鄂州2600m3高爐鼓風(fēng)脫濕工藝設(shè)計(jì)與節(jié)能分析

朱立文,文晶晶

(1.鄂州職業(yè)大學(xué) 學(xué)報(bào)編輯部,湖北 鄂州 436099; 2.武鋼集團(tuán) 鄂鋼公司,湖北 鄂州 436002)

0 引言

高爐煉鐵鼓風(fēng)脫濕具有降低焦比、增加噴煤量、增加風(fēng)量、降低鼓風(fēng)機(jī)功率和二次除塵的作用.隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,高爐冶煉日益重視節(jié)能降耗、增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),脫濕鼓風(fēng)等相關(guān)技術(shù)得到應(yīng)用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益.煉鐵高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)市場(chǎng)需求分布廣泛,除東北、西北少數(shù)氣候非常干燥的省份之外,中國(guó)大部分省份的鋼鐵企業(yè)都適合采用鼓風(fēng)脫濕技術(shù)[1]59-61.

鄂州鋼鐵企業(yè)依據(jù)自身特點(diǎn)和生產(chǎn)現(xiàn)狀,本著節(jié)能降耗、合理利用能源的原則,采用溴化鋰脫濕工藝對(duì)高爐進(jìn)行鼓風(fēng)脫濕技術(shù)改造.

1 鄂州2 600m3高爐鼓風(fēng)脫濕工藝的設(shè)計(jì)

1.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)鄂州當(dāng)?shù)馗郀t實(shí)際運(yùn)行和年平均溫度為17.3℃,最冷月份平均溫度為4.6℃,最熱月份平均溫度為29.7℃.在每年的12個(gè)月份中,從11月到次年3月,平均溫度在13℃以下,相對(duì)濕度雖然在67%到80%之間的氣象條件,由于溫度相對(duì)較低,所以在鼓風(fēng)脫濕設(shè)計(jì)時(shí)不做脫濕期考慮.但系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了在該段時(shí)期內(nèi),仍可運(yùn)行脫濕鼓風(fēng)裝置.因此,設(shè)計(jì)將從11月到3月作為非脫濕期,因而設(shè)計(jì)確定脫濕期為每年的4月到10月.

鄂州地區(qū)4月到10月份的平均溫度為23.8℃,平均相對(duì)濕度為74.9%.脫濕機(jī)進(jìn)口溫度和濕度按照最熱月最高溫度35.1℃、平均相對(duì)濕度74.9%、出口溫度10℃的條件來確定.

在此前提下,2 600m3高爐鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)鼓風(fēng)量306 000 m3/h,脫濕期的大部分時(shí)間里空氣最低溫度會(huì)在16℃之上、相對(duì)濕度70%以上,即含濕量會(huì)高于10g/m3.主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1.

表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 鼓風(fēng)脫濕工藝流程設(shè)計(jì)[2]62-65

考慮到鄂州當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn),為達(dá)到最佳的脫濕效果,采用溴化鋰?yán)錂C(jī)提供冷凍水,采用7℃的冷凍水對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)冷卻和預(yù)脫濕,使空氣溫度降低到空氣含濕量相對(duì)應(yīng)的飽和溫度以下,濕空氣中的多余飽和水凝結(jié)而析出,水分再經(jīng)過除水器排出,從而使空氣中含水量降低,根據(jù)實(shí)際氣象條件,最終達(dá)到10.0±0.5g/Nm3的濕度要求,處理后的空氣經(jīng)過脫濕箱后由鼓風(fēng)機(jī)加壓后再送入熱風(fēng)爐.

脫濕改造后高爐鼓風(fēng)工藝流程如圖1.

圖1 脫濕改造后高爐鼓風(fēng)工藝流程圖

利用0.4～0.8MPa飽和蒸汽,通過吸收式溴化鋰制冷機(jī)組將水處理到6～12℃的冷凍水,冷凍水再通過組合式空調(diào)機(jī)組初冷段中的2組表冷器對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)冷卻和預(yù)脫濕,將空氣的參數(shù)從下圖的O點(diǎn)處理到L1點(diǎn).空氣處理過程I-D圖如下圖2.

