一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水的装置和方法技术领域
本发明涉及低温余热回收领域，尤其是冶金行业利用烧结低温余热冷却高炉
循环水的装置和方法。
背景技术
在钢铁生产过程中，烧结工序能耗差不多占整个企业能耗的10％，是仅次于
炼铁的第二大耗能工序。而烧结工序中有50％左右的热能被烧结主抽烟气和环
冷机废气带走，其中烧结机主抽烟道烟气余热占烧结工序能耗的13％-23％左
右，但对于烧结机大烟道的低温100-150度余热利用一直被众多企业忽视，而大
烟道余热热源丰富，回收热量大，对于节能降耗极为显著。在确保对烧结主体工
艺无不良影响前提下，如果不回收利用这部分的废气余热，一方面浪费了可利用
能源，另一方面由于废气温度较高，降低下一道脱硫工序的运行效果，同时造成
湿法脱硫装置投运时存在“石膏雨”和“白烟拖尾”现象，形成比较差的视觉效
果，影响钢铁企业形象。
另外现有烧结机烧结出矿的温度达到700-800度，冷空气通过环冷机1段、
2段高温烧结矿层后温度升高到300-450度，为了充分利用余热资源，目前大多
数采用双压余热锅炉技术进行回收产生蒸汽进行余热发电，达到节能降耗的目
的。但对于环冷机3段、4段的100-200度的低温余热，普遍采用直接排放，造
成低温余热浪费。随着政府节能减排力度的加大，工业节能将成为未来发展的主
题，而对于如今的耗能大户钢铁企业来说，低温余热利用必将迎来一个大发展时
期。
随着冷却水技术的发展和国家产业政策的要求，高炉冷却水技术由工业水
直接冷却、气化冷却、净环水冷却、软水和净化水联合冷却，向独立软水闭路循
环冷却和联合软水密闭循环水冷却系统发展。换热冷却设备是高炉冷却水处理中
最为关键的设备之一，软水供水温度的稳定性、温差变化的大小，将直接影响高
炉运行的稳定性和高炉长寿。目前国内换热设备主要有管式换热器、空气冷却器、
板式换热器、蒸发式冷却器、闭式冷却塔等，管式换热器、空气冷却器、闭式冷
却塔等，几乎都存在消耗水量偏多，整个系统的投资、能耗及运行费用都不能达
到最经济的特点。即使目前采用较多的蒸发式空冷器，其冷却过程也要消耗能耗，
而且水温在四季不同季节也不能有效保证，特备是夏天冷却效果更不理想，需要
补充大量冷却水来保证高炉冷却循环水温。而水温的合理有效控制，不但有利于
高炉强化冶炼，而且能提高高炉产量。
发明内容
针对现有的烧结区域低温余热浪费以及高炉循环水冷却的冷却方案，本发明
提供的技术方案的主要目的是：
提供一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水的装置和方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水的装置和方法，其中，包括：
烧结区域和高炉区域；
所述的烧结区域包括环冷机3、4段、烧结机大烟道、两级多管除尘装置、
布袋除尘装置、切换阀门、溴化锂制冷机、循环水装置；环冷机3、4段连通除
尘装置，除尘装置的出口通过切换阀与第一溴化锂制冷机连通，第一溴化锂制冷
机通过泵、阀门与集水箱和循环水装置连通；烧结机大烟道与两级多管除尘装置
连接，两级多管除尘装置出口与布袋除尘装置连通，布袋除尘装置通过第二切换
阀门与第二溴化锂制冷机连通，第一切换阀门与风机连通，第二溴化锂制冷机通
过泵、阀门与集水箱和循环水装置连通；
所述的高炉区域，包括1号高炉、2号高炉的冷却壁，炉底、蛇形管，风口
热风阀、风口小套，换热器，管路；1号高炉、2号高炉的冷却壁，炉底、蛇形
管，风口热风阀、风口小套，通过水泵与各自换热器相连，换热器通过水泵与集
水箱连接。
本发明的另一面还包括所述的第二溴化锂制冷机出入口设置阀门，可自动
切换。
本发明的另一面还包括所述的第一、第二溴化锂制冷机装置共用循环水装
置。
本发明的另一面还包括所述的第一、第二溴化锂制冷机装置制取的冷水共用
集水箱。
本发明的另一面还包括所述的集水箱通过各自水泵与1号、2号高炉的换热
装置连接。
本发明的另一面还包括所述的烧结环冷机3、4段余热烟气汇集后进入第一
