柳鋼2#高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)的應(yīng)用

供稿|楊春 / YANG Chun

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高爐鼓風(fēng)脫濕能在一定程度上降低高爐冶煉工序能耗,穩(wěn)定高爐冶煉生產(chǎn)工況,高爐鼓風(fēng)脫濕是高爐冶金企業(yè)節(jié)能降耗的一個(gè)重要途徑.通過(guò)脫濕可以將空氣鼓風(fēng)濕度保持在一定范圍,降低了空氣濕度因氣溫變化、季節(jié)變化對(duì)爐況的不利影響.采用脫濕鼓風(fēng)后,在不提高熱風(fēng)風(fēng)溫的情況下,節(jié)省了水蒸氣分解消耗的熱量,改善了高爐生產(chǎn)爐況,降低了焦比,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗.高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)在高爐冶金行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛應(yīng)用和推廣,在一定程度上提高了高爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性.

高爐冶煉過(guò)程中,高爐鼓風(fēng)是不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié),進(jìn)入高爐的鼓風(fēng)中總會(huì)含有一定的水分,其中的含濕量是與當(dāng)?shù)貧夂蛎芮邢嚓P(guān)的,并且隨著季節(jié)的變化、晝夜溫度的變化是不斷波動(dòng)的.當(dāng)空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)送入高爐時(shí),也同樣將水蒸氣送入高爐,所含的水分在高爐風(fēng)口前發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而吸收熱量,從來(lái)會(huì)使風(fēng)口前的燃燒帶擴(kuò)大,對(duì)爐缸燃燒產(chǎn)生不利影響.同時(shí),鼓風(fēng)濕度的不斷變化,會(huì)造成風(fēng)口前火焰溫度頻繁波動(dòng),以至影響高爐運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性.為了消除這些不利影響,在高爐冶煉過(guò)程中就必須進(jìn)行高溫?zé)犸L(fēng)補(bǔ)償,但這樣會(huì)增加能源消耗,這對(duì)高爐冶煉節(jié)能降耗非常不利.最好的辦法是對(duì)高爐進(jìn)行高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)改造.

采用高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)后,既能減少高爐的能耗,又有利于高爐爐況生產(chǎn)的穩(wěn)定,提高高爐產(chǎn)品的質(zhì)量.同時(shí)在不增加能源消耗以及其他冶煉條件不變的情況下,采用鼓風(fēng)脫濕技術(shù)達(dá)到提高熱風(fēng)風(fēng)溫效果的目的.對(duì)高爐鼓風(fēng)采用脫濕技術(shù)的目的是降低空氣含濕量,并把濕度控制在一定的數(shù)值.

由于柳鋼地處中國(guó)廣西柳州市,濕度較大且頻繁波動(dòng),加上柳州潮濕多雨,年平均空氣濕度在80%左右,空氣濕度過(guò)高,使鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行年限大大降低,增加了設(shè)備的故障率,同時(shí)加大了鼓風(fēng)能耗.加上柳州晝夜溫差大等因素,對(duì)高爐和爐況穩(wěn)定造成較大影響.為了實(shí)現(xiàn)高爐冶煉節(jié)能降耗目的,為了穩(wěn)定高爐生產(chǎn),為了提高鐵水質(zhì)量和產(chǎn)量,對(duì)柳鋼高爐鼓風(fēng)進(jìn)行脫濕技術(shù)改造十分必要,也是十分迫切的.

柳鋼2#高爐公稱(chēng)容積為1980 m3,高爐富氧為2%~3%左右,風(fēng)溫為1250~1300℃,設(shè)計(jì)風(fēng)量為~6010 m3/min.根據(jù)高爐鼓風(fēng)需要,2#高爐鼓風(fēng)機(jī)采用2臺(tái)AV80-16軸流鼓風(fēng)機(jī),1用1備,鼓風(fēng)機(jī)最大工作轉(zhuǎn)速為4080 r/min.

鼓風(fēng)脫濕技術(shù)

高爐鼓風(fēng)脫濕主要作用是降低鼓風(fēng)機(jī)入口空氣的濕度,并按工藝要求把濕度控制在一定的范圍之內(nèi).高爐鼓風(fēng)脫濕的原理是將濕空氣先行降溫脫濕,即將濕空氣中的水分凝結(jié)而析出,使其含水量降低,密度增大,然后送入熱風(fēng)爐.