圖2 空氣處理過程I-D圖

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)控制層組成.通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高速數(shù)據(jù)通訊將該系統(tǒng)連接起來,完成整個(gè)系統(tǒng)工藝過程的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控及管理.

2.1 工藝?yán)鋬鏊刂?/h3>

通過對(duì)系統(tǒng)冷凍水供回水總管路上溫度的實(shí)時(shí)采集,綜合當(dāng)前機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)以及溫度的變化趨勢(shì)來保證系統(tǒng)在滿足工藝需求情況下的節(jié)能運(yùn)行.冷凍機(jī)組根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定,自動(dòng)調(diào)整負(fù)載,使其在最佳節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行.

2.2 工藝?yán)鋮s水控制

通過對(duì)系統(tǒng)冷卻水供回水溫度的實(shí)時(shí)采集,綜合當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),系統(tǒng)自動(dòng)控制冷卻塔的開啟臺(tái)數(shù),使系統(tǒng)在需求狀況下節(jié)能運(yùn)行.

2.3 工藝補(bǔ)水系統(tǒng)控制

通過對(duì)系統(tǒng)壓力及水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水.

2.4 工藝?yán)淠倮每刂?/h3>

系統(tǒng)根據(jù)對(duì)冷凝水箱內(nèi)液位實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)潛水泵將低溫冷凝水打入空調(diào)水箱內(nèi),再由空調(diào)水箱循環(huán)泵將水打到站房?jī)?nèi)風(fēng)機(jī)盤管,達(dá)到對(duì)室內(nèi)降溫效果,當(dāng)空調(diào)水箱內(nèi)水位高于設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)水箱內(nèi)冷凝水提升泵將多余冷凝水注入冷卻水系統(tǒng).

2.5 系統(tǒng)集成

通過專用的通訊接口模塊將4臺(tái)冷水機(jī)組集成到控制系統(tǒng)中,通過上位機(jī)界面全面了解冷水機(jī)組的內(nèi)部參數(shù).

3 節(jié)能分析

3.1 節(jié)能對(duì)比指標(biāo)[3]17-20

在表2節(jié)能效益計(jì)算中,每1m3鼓風(fēng)降低1g含水量,可降低入爐焦比2.2kg,增加噴煤比2kg.

表2 節(jié)能對(duì)比指標(biāo)

3.2 脫濕機(jī)組能源介質(zhì)消耗

脫濕機(jī)組能源介質(zhì)消耗如表3.

表3 脫濕機(jī)組能源介質(zhì)消耗

3.3 節(jié)能效益與經(jīng)濟(jì)效益

2 600m3高爐鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)按脫濕期(4～10月)基準(zhǔn)產(chǎn)量147萬噸,高爐鼓風(fēng)量 306 000 m3/h,高爐汽輪機(jī)汽耗110 t/h,降低鼓風(fēng)含水量每克降低入爐焦比2.2 kg/t鐵(含提高煤比置換的入爐焦比),脫濕期內(nèi)每年可得到凈節(jié)能效益2 000萬元以上,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著.此工程僅為溴化鋰脫濕,如進(jìn)行深度螺桿脫濕,脫濕深度增加,脫濕量更大,效益會(huì)更加明顯.

4 結(jié)語

目前,全國(guó)生鐵、鋼材價(jià)格波動(dòng),鋼鐵企業(yè)的利潤(rùn)空間在縮小,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力需要進(jìn)一步提高.高爐煉鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本工作的力度.從以上分析可以看出,對(duì)于高爐而言,鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)不是“雪中送炭”,而是“錦上添花”.在我國(guó)濕度大的南方地區(qū)采用脫濕鼓風(fēng),提高干風(fēng)溫度,從而能夠增加噴煤量、降低焦比、提高噴煤量,穩(wěn)定爐況,其