还原焙烧烟气与焙烧成品余热综合回收利用装置及方法
技术领域
本发明主要涉及到冶金余热利用的技术领域，尤其涉及一种主要适用于菱褐铁矿共生矿及菱铁矿、褐铁矿、中低品位氧化锰矿、低品位红土镍矿、低品位氧化铅锌矿、锌浸出渣等低品位金属矿的还原焙烧处理中余热综合利用的装置及方法。
背景技术
随着我国钢铁工业的迅速发展，品位高且易选的铁矿石资源濒临枯竭，合理开发利用复杂难选贫、杂铁矿石资源对缓解我国铁矿石供求矛盾，促进我国钢铁工业发展具有重要的现实意义。近年来国内对国际市场上的铁矿石资源依存度过高，为低品位难选铁矿石的开发利用创造了良好的外部条件。使得我国大量低品位、复杂难选铁矿的开发利用具备了巨大市场竞争力。
与此同时，随着我国经济的持续快速发展，对锰、镍、锌、铅等金属的需求量也逐年上升，导致上述金属富矿资源逐渐枯竭。而我国广泛分布着低品位软锰矿、低品位氧化铅锌矿、低品位红土镍矿以及锌浸出渣等金属矿物。对于低品位菱、褐铁矿、红土镍矿、低品位氧化铅锌矿、低品位软锰矿、锌浸出渣等金属矿物，还原焙烧均采用中低温还原焙烧技术，它们的焙烧工艺条件和设备配置都很相似。
例如低品位铁矿还原焙烧-磁选-(浮选)选矿工业生产中，原矿在650～850℃下，经30～90min还原焙烧后得到的成品焙烧矿通过回转窑体的窑头的下料管直接送出，高温物料通过水淬冷却至70℃以下，冷却后的成品焙烧矿送到磁选车间进行下一步的处理，回转窑排出的烟气经过冷却器降温、除尘器除尘后排入大气。因还原焙烧烟气温度(约300℃)较低，利用的经济价值并不明显，而高温焙烧成品直接水冷，导致焙烧成品余热无法利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有余热没有经济利用存在的技术问题，本发明提供一种还原焙烧低温烟气余热与焙烧成品余热综合回收利用的装置和方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种还原焙烧烟气与焙烧成品余热综合回收利用装置，该装置包括：
还原焙烧回转窑；
热交换回转筒，其倾斜设置，筒体前端高于筒体后端，筒体前端与还原焙烧回转窑的窑头出料口连通，筒体后端与还原焙烧回转窑的窑尾烟气出口连通，用于还原焙烧低温烟气与高温焙烧成品在筒内进行热交换；
烟气余热锅炉，其与热交换回转筒的筒体前端相连通，用于利用烟气余热生产蒸汽；
烟气后处理系统，其与烟气余热锅炉连通，用于将烟气除尘、降温。
进一步的，所述筒体后端与还原焙烧回转窑的窑尾烟气出口之间设置罗茨风机。
进一步的，所述烟气余热锅炉与热交换回转筒之间设置锅炉引风机。
进一步的，所述烟气余热锅炉设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗相连通。
进一步的，所述烟气后处理系统包括依次连通的旋涡除尘器和袋式除尘器。
进一步的，所述旋涡除尘器、袋式除尘器均设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗相连通。
本发明提供的一种采用所述装置进行余热综合回收利用的方法，包括下述的步骤：
S1.原料在还原焙烧回转窑中还原焙烧后，高温焙烧成品从窑头的出料口通过下料管进入热交换回转筒的筒体前端，焙烧过程中产生的还原焙烧低温烟气从窑尾引入到热交换回转筒的筒体后端，在热交换回转筒内高温焙烧成品与低温烟气在回转过程中逆流接触进行热交换；
S2.经热交换后的还原焙烧高温烟气被送入烟气余热锅炉进行换热，产生水蒸气；
S3.经烟气余热锅炉换热后的还原焙烧烟气再经烟气后处理系统除尘、降温后排放。
进一步的，S1中还原焙烧低温烟气通过罗茨风机引入到热交换回转筒。
进一步的，S2中还原焙烧高温烟气通过锅炉引风机送入烟气余热锅炉。
进一步的，S3中还原焙烧烟气先经旋涡除尘器粗除尘，再经袋式除尘器精收尘。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明将还原焙烧低温烟气和焙烧成品引入热交换回转筒内，利用焙烧成品的高温余热对还原焙烧低温烟气进行加热，既可以冷却焙烧成品，又能实现低温烟气的二次加热，增加了低温烟气的余热，提高了还原焙烧低温烟气余热的可回收利用性。
2、采用本发明后，焙烧成品余热部分转换成低温烟气的余热，减少了焙烧成品余热的浪费，提高了二次能源的利用率。
