一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉

本技术属于矿物加工，尤其涉及一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉。

背景技术：

1、我国铁矿石中超过97％为复杂难选铁矿石，其特点是铁品位低、有用矿物嵌布粒度细、矿物组成复杂。还原焙烧-磁选是高效开发利用复杂难选铁矿石的有效方法。在还原焙烧过程中，将赤铁矿(α-fe2o3)、褐铁矿(fe2o3·nh2o)和菱铁矿(feco3)等转化为强磁性的磁铁矿(fe3o4)或磁赤铁矿(γ-fe2o3)。然而，焙烧温度一般在500℃以上，而磁选在室温进行，因此高温焙烧产品的冷却过程至关重要。冷却过程需要保护磁铁矿不被氧化为赤铁矿，同时回收冷却过程的余热，降低工艺能耗。

2、传统的冷却方式为水套换热冷却，冷却过程为一段式冷却。这种方式冷却效率低，产生的热未能有效利用，甚至将高品质的废热转化为低品质的废热，造成能源利效率低下，大量能源浪费。因此，亟需一种高效的高温焙烧产品冷却装置及方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，采用氮气或蒸汽作为循环介质，能够实现高温焙烧产品的无氧化冷却和余热回收，梯级冷却可显著提高冷却效率。

2、一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，包括流化床换热器、汽包、除氧器、加药装置和排污系统，流化床换热器顶部与氮气循环系统或蒸汽循环系统的旋风分离器的入口相连接，旋风分离器的气体出口与尾部烟道相连接，旋风分离器的下端固体出口与流化床换热器相连接；尾部烟道与氮气循环系统或蒸汽循环系统一端相连接，氮气循环系统或蒸汽循环系统的另一端与流化床换热器底部连接构成循环；

3、所述氮气循环系统或蒸汽循环系统还包括加压风机和布袋除尘器，尾部烟道与布袋除尘器相连接，加压风机出风口通过安全阀ii与流化床换热器连接；所述加压风机和布袋除尘器间依次设置有电磁阀和安全阀i；如采用氮气循环系统，氮气发生器连接在电磁阀与安全阀i之间；如采用蒸汽循环系统，蒸汽发生器连接在电磁阀与安全阀i之间；加压风机的出口与流化床换热器底部的流化风装置相连，闭环循环；

4、所述流化床换热器、汽包、除氧器与排污系统的入口连接，汽包、除氧器与加药装置连接，除氧器与汽包相连，汽包出口与流化床换热器连接，流化床换热器的顶部出口与汽包入口连接。

5、所述流化床换热器包括空床a、蒸发器a、高温过热器、低温过热器、蒸发器b、空床b、蒸发器c、蒸发器d、高温省煤器九个模块及低温省煤器、低低温省煤器，空床a位于流化床换热器一端，对应于进料口；蒸发器a、高温过热器、低温过热器、蒸发器b、空床b、蒸发器c、蒸发器d、高温省煤器靠近空床a依次布置；排料口设置在高温省煤器一侧；流化床换热器的九个模块的顶部通过回收母管与氮气循环系统或蒸汽循环系统的旋风分离器的入口相连接；所述低温省煤器、低低温省煤器放置在尾部烟道内，低温省煤器靠近旋风分离器一侧布置；尾部烟道距离低低温省煤器近的一侧与氮气循环系统或蒸汽循环系统一端相连接。

6、所述旋风分离器为蜗壳式旋风分离器。

7、所述高温省煤器采用顺列结构，其内包含三个回路，采用串联布置；所述高温省煤器布置在流化床换热器出口；低温省煤器采用错列结构，与高温省煤器形成双级布置；内部设有声波吹灰器，以防止积灰；低温省煤器布置在尾部烟道内，用于吸收氮气带走的一部分热量；低低温省煤器采用错列结构，分三组，串联逆流布置在尾部烟道内，内部布置有声波吹灰器。

8、所述氮气发生器为制氮机，生成的高压氮气进入氮气管路。

9、所述加压风机的进口与电磁阀出口相连接，用于将氮气输送到氮气管路中；氮气管路还包括连接制氮机、加压风机、流化床换热器、旋风分离器、尾部烟道的尾部受热面和布袋除尘器的管道，用于输送氮气；管道连接处或曲折处设置有金属补偿器；且管道上设置有支架；制氮机的出口处、加压风机的出口处、各布风板入口处、流化床换热器顶部出口与加压风机入口间设置的用于氮气回收的管路入口处均设置有管道阀门；氮气管路外部设有保温层，且在制氮机出口处、加压风机出口处、各布风管入口处、各氮气回收管路入口处均安装有温度传感器和压力传感器；

10、高压氮气流程为：补充氮气→加压风机加压→流化床换热器各模块布风板及钟罩式风帽→物料混合流化换热→高温氮气出各模块进入回收母管→旋风分离器除尘→尾部烟道的尾部受热面降温至50℃至100℃→布袋除尘器除尘→回到加压风机进口；

11、所述蒸汽发生器为水管锅炉，生成的高压蒸汽进入蒸汽管路；

12、高压蒸汽流程为：补充蒸汽→加压风机加压→流化床换热器各模块布风板及钟罩式风帽→物料混合流化换热→高温蒸汽出各模块进入回收母管→旋风分离器除尘→尾部烟道的尾部受热面降温至110℃至150℃→布袋除尘器除尘→回到加压风机进口。