溴化锂制冷机，出口通过烟囱外排。
需要说明的是本发明烧结区域设备两级多管除尘装置、布袋除尘装置可采用
电除尘装置。
需要说明的是本发明高炉区域设备的冷却可根据不同的炉型工艺的要求，冷
却壁，炉底、蛇形管，风口热风阀、风口小套，换热器，管路等进行串联、并联
的方式进行组合，并可根据压力的要求，在分支管路上增加水泵提高压力。
一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水的方法，其中，包括如下步骤：
步骤1：提供烧结机大烟道废气和环冷机3、4段废气，
步骤2：利用废气余热进入各自溴化锂制冷机进行制作冷水，
步骤3：两组溴化锂制冷机共用集水箱和循环水装置，
步骤4：集水箱冷水与高炉换热器连接，进行冷热水互换，
步骤5：换热后的冷水通过水泵冷却高炉冷却壁，炉底、蛇形管，风口热
风阀、风口小套等设备，
步骤6：冷却设备后的水源进入换热器进行换热，循环使用。
通过对本发明技术方案的实施，可以获得以下技术效果：
1、节能；利用外排的低温余热废气，使用溴化锂蒸气制冷机组，不但可以
有效减少废气余热资源的浪费，提高高炉的冷却效果，而且还能大大降低高炉设
备冷却过程电能的成本。
2、可以有效提高高炉设备的冷却效果，降低补充水量；特别是夏天减少大
量补充冷却水来保证高炉冷却循环水温。
3、制冷量调节范围宽；运行时可在负荷范围内进行制冷量的无级调节，并
且热效率几乎不变。使高炉及设备的冷却得到合理有效控制，不但有利于高炉强
化冶炼，而且能提高产量。
4、降低烧结湿法脱硫装置投运时存在“石膏雨”和“白烟拖尾”现象，改
变了目前视觉差的效果。
5、整个系统温度易控，操作容易，维护方便，运行成本较低，符合循环经
济，是冶金企业实现节能减排和环境保护的发展方向。
附图说明
图1为本发明的一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水装置的结构示意图。
图2为本发明的一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水方法的流程框图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行说明，在与本发明的目的无
冲突的前提下，下文中提到的实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，图中的标示为：1-烧结机，2-烧结机大烟道，3-两级多管除尘
装置，4-布袋除尘装置，5-阀门1，6-风机，7-脱硫脱硝装置，8-烟囱1，9-环冷
机，10-1、2段鼓风机，11-3、4段鼓风机，12-1、2段排烟筒，13-余热发电装置，
14-3、4段排烟筒，15-除尘装置，16-烟囱2，17-水泵1，18-阀门4，19-第1烟
气型溴化锂冷却机，20-水泵2，21-集水箱，22-循环水箱，23-水泵3，24-水泵4，
25-阀门3，26-第二烟气型溴化锂冷却机，27-阀门2，
301-1号高炉换热装置，311-1号高炉水泵，321-1号高炉炉底，331-1号高
炉炉底蛇形管，341-1号高炉风口热风阀，351-1号高炉风口小套，361-1号高炉
冷却壁，371-1号高炉脱气膨胀罐，381-水泵5。
302-2号高炉换热装置，312-2号高炉水泵，322-2号高炉炉底，332-2号高
炉炉底蛇形管，342-2号高炉风口热风阀，352-2号高炉风口小套，362-2号高炉
冷却壁，372-2号高炉脱气膨胀罐，38，2-水泵6。
本发明所采用的技术方案是：利用环冷机的3、4段的鼓风机将烧结矿的
100-200度的余热经排烟筒进行汇集，并经过除尘装置除尘后，进入第一溴化锂
制冷机制冷；烧结机大烟道100-150度的废气经两级多管除尘装置、布袋除尘装
置除尘后，进入第二溴化锂制冷机制冷；第一溴化锂制冷机装置、第二溴化锂制
冷机装置共用制取的冷水集水箱和冷却水的循环水装置。
集水箱通过各自水泵与1号、2号高炉的换热装置连接。1号、2号高炉冷
却系统经水泵，将换热装置中已换热后的水源送入高炉需要冷却的冷却壁，炉底、