3、对二次加热后的高温烟气余热进行综合回收利用生产蒸汽，蒸汽可用于后续发电、生产过程的加热或供生活取暖用，从而达到对还原焙烧低温烟气余热与焙烧成品余热进行综合回收利用，实现高效利用二次能源和节能减排的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明在具体应用实例中的结构示意图；
图2是采用本发明后的工艺流程示意图。
图例说明：1、还原焙烧回转窑；101、窑头；102、窑身；103窑尾；2、热交换回转筒；201筒体前端、202筒体后端；3、烟气余热锅炉；4、烟气后处理系统；401、旋涡除尘器；402、袋式除尘器；403、气流导管；404、集灰斗；405、引风机；406、烟囱；5、罗茨风机；6锅炉引风机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
如图1所示，在具体实施例中，本发明用于还原焙烧低温烟气余热与焙烧成品余热综合回收利用装置包括还原焙烧回转窑1、用于低温烟气与高温焙烧成品热交换的热交换回转筒2、烟气余热锅炉3、烟气后处理系统4。还原焙烧回转窑1包括窑头101、窑身102、窑尾103。
本实施例中，热交换回转筒2是倾斜设置并能回转的圆筒体，筒体前端201高于筒体后端202，两端分别与还原焙烧回转窑1的窑头101出料口及窑尾103烟气出口相连通。还原焙烧低温烟气通过罗茨风机5引入热交换回转筒2上筒体后端202，其温度约为300℃。焙烧成品通过还原焙烧回转窑1出料口的下料管送入热交换回转筒2上筒体前端201，其温度约为800℃。焙烧成品与还原焙烧低温烟气在回转过程中逆流接触进行热交换，利用焙烧成品的高温余热对还原焙烧低温烟气进行加热，既可以冷却焙烧成品，又能实现低温烟气的二次加热。
在本实施例中，二次加热后的烟气通过锅炉引风机6送入与热交换回转筒2相连通的烟气余热锅炉3中。烟气余热锅炉3设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗404相连通。
本实施例中，二次加热后的烟气在烟气余热锅炉3中经换热工艺综合回收利用、降温后通过烟气管道通入烟气后处理系统4中，经降温、除尘后排入大气。该烟气后处理系统4包括通过气流导管403依次相连的旋涡除尘器401、袋式除尘器402，旋涡除尘器401、袋式除尘器402均设有灰尘出口且通过灰尘出口与集灰斗404相连通，袋式除尘器402的出口端与烟囱406相连通。
如图2所示，采用本发明的具体工作流程如下：
(1)混合料在还原焙烧回转窑1中还原焙烧后，高温焙烧成品将从窑头101的出料口通过下料管进入与其相连的热交换回转筒2的筒体前端201，同时焙烧过程中产生的还原焙烧低温烟气从窑尾103，通过罗茨风机5引入热交换回转筒2的筒体后端202；在热交换回转筒2内，高温焙烧成品与还原焙烧低温烟气存在明显的温度差，高温焙烧成品相当于还原焙烧低温烟气的加热源，对其进行二次加热，将高温焙烧成品的部分余热转换为还原焙烧烟气中的热量，还原焙烧烟气从热交换回转筒2的筒体后端202运动到筒体前端201时，温度将显著提升，热量大幅增加。
(2)经二次加热后的还原焙烧高温烟气，通过锅炉引风机6送入与热交换回转筒2相连通的烟气余热锅炉3进行换热，产生一定压力的水蒸气，水蒸气可用于后续发电、生产过程的加热或供生活取暖用，从而实现对还原焙烧低温烟气余热与焙烧成品余热的综合回收利用。
(3)经烟气余热锅炉3换热后的还原焙烧烟气温度显著降低，但含尘量较大，要经过烟尘处理系统4中的旋涡除尘器401粗除尘和袋式除尘器402精收尘等，烟气达到排放标准后，由引风机405送入烟囱406后排入大气。还原焙烧回转窑1及烟气余热锅炉3的灰尘出口和收尘系统各卸灰点的烟尘分别集中收集到集灰斗404中，进行回收处理。
本发明用于还原焙烧烟气余热与焙烧成品余热综合回收利用换热方法，将高温焙烧成品余热作为还原焙烧低温烟气的加热源，对还原焙烧低温烟气进行二次加热，再将二次加热后的高温烟气通入烟气余热锅炉3内，对二次加热后的高温烟气余热进行综合回收利用生产蒸汽，蒸汽可用于后续发电、生产过程的加热或供生活取暖用。本发明将低温烟气引入高温焙烧成品回转筒内，即可以冷却焙烧成品，又能实现低温烟气的二次加热，增加了低温烟气的余热，提高了还原焙烧低温烟气余热的可回收利用性；采用本发明后，焙烧成品余热部分转换成低温烟气的余热，减少了焙烧成品余热的浪费，提高了二次能源的利用率。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