13、所述流化床换热器的给料温度为500-600℃，出料温度为120-200℃；高温焙烧物料的粒度为-200目占65％～90％，旋风分离器返回流化床换热器内的物料粒度为-400目不低于80％；

14、高温焙烧物料流程为：空床a→蒸发器a→高温过热器→低温过热器→蒸发器b→空床b→蒸发器c→蒸发器d→高温省煤器→排料口，高温焙烧物料经过逐层换热，最终温度达到工艺要求≤200℃，然后进入下一个工艺。

15、本实用新型的有益效果是：本实用新型的流化床换热器中设置了两个空床，为两个冷却阶段，采用这种梯级冷却技术，相较于传统的冷却方式，能够实现高温焙烧物料与冷却介质之间更高效的换热效率。梯级冷却通过多级温度调节，将高温物料迅速降温至目标温度，从而有效地控制物料的热量释放并保护设备，避免因温度骤降对设备造成的损坏。此外，本实用新型可采用氮气或蒸汽作为冷却介质，适用范围更高。采用氮气冷却可根据需要以通过调节压力和流量来精确调控冷却产品温度。采用氮气冷却时可保证冷却产品的干燥度。采用蒸汽冷却时，蒸汽具有更高的热导率和比热容，能够更有效地吸收和传递热量，从而提高冷却效率。在相同的体积或质量条件下，蒸汽能够吸收更多的热量，有助于维持系统温度的稳定；蒸汽的获取更为便利，制备成本更低，具有更显著的经济效益。因此在实际使用过程中，可根据需要选用氮气或蒸汽作为冷却介质。

技术特征：

1.一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：包括流化床换热器、汽包、除氧器、加药装置和排污系统，流化床换热器顶部与氮气循环系统或蒸汽循环系统的旋风分离器的入口相连接，旋风分离器的气体出口与尾部烟道相连接，旋风分离器的下端固体出口与流化床换热器相连接；尾部烟道与氮气循环系统或蒸汽循环系统一端相连接，氮气循环系统或蒸汽循环系统的另一端与流化床换热器底部连接构成循环；

2.根据权利要求1所述的一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：所述流化床换热器包括空床a、蒸发器a、高温过热器、低温过热器、蒸发器b、空床b、蒸发器c、蒸发器d、高温省煤器九个模块及低温省煤器、低低温省煤器，空床a位于流化床换热器一端，对应于进料口；蒸发器a、高温过热器、低温过热器、蒸发器b、空床b、蒸发器c、蒸发器d、高温省煤器靠近空床a依次布置；排料口设置在高温省煤器一侧；流化床换热器的九个模块的顶部通过回收母管与氮气循环系统或蒸汽循环系统的旋风分离器的入口相连接；所述低温省煤器、低低温省煤器放置在尾部烟道内，低温省煤器靠近旋风分离器一侧布置；尾部烟道距离低低温省煤器近的一侧与氮气循环系统或蒸汽循环系统一端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：所述旋风分离器为蜗壳式旋风分离器。

4.根据权利要求2所述的一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：所述高温省煤器采用顺列结构，其内包含三个回路，采用串联布置；所述高温省煤器布置在流化床换热器出口；低温省煤器采用错列结构，与高温省煤器形成双级布置；内部设有声波吹灰器，以防止积灰；低温省煤器布置在尾部烟道内，用于吸收氮气带走的一部分热量；低低温省煤器采用错列结构，分三组，串联逆流布置在尾部烟道内，内部布置有声波吹灰器。

5.根据权利要求2所述的一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：所述氮气发生器为制氮机，生成的高压氮气进入氮气管路。

6.根据权利要求5所述的一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：所述加压风机的进口与电磁阀出口相连接，用于将氮气输送到氮气管路中；氮气管路还包括连接制氮机、加压风机、流化床换热器、旋风分离器、尾部烟道的尾部受热面和布袋除尘器的管道，用于输送氮气；管道连接处或曲折处设置有金属补偿器；且管道上设置有支架；制氮机的出口处、加压风机的出口处、各布风板入口处、流化床换热器顶部出口与加压风机入口间设置的用于氮气回收的管路入口处均设置有管道阀门；氮气管路外部设有保温层，且在制氮机出口处、加压风机出口处、各布风管入口处、各氮气回收管路入口处均安装有温度传感器和压力传感器；

7.根据权利要求2所述的一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，其特征在于：所述流化床换热器的给料温度为500-600℃，出料温度为120-200℃；高温焙烧物料的粒度为-200目占65％～90％，旋风分离器返回流化床换热器内的物料粒度为-400目不低于80％；

技术总结本技术涉及一种高温焙烧产品梯级冷却余热锅炉，包括流化床换热器，顶部与氮气循环系统或水蒸气循环系统的旋风分离器的入口相连接，旋风分离器与尾部烟道、流化床换热器相连接；尾部烟道与氮气循环系统或水蒸气循环系统一端相连接，另一端与流化床换热器底部连接构成循环；氮气循环系统或水蒸气循环系统还包括加压风机和布袋除尘器，加压风机出口与流化床换热器底部的流化风装置相连，闭环循环；流化床换热器、汽包、除氧器与排污系统连接，汽包、除氧器与加药装置连接，除氧器与汽包相连，汽包与流化床换热器连接，流化床换热器的顶部出口与汽包连接。本技术采用氮气或水蒸气作为循环介质，能够实现高温焙烧产品的无氧化冷却和余热回收。技术研发人员：靳建平,张强,孙永升,李艳军,韩跃新,高鹏,王明星受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：20240423技术公布日：2024/12/12