高爐鼓風(fēng)機(jī)前脫濕技術(shù)

胡志勇

(中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司，上海200940)

熱電

高爐鼓風(fēng)機(jī)前脫濕技術(shù)

胡志勇

(中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司，上海200940)

高爐脫濕鼓風(fēng)是高爐節(jié)能的重要措施，并對高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要作用。對高爐鼓風(fēng)機(jī)前脫濕的工藝和特點(diǎn)進(jìn)行說明，并簡述其在鋼鐵企業(yè)推廣的意義。

高爐；脫濕鼓風(fēng)；機(jī)前；能耗

1 引言

鋼鐵工業(yè)消耗大量的能源，我國每年大約有10%～15%的能源用于鋼鐵工業(yè)，其中70%以上用于高爐。隨著高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展以及高爐噴煤量的提高，脫濕鼓風(fēng)是高爐節(jié)能的重要措施。高爐鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)就脫濕裝置在鼓風(fēng)機(jī)前后位置的不同分為機(jī)前脫濕和機(jī)后脫濕，目前機(jī)前脫濕得到較多的實(shí)際運(yùn)用。本文結(jié)合寶鋼鼓風(fēng)站脫濕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)，對高爐鼓風(fēng)機(jī)前脫濕技術(shù)進(jìn)行說明。

2 高爐脫濕鼓風(fēng)的意義

空氣實(shí)際上是由干空氣和水蒸汽組成的濕空氣，其含濕量隨溫度升高而增大。上海夏季最熱月平均氣象條件下進(jìn)入高爐的水份為32.5 g/m3左右，水分在高爐風(fēng)口前將發(fā)生分解反應(yīng)而吸熱，使風(fēng)口前燃燒溫度下降，以至增加焦比；而且，大氣的含濕量無論是一年四季，還是一天中的24 h均是變化的，上海在冬季與夏季濕度相差可達(dá)30 g/m3左右，一天中的濕度波動一般為5 g/m3左右，濕度變化引起高爐風(fēng)口火焰溫度波動，影響高爐的爐況穩(wěn)定。

脫濕鼓風(fēng)是通過降低送入高爐空氣的溫度，使其絕對含濕量穩(wěn)定在一個較低的數(shù)值，然后再送入高爐。該技術(shù)對降低高爐焦比、穩(wěn)定爐況，提高生鐵產(chǎn)量具有明顯的效果：

（1）降低焦比

脫濕鼓風(fēng)可以減少進(jìn)入高爐水分，消除因這部分水分分解吸熱的能耗，降低焦比。按寶鋼經(jīng)驗(yàn)，空氣濕度每減少1 g/m3可以節(jié)省焦比約0.6 kg/tFe。

（2）提高入爐風(fēng)溫

由于脫濕，水的分解吸熱減少，入爐風(fēng)溫可以提高。鼓風(fēng)濕度每降低1 g/m3，可使空氣溫度上升6～7℃。這樣，將使高爐的噴煤量得到提高。

（3）穩(wěn)定爐況

由于入爐空氣濕度恒定，減少高爐爐況波動，利于高爐穩(wěn)定操作、延長高爐壽命，綜合結(jié)果將使焦比降低約0.2 kg/t。

綜合分析脫濕鼓風(fēng)有利于高爐提高指標(biāo)、降低成本?，F(xiàn)代高爐冶煉不僅要求“精料”，而且要求“精風(fēng)”（指高風(fēng)溫、高風(fēng)壓、富氧、脫濕等），使高爐能在穩(wěn)定、高效的狀態(tài)下運(yùn)行。

3 機(jī)前脫濕鼓風(fēng)工藝

（1）脫濕方式

用于高爐機(jī)前脫濕鼓風(fēng)就其原理分可以分為物理脫濕(冷凍式和吸附式)和化學(xué)脫濕(干式氯化鋰和濕式氯化鋰)，不同的脫濕方式在設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)，以及能耗方面均各有特點(diǎn)。鼓風(fēng)機(jī)吸入側(cè)冷凍脫濕法流程簡單，運(yùn)行維護(hù)方便,，其冷凍機(jī)組耗電量可以從鼓風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫降低導(dǎo)致的鼓風(fēng)機(jī)耗電量減少中得到補(bǔ)償，但鼓風(fēng)殘余含濕量只能達(dá)到相應(yīng)壓力和溫度下的飽和含濕量。

吸附脫濕法，可以將空氣的濕度脫得很低，但這種方法用于鼓風(fēng)脫濕，由于再生吸附劑要消耗熱量，而且吸附過程會使?jié)窨諝獾臐摕嶙兂娠@熱，使鼓風(fēng)機(jī)的入口溫度升高，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)能耗增加。

化學(xué)脫濕效果好,經(jīng)脫濕后鼓風(fēng)殘余含濕量可達(dá)2～5 g/m3，遠(yuǎn)低于相應(yīng)壓力和溫度下的飽和含濕量。但化學(xué)脫濕系統(tǒng)復(fù)雜，能耗較大。氯化鋰有較高的腐蝕性，管道和設(shè)備需要采取防腐措施，還需要有再生熱源。

綜合以上分析，高爐鼓風(fēng)一般對絕對含濕量敏感性不高，而關(guān)鍵是要求其穩(wěn)定。因此，采用冷凍脫濕方式是合適的。

（2）制冷方式

高爐鼓風(fēng)機(jī)前冷凍脫濕法實(shí)際上可以說是加在鼓風(fēng)機(jī)入口管上的一個大容量空調(diào)系統(tǒng)，目前，國內(nèi)外在空調(diào)冷熱源的選擇上有多種形式，其中常用的有電制冷機(jī)組和溴化鋰蒸汽制冷機(jī)組。

