高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)在梅鋼公司的應(yīng)用

梅鋼公司能源環(huán)保部 陳海蓉 陸愛娟

1 脫濕鼓風(fēng)技術(shù)發(fā)展概況

國際上高爐脫濕鼓風(fēng)早在上世紀(jì)初就有人提出：美國、日本、英國先后在高爐上采用過。加拿大、荷蘭等國的一些高爐也采用脫濕鼓風(fēng)，均取得了提高生鐵產(chǎn)量降低焦比的效果。但由于種種原因高爐鼓風(fēng)沒能得到發(fā)展。70年代，由于對節(jié)能的日益重視，高爐脫濕鼓風(fēng)發(fā)展較快，特別是七十年代后期五年間相繼有16套脫濕鼓風(fēng)裝置投產(chǎn)。

國內(nèi)1985年寶鋼1號高爐投資幾千萬元從日本引進了鼓風(fēng)機吸入側(cè)全冷凍脫濕裝置。現(xiàn)在寶鋼的四座4000m3高爐的五臺8800m3/min風(fēng)機均采用脫濕鼓風(fēng)新技術(shù)，其低焦比高煤比的生產(chǎn)指標(biāo)及能耗指標(biāo)一直在國內(nèi)乃至國際鋼鐵行業(yè)處于先進行列。近些年，高爐脫濕鼓風(fēng)冶煉在國內(nèi)越來越被重視，新建或擬建的大高爐均將脫濕鼓風(fēng)作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，得到重視和普遍應(yīng)用。

2 高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)

在高爐煉鐵行業(yè)里有一種共識：脫濕鼓風(fēng)能夠減少高爐風(fēng)口水分分解熱而節(jié)約焦碳，降低焦比。風(fēng)中濕度每減少1g/m3，焦比降低約0.6～0.8kg/t；并且脫濕鼓風(fēng)可提高人爐的干風(fēng)溫度,風(fēng)中濕度每減少1g/m3，進入高爐的干風(fēng)有效溫度可提高6℃，進而能夠多噴煤粉。

在沿江地區(qū)，冬季和夏季濕分相差約30g/m3左右，年平均濕分變化10g/m3；一天中空氣濕度波動一般為3～6g/m3，濕度的變化對冶煉焦比影響十分明顯，對高爐穩(wěn)定性的干擾更為直接，更不可忽視。因此，鼓風(fēng)含濕量會導(dǎo)致高爐的爐況波動甚至失常，對高爐生產(chǎn)有較大的影響。

高爐冶煉的黃金季節(jié)是冬季，冬季氣溫低，空氣含濕量低，空氣密度大，鼓風(fēng)水份少，流量大。脫除高爐鼓風(fēng)中的濕分，使鼓風(fēng)濕度降到規(guī)定水平的技術(shù)叫脫濕鼓風(fēng)。隨著高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展，高爐鼓風(fēng)按其含濕量而言，經(jīng)歷了從自然鼓風(fēng)到加濕鼓風(fēng)，發(fā)展到現(xiàn)在的脫濕鼓風(fēng)三個階段。大氣溫度與濕量關(guān)系見表1。

原始的自然鼓風(fēng)，一天中隨著溫度的變化，濕度自然變化，高爐爐況隨之變化；第二階段加濕鼓風(fēng)，穩(wěn)定的高濕度獲得穩(wěn)定的高爐爐況，但是燃料消耗增加；現(xiàn)在利用脫濕鼓風(fēng)達到穩(wěn)定爐況，讓鼓風(fēng)在低濕度的穩(wěn)定狀態(tài)下進入高爐，可以降低焦比，提高煤比，從而獲得綜合經(jīng)濟效益。

表1 大氣溫度與濕度關(guān)系

3 梅鋼自主技術(shù)集成脫濕鼓風(fēng)技術(shù)

梅鋼公司2號高爐在2004年大修時對高爐噴煤系統(tǒng)進行了改造，2005年煤比已經(jīng)大幅度提高，全年達到140kg/t左右，月度達到150kg/t水平，較高的鼓風(fēng)水份和較大的長、短周期波動限制了高爐進一步接受煤量的能力。每提高10kg/t煤比將降低風(fēng)口前理論燃燒溫度（Tf）20～30℃，因此，大煤比要求足夠Tf值。而鼓風(fēng)每多1g/m3濕份將使Tf降低6℃，或者說每多1%（體積百分比）濕份降低Tf值35℃，不利于煤比提高。自然濕度在晝夜間、季度間的大幅度波動（20～25g/m3）對高爐的冶煉強度穩(wěn)定和熱制度穩(wěn)定都具有明顯的干擾，不利于進一步推進操作精細化。夏季比冬季鼓風(fēng)濕份高15g/m3以上，按入爐風(fēng)量2500Nm3/min計算，相當(dāng)于每天多向高爐內(nèi)鼓入水54000kg即54噸，水份在高爐下部分解吸收大量本已欠缺的熱量，且其分解出的H2在高爐上部也不能完全利用，增加了高爐燃耗。