當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外鼓風(fēng)機(jī)脫濕技術(shù)主要有三種:第一種是冷凍+吸附脫濕,冷凍是采用氟利昂等介質(zhì)通過(guò)壓縮機(jī)蒸發(fā)制造冷凍水,吸附脫濕又分為兩級(jí),冷凍水通過(guò)熱交換器冷卻空氣為第一級(jí)脫濕,采用復(fù)合材料做成的轉(zhuǎn)輪吸附脫濕為第二級(jí)脫濕;第二種是雙級(jí)冷凍脫濕,前級(jí)冷凍與第一種相同,第二級(jí)冷凍是用鹵水作媒介深度冷凍,進(jìn)行深度脫濕;第三種是直接冷凍方式,通過(guò)板翅式熱交換器直接冷凍空氣而脫濕.

第一種和第二種方式均采用兩次媒介,傳熱效率較低、設(shè)備較龐大,無(wú)法適應(yīng)柳鋼目前生產(chǎn)用地緊張的現(xiàn)狀,而且運(yùn)行成本較高.第三種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置比較緊湊、運(yùn)行效率較高,運(yùn)行費(fèi)用較低.目前國(guó)內(nèi)新開(kāi)發(fā)的高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)大多采用第三種方式.

第三種方式又分為常壓冷卻和加壓下冷卻兩種.在常壓冷卻下,脫濕能力受冷卻能力的限制,故脫濕下限值較高;在加壓下冷卻,則可進(jìn)一步提高冷卻效果.壓縮冷凝脫濕方法就是利用這一原理工作的.另外也可利用壓縮機(jī)提高空氣壓力,增加脫濕效果.

柳鋼高爐鼓風(fēng)脫濕方案

柳鋼2#高爐鼓風(fēng)機(jī)布置在柳鋼老區(qū),由于場(chǎng)地有限,用地十分緊張,高爐鼓風(fēng)脫濕項(xiàng)目設(shè)計(jì)上必須考慮采用小型設(shè)備,以達(dá)到布置緊湊,降低占地面積.

由于直接冷凍法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置緊湊、運(yùn)行效率較高,年運(yùn)行費(fèi)用較低.根據(jù)多方考察與技術(shù)論證,柳鋼高爐鼓風(fēng)機(jī)脫濕最后決定采用的是冷凍法脫濕.

柳鋼鼓風(fēng)脫濕機(jī)主要由空氣過(guò)濾裝置、高效換熱器、除霧器、冷凝水箱、冷凝水泵、冷凍水泵、除鹽水箱、蒸發(fā)器、冷凝器組成.中高效換熱器由第一級(jí)冷卻脫濕裝置和第二級(jí)冷卻脫濕裝置組成.柳鋼高爐鼓風(fēng)機(jī)脫濕采用脫濕裝置安裝在鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)前的機(jī)前脫濕模式和采用吸入空氣中多余的水蒸氣冷凝析出的冷凝機(jī)組模式.

高爐股風(fēng)脫濕主要工藝流程:入口空氣-空氣過(guò)濾器-高效換熱器(脫濕裝置)-除霧器-冷卻機(jī)組-冷凍機(jī)組-已被降低濕度的空氣-送入高爐鼓風(fēng)機(jī).高爐鼓風(fēng)脫濕工藝流程圖如圖1.

空氣過(guò)濾器:在高爐區(qū)域灰塵濃度高,高效換熱器要求空氣干凈,否則容易結(jié)灰,在脫濕裝置前安裝布袋空氣過(guò)濾器,能除去空氣中灰塵,從而降低結(jié)灰對(duì)脫濕效果的影響,

高效換熱器:是一種特制的熱管換熱器,其作用是將新空氣預(yù)冷,再送入脫濕裝置,可降低制冷機(jī)功率消耗,同時(shí)可略微升高去濕后的空氣溫度.采用高效換熱器能較好控制溫度,同時(shí)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)冷水機(jī)組,保證冷凍水的溫度不低于3℃.

除霧器:用于分離空氣中夾帶的液滴,以保證有傳質(zhì)效率.除霧器可為空氣過(guò)濾器用于氣體分離.當(dāng)深度脫濕接近0℃時(shí),空氣中的水蒸汽結(jié)冰而容易出現(xiàn)"死機(jī)"現(xiàn)象,除霧器,的作用就是除去空氣中的液滴,避免脫濕系統(tǒng)"死機(jī)"現(xiàn)象的發(fā)生.

制冷機(jī)組:向脫濕裝置提供冷源.若現(xiàn)場(chǎng)有蒸汽熱源,則制冷機(jī)組采用溴化鋰制冷機(jī)組,若現(xiàn)場(chǎng)無(wú)合適熱源,則采用壓縮式制冷機(jī)組.