蛇形管，风口热风阀、风口小套等，从冷却设备出来的水源，经脱气膨胀罐后进
入换热器，换热冷却后进行循环使用。
本发明实施方式涉及一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水的装置，为使
本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进
一步地详细描述：
图1为本发明的装置示意图，该装置烧结区域主要包括，环冷机(9)的1，
2段的鼓风机(10)将烧结矿的300-400度的余热通过排烟筒(12)汇集后进入
余热发电装置(13)进行发电；环冷机(9)的3、4段的鼓风机(11)将烧结矿
的100-200度的余热经排烟筒(14)进行汇集并经过除尘装置(15)除尘后，进
入第一溴化锂制冷机(19)制冷，冷却后的烟气经烟囱(16)排入大气；烧结机
(1)的大烟道(2)100-150度废气经除尘装置【两级多管除尘装置(3)、布袋
除尘装置(4)】除尘后，经过切换阀门2(27)进入第二溴化锂制冷机(26)制
冷，冷却后的废气通过主排风机(6)和废气脱硫脱硝装置(7)后，经烟囱(8)
排入大气。阀门1(5)和阀门2(27)可在主管道和第二溴化锂制冷机(26)之
间进行切换。
第一溴化锂制冷机装置(19)、第二溴化锂制冷机装置(26)利用废气的热
能为介质制取冷水，冷水进入共用集水箱(21)，之间设置水泵1(17)、阀门4
(18)和水泵4(24)、阀门3(25)；两台溴化锂制冷机组(19、26)的循环水
经各自水泵(20，23)进入共用循环水装置(22)。
该装置高炉区域主要包括：1号、2号高炉的换热装置(301、302)从集水
箱(21)通过各自水泵(381、382)相连接，进行热交换，交换后的水源经水泵
(311、312)送入高炉需要冷却的冷却壁(361、362)，炉底(321、322)、蛇形
管(331，332)，风口热风阀(341，342)、风口小套(351，352)等设备，冷却设
备后返回的水源，经高炉脱气膨胀罐(371、372)进行脱气后进入换热器(301、
302)换热冷却后，进行循环使用。
另外本发明设置有温度检测装置，压力检测装置，气体流量、水流量检测、
液位检测等检测装置，结合系统工艺、控制系统软件进行统一控制，实现全自动
化生产。
需要进一步说明的是实施过程还建立了烧结大烟道烟气、环冷机烟气、各系
统水量、溴化锂溶液、高炉循环冷却的冷却壁，炉底、蛇形管，风口热风阀、风
口小套等动态数据库以及数学模型，实现系统的智能化操作控制。
不难发现，本发明通过利用烧结环冷机余热、烧结机大烟道的废气低温余热，
使用溴化锂蒸气制冷机组制冷，不但可以有效提高高炉的冷却效果，减少废气余
热资源的浪费，还能大大降低运行过程的电能、减少水资源浪费，同时由于系统
制冷量调节范围增宽，运行时可在负荷范围内进行制冷量的无级调节，使高炉及
设备的冷却得到合理有效控制，有利于高炉强化冶炼，提高产量，为国内低温余
热利用、高炉设备冷却以及资源的综合应用开辟了新的更有市场前景的一种途
径，实现了循环经济，是冶金企业实现节能减排的发展方向。
本发明的技术方案中还包括一种利用烧结低温余热冷却高炉循环水的方法，
其中，如图2所示，包括如下步骤：
步骤1：提供烧结机大烟道废气和环冷机3、4段废气，
步骤2：利用废气余热进入各自溴化锂制冷机进行制作冷水，
步骤3：两组溴化锂制冷机共用集水箱和循环水装置，
步骤4：集水箱冷水与高炉换热器连接，进行冷热水互换，
步骤5：换热后的冷水通过水泵冷却高炉冷却壁，炉底、蛇形管，风口热
风阀、风口小套等设备，
步骤6：冷却设备后的水源进入换热器进行换热，循环使用。
上述的实施例仅是本发明的部分体现，并不能涵盖本发明的全部，在上述实
施例以及附图的基础上，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下可根据本
发明获得更多的实施方式，以及对其他类似项目进行类似的改造，因此这些不付
出创造性劳动的前提下获得的实施方式均应包含在本发明的保护范围内。