在借鑒國內(nèi)外大型高爐生產(chǎn)操作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，梅鋼公司自主研制開發(fā)了高爐脫濕鼓風(fēng)系統(tǒng)，主要原理是在高爐鼓風(fēng)機入口前增設(shè)一套高效節(jié)能型脫濕器，風(fēng)量為2600Nm3/min左右，出口溫度2～3℃，以控制高爐鼓風(fēng)濕度不大于10g/m3為目標(biāo)，當(dāng)大氣自然濕度高于13g/m3時，啟動脫濕裝置對鼓風(fēng)進行脫濕處理，當(dāng)大氣自然濕度低于10g/m3時，停止脫濕，采用自然濕份鼓風(fēng)。

3.1 脫濕鼓風(fēng)技術(shù)選擇

高爐脫濕鼓風(fēng)主要有三種方法：吸附法、冷卻法以及吸附和冷卻聯(lián)合法，使用較多的是冷卻法。冷卻法又稱冷凍脫濕法,是將濕空氣通過冷卻器冷卻，使其溫度降至空氣壓力及所含濕量相對應(yīng)的飽和溫度下，將空氣中的水分凝結(jié)而析出。制冷技術(shù)分兩種：電制冷和溴化鋰制冷。電制冷相對耗能較大，制冷速度快；溴化鋰采用低壓蒸汽為主要能源，耗能低。

梅鋼具有熱電聯(lián)廠的發(fā)電系統(tǒng)，擁有非常豐富且可調(diào)節(jié)的低壓蒸汽資源，本著節(jié)能降耗，減排降噪，合理充分利用能源的原則，確定了易安裝、調(diào)節(jié)性能好、技術(shù)成熟的鼓風(fēng)機吸人側(cè)冷卻的高爐脫濕鼓風(fēng)工藝，脫濕裝置采用雙效蒸汽型溴化鋰吸收式制冷方式制造低溫冷凍水。

3.2 脫濕鼓風(fēng)工藝流程

大氣經(jīng)濾風(fēng)室過濾后進入高效換熱器（水冷表冷器）進行換熱，空氣溫度降至機器露點后凝成水珠順表冷器滑落至集水槽，設(shè)在表冷器后的除霧器捕集穿透表冷器的水霧，并收集到集水槽，通過除霧器的飽和含濕空氣（對應(yīng)溫度和壓力下的飽和含濕量）進入風(fēng)機；表冷器的冷凍水則由溴化鋰冷水機組提供，具體工藝流程簡圖見圖1。

3.3 系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定（見表2）

表2 系統(tǒng)主要參數(shù)

4 節(jié)能效果分析

梅鋼脫濕鼓風(fēng)技術(shù)于2008年4月1日建成投用，投運以來，系統(tǒng)運行正常。以2008年1～3月份為基準(zhǔn)期，4～5月為脫濕鼓風(fēng)試運行期，與基準(zhǔn)期相比煤比提高了11.73kg/t，焦比下降了11.27kg/t，燃料能耗略有下降約1.18kgce/t。2008年6月1日正式投用后，試運行期和正式投用期與基準(zhǔn)期相比煤比提高了13.46kg/t，能耗降低了1.62kgce/t，具體見表 3。

根據(jù)南京的氣候狀況，每年脫濕鼓風(fēng)運行期六個月左右，以一座高爐產(chǎn)量100萬t計算，全年節(jié)能量為：

1.62 kgce/t×100萬 t=1600噸標(biāo)煤

5 結(jié)語

該技術(shù)實施后能夠有效減少入爐水分，相對提高風(fēng)口的理論燃燒溫度，改善煤粉在風(fēng)口前的燃燒，提高高爐接受噴吹煤粉能力和煤量，減少爐腹的煤氣量，改善高爐爐況順行，減少燃料消耗，節(jié)能效果明顯。且減少了CO2的排放，社會效益可觀。

表3 脫濕鼓風(fēng)技術(shù)應(yīng)用效果