自動(dòng)控制系統(tǒng):自動(dòng)控制調(diào)節(jié)鼓風(fēng)脫濕裝置的運(yùn)行參數(shù),使系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行,保證脫濕后空氣的溫度和濕度穩(wěn)定.

冷卻塔:向制冷機(jī)組提供循環(huán)冷卻水.

消音器:吸音降噪,降低鼓風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力性噪聲污染,改善廠內(nèi)噪聲環(huán)境.

輔助設(shè)備:水泵、管道及閥門(mén)等.

圖1 高爐鼓風(fēng)脫濕工藝流程圖

排水泵啟停邏輯控制

排水箱設(shè)有水位檢測(cè)及報(bào)警控制,有低水位、高水位、超高水位報(bào)警,同時(shí)輸出超高水位報(bào)警點(diǎn)給電氣控制,當(dāng)超高水位報(bào)警持續(xù)時(shí)間大于或等于2 s時(shí),同時(shí)排水泵準(zhǔn)備好,這時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)排水泵.當(dāng)排水泵設(shè)備未準(zhǔn)備好,需延時(shí)5 s,然后再對(duì)排水泵進(jìn)行復(fù)位操作,最后計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)才能自動(dòng)啟動(dòng)排水泵.

當(dāng)需要對(duì)排水泵進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)時(shí),需要判別排水泵是否準(zhǔn)備好,如果未準(zhǔn)備好,需要延時(shí)5 s,然后再對(duì)排水泵進(jìn)行強(qiáng)制手動(dòng)啟動(dòng)排水泵.

當(dāng)排水箱水位下降到正常水位時(shí),排水泵自動(dòng)停泵,用戶(hù)也可以根據(jù)自己的需要隨時(shí)手動(dòng)強(qiáng)制停泵.用戶(hù)強(qiáng)制手動(dòng)啟停排水泵時(shí),需確保排水箱水位在安全水位.

排水泵啟停邏輯圖如圖2.

圖2 排水泵啟停邏輯圖

冷凍水泵啟停邏輯控制

要啟動(dòng)冷凍水泵,首先必須先啟動(dòng)冷卻水泵,啟動(dòng)冷卻水泵要確保冷卻水泵在正常狀態(tài),在啟動(dòng)冷卻水泵延時(shí)10 s后,冷凍水泵就可以自動(dòng)啟動(dòng)了.如果冷卻水泵正在自動(dòng)運(yùn)行或正在遠(yuǎn)程運(yùn)行,或者用戶(hù)已經(jīng)啟動(dòng)就地運(yùn)行或遠(yuǎn)程運(yùn)行模式,這個(gè)時(shí)候,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)冷凍水泵.停止冷凍水泵不可停冷卻水泵,停冷卻水泵必須確保冷凍水泵已經(jīng)停止運(yùn)行的情況下才能操作.冷凍水泵啟停邏輯圖如圖3.

圖3 冷凍水泵啟停邏輯圖

結(jié)束語(yǔ)

高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)可以使高爐鼓風(fēng)達(dá)到降低濕度、穩(wěn)定濕度的雙重效果,減少了空氣濕度因晝夜氣溫變化、季節(jié)變化對(duì)高爐爐況的不利影響.將空氣鼓風(fēng)溫度穩(wěn)定在規(guī)定的數(shù)值范圍之內(nèi),可以使高爐爐內(nèi)溫度穩(wěn)定,使高爐爐況穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)而提高鐵水產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量.高爐鼓風(fēng)用空氣溫度、濕度穩(wěn)定,目的是使高爐運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,最終提高了高爐的使用壽命.

高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)具有二次除塵效果,一定程度上減少高爐鼓風(fēng)機(jī)葉片的機(jī)械磨損,降低設(shè)備折舊率,從而提高了鼓風(fēng)機(jī)的使用年限,降低了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用.對(duì)高爐鼓風(fēng)進(jìn)行脫濕,可提高鐵水產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量;可降低焦比,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗;具有對(duì)空氣進(jìn)行除塵效果,實(shí)現(xiàn)了保護(hù)環(huán)境,減少污染;高爐鼓風(fēng)脫濕項(xiàng)目投資少,見(jiàn)效快,不污染環(huán)境,是高爐冶煉增產(chǎn)節(jié)能降耗的一項(xiàng)有效措施,值得大力推廣和應(yīng)用.

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