電制冷冷水機(jī)組，制冷能力大，調(diào)節(jié)性能好，技術(shù)成熟、工作可靠、維護(hù)管理方便；但其耗電量大，。

溴化鋰蒸汽制冷機(jī)組利用蒸汽熱能制冷，其耗電量低，無運(yùn)動部件，振動躁音小，適合有較多蒸汽富余的鋼鐵廠采用；但是，其運(yùn)轉(zhuǎn)條件較難控制，對真空泵的真空度要求較高，工作穩(wěn)定性差，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高。

綜合以上因素，采用哪種制冷方式需根據(jù)具體情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析后確定。

（3）寶鋼的鼓風(fēng)脫濕裝置

寶鋼的1#～4#高爐為4000 m3級大型高爐，配用5臺高爐軸流式鼓風(fēng)機(jī)，均采用機(jī)前冷凍脫濕、電制冷方式，其主要參數(shù)如表1。

表1 寶鋼脫濕裝置主要參數(shù)

脫濕器入口風(fēng)量按鼓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行7900 m3/ min設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)條件下，脫濕器空氣出口溫度8.5℃，含濕量9.0 g/m3。脫濕裝置在每年3月至11月運(yùn)行，這9個月為脫濕期，也可根據(jù)氣候情況稍作調(diào)整。

4 機(jī)前冷凍脫濕方法的特點(diǎn)

（1）節(jié)省能量

脫濕裝置本身是需要耗能的（冷凍機(jī)、水泵），但是冷凍脫濕后鼓風(fēng)機(jī)入口空氣的溫度、濕度下降使鼓風(fēng)機(jī)絕熱壓縮效率提高而省能，用以下公式簡單說明：

N——鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)功率

G—吸入空氣重量流量

T—鼓風(fēng)機(jī)吸氣絕對溫度

η—鼓風(fēng)機(jī)絕熱內(nèi)效率

ε—鼓風(fēng)機(jī)壓縮比

R—?dú)怏w常數(shù)

脫濕裝置耗能與鼓風(fēng)機(jī)的省能大致相當(dāng)，甚至略有節(jié)余，這一點(diǎn)在寶鋼鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)用中已得到證明。

（2）增加風(fēng)量

采用吸入側(cè)冷凍脫濕方法以后，由于空氣溫度降低，體積減小，將會由于空氣吸入狀態(tài)影響而使鼓風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量增加，用以下公式簡單說明：

下標(biāo)0表示不脫濕氣體的狀態(tài)

在考慮電動機(jī)功率滿足的情況下，脫濕后可以增加鼓風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量，充分發(fā)揮鼓風(fēng)機(jī)的能力。

5 機(jī)前冷凍脫濕方法的意義

高爐生產(chǎn)實(shí)踐中普遍存在冬季產(chǎn)量較高，或者冬季焦比較低的現(xiàn)象。通過吸入側(cè)冷凍脫濕方法可使鼓風(fēng)機(jī)一年四季均在冬季的氣象條件下運(yùn)行，而且可以使之穩(wěn)定在一定的吸氣狀態(tài)，使焦比可以保證在成績最好的冬季水平上。

對國內(nèi)正在生產(chǎn)的高爐，如果采用風(fēng)口噴吹燃料技術(shù)，而感到熱風(fēng)爐能力不夠或鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足，只要在鼓風(fēng)機(jī)前設(shè)置一套冷凍脫濕裝置，就可達(dá)到提高入爐干風(fēng)溫度和增加鼓風(fēng)量的效果。

國內(nèi)一般采用鼓風(fēng)機(jī)串聯(lián)前置加壓機(jī)的方法來增加鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，一般平均風(fēng)量可以增加15%～20%，這種方法不但加壓機(jī)要消耗能量，而且由于加壓機(jī)之后空氣溫度升高，鼓風(fēng)機(jī)能耗也要增加。采用吸入側(cè)冷凍脫濕方法無需多耗能量或者只是少耗能量就可以達(dá)到增加鼓風(fēng)量的效果，一般在夏季風(fēng)量的增加可以達(dá)到15%，高爐可以在溫度較高的條件下提高產(chǎn)量。

6 結(jié)論

機(jī)前冷凍脫濕技術(shù)在多座高爐采用，技術(shù)成熟，寶鋼的1#～5#鼓風(fēng)機(jī)均采用機(jī)前脫濕鼓風(fēng)，在國家節(jié)能環(huán)保的背景下，國內(nèi)多家鋼鐵廠也陸續(xù)采用脫濕鼓風(fēng)技術(shù)。脫濕鼓風(fēng)在氣溫較高、濕度較大的地區(qū)采用，其產(chǎn)生的效果更為明顯。

Dewetting Process of Blast Furnace Blower

HU Zhi-yong
(CISDI Shanghai Engineering Co.,Ltd.,MCC,Shanghai 200940,China)

Blast furnace dewetting blast is an important measure for energy conservation of blast furnace and it plays an important role in stabilizing production of blast furnace.The dewetting process and features of blast blower are described.The significance to popularize the process in steel enterprises is introduced briefly.

blast furnace;dewetting blast;before blower;energy consumption

TF538.4

B

1006-6764（2013）07-0038-03

2013-02-18

胡志勇(1970-),男，大學(xué)本科，1992年重慶大學(xué)畢業(yè),高級工程師,現(xiàn)從事冶金企業(yè)動力設(shè)計(jì)及研究工作。