的发展, 由球墨铸铁铸造而成的大型零部件已逐渐取代由优质钢材锻造而成的大型零部件, 同时也解决了由优质钢材锻造而成的零部件加工难度大的问题。球墨铸铁铸造工艺的问世不仅降低了生产成本, 而且节约了优质钢材的消耗。现如今大型球墨铸铁件的应用已经渗透到机械行业的各个领域, 如起重机、风机叶片及水轮机叶片以及环冷机的台车等。虽然大型球墨铸铁件的应用范围在不断地扩大, 但球墨铸铁件的铸造工艺还不是那么完美, 往往在铸造的过程中会出现各种各样的铸造缺陷。为了提高大型球墨铸铁件的铸造质量, 我们要有针对性地改进大型球墨铸铁件的铸造工艺过程。

关键词：大型球墨铸铁件,铸造工艺,冷铁的应用,浇注系统设计,冒口设计

参考文献

[1]于明艳, 等.大型球铁筒体的工艺改进[J].一重技术, 2003 (04) :23-24.

[2]杭家友.厚大球铁铸件铸造工艺探讨[J].现代铸铁, 2011 (06) :43-47.

烧结环冷机 篇4

1 环冷机原理及应用

1.1 环冷机结构及工作原理

环冷机是环状槽形结构, 由众多可翻转的底部为篦板的独立扇形台车组成环形工作表面, 扇形台车首尾相接在一个水平配置的环形框架内, 该框架由传动装置驱动回转, 台车在环形水平轨道上被框架牵引行走, 构成一个围绕固定中心转动的环形冷却容器。台车内壁、外壁和顶部均有耐火材料, 台车下设风箱和冷却风管, 风箱与台车之间需密封。物料均匀分布在台车篦板上, 随篦板一起围绕环冷机中心线做匀速圆周运动。环冷机一般设3~4个冷却段, 各冷却段由挡风墙隔开, 挡风墙距篦板的高度一般在1m左右。环冷机一般配3~4台冷却风机, 风机数量越少, 风量越大, 越有利于物料的急冷。台车回转一周到卸料口, 卸料口与回转窑下料口之间由隔墙隔开, 隔墙紧贴篦板。根据工艺需要可以在环冷机上部开取风口, 对余热进行利用。

1.2 应用情况

扬州泰富球团厂采用的回转窑规格为Φ6.4m×43m;环冷机中径Φ22m, 处理能力410t/h, 有效冷却面积178m2, 台车宽度3m, 主传动电动机功率2×18.5k W, 热回收效率70.9%。该厂于2013年5月28日点火投产, 设计球团厂年工作天数330d, 运转率90.4%, 目前日产量稳定在9 300t/d左右 (按物料体积折算相当于6 000t/d生产线) 。该厂环冷机工艺平台标高9.1m (与篦冷机相当) , 占地面积23.5m2, 回转窑中心线与环冷机中心线偏差150mm。

该厂环冷机有以下特点: (1) 采用双传动装置, 由变频调速电动机-减速机-开式齿轮-销齿组成环冷机的传动链, 环冷机设有慢动装置, 通过离合器与主传动分离, 当设备出现故障时, 事故电动机启动, 环冷机缓慢排出物料, 防止了设备的损坏; (2) 回转部分包括回转框架和台车, 框架下部安装环行轨, 由支承辊支承, 承担整个回转部分的载荷, 台车通过两端的半轴与回转框架连接, 回转体内侧轴端的台车辊臂用于在环冷机运转中保持台车水平, 而在卸料过程中又能自由翻转和复位。辊臂的一端安装于回转体内侧轴端, 另一端安装有辊轮。辊轮在压轨的下表面按压轨的设计曲线运动, 在卸料处实现翻转和复位, 然后, 开始下一个冷却循环。

环冷机冷却工艺过程:从回转窑排出的球团温度约1 100℃, 经过窑头罩固定筛, 将>200mm的大块筛出后, 其余物料通过环冷机受料斗均匀布在环冷机台车上, 料层厚度为800mm。环冷机设4个冷却段, 各有1台冷却风机, 一冷段到四冷段冷却风机风量分别为4 200m3/min、3 900m3/min、3 900m3/min和3 700m3/min。环冷机炉罩分四段:一冷段近1 100℃热气流直接入窑作二次风, 提高窑内温度;二冷段近700℃热气流直接引入链篦机预热Ⅰ段作为补充热源;三冷段300℃低温风被送至链篦机鼓风干燥段作为热源;四冷段约100℃废气通过烟囱外排。

2 环冷机作为水泥熟料冷却机的工艺流程

环冷机分为三冷段, 熟料由回转窑的出料端撒入环冷机的一冷段台车上进行冷却, 一冷段内产生的热风 (800~1 050℃) 一部分经由窑头罩进入到回转窑内, 另一部分通过在窑头罩上设置的三次风管进入到分解炉内, 一冷段配1台冷却风机。二冷段内产生的热风 (300~800℃) 进入余热发电设备、煤磨或生料磨中被利用, 二冷段可以配套1~2台冷却风机。三冷段内产生的废气 (80~150℃) 经布袋除尘器净化后排入大气, 三冷段配套1台冷却风机。熟料经过3个冷却段冷却后, 从出料口进入破碎机, 完成破碎后通过链斗输送机送入熟料库, 篦板漏下的散料通过拉链机入熟料库。其结构及工艺流程分别见图1和图2。

3 环冷机应用于水泥生产的可行性分析

从原理来讲, 环冷机完全可以取代篦冷机用于水泥熟料的冷却, 但是由于尚未有应用于水泥行业的先例, 而水泥的冷却过程又是复杂多变的, 对于新工艺来讲, 会有很多意想不到的难度。由于环冷机篦板随台车做环形匀速运动, 各室由挡风墙分割, 由窑头进料, 篦板环形匀速运动到靠近窑头处翻转卸料, 所以不会出现红河和堆雪人现象, 但是会存在熟料黏附篦板的现象。再者, 由于环冷机所配风机比较少, 风机风量大, 被热风带出的粉尘含量会比较大, 熟料将更易被快冷, 其热工系统与篦冷机不同。

4 环冷机和篦冷机作熟料冷却机的对比

以6 000t/d生产线为例, 参照现有成熟生产线选型实例及计算公式[2,3,4], 对环冷机和篦冷机做对比分析。取冷却机的台时产量为275t/h, 料层厚度为700mm, 冷却时间为20~40min, 出冷却机熟料温度为环境温度+65℃, 各项指标对比见表1。

由表1可见, 环冷机占地面积小, 土建施工相对简单, 可以露天布置节约土地资源;所配风机数量少, 操作维护比篦冷机方便;设备电动机功率小, 相对比较省电;但是环冷机篦板要全部使用耐热钢, 耐热钢投资比较大, 生产线规模越小, 环冷机和篦冷机价格相差越小, 生产线规模越大, 价格差别越大。总体来讲环冷机的优势还是相当明显, 这就为环冷机用于水泥生产提供了可能性。但是对于生产过程中, 环冷机所冷却熟料的质量情况, 及其对整个生产系统的影响, 还有待生产实践验证。

参考文献

[1]付菊英, 姜涛, 朱德庆.烧结球团学[M].长沙:中南工业大学出版社, 1996.

[2]张惠宁.烧结设计手册[M].北京:冶金工业出版社, 2005.

[3]黄天正, 傅菊英.烧结球团厂设计[M].长沙:中南工业大学出版社, 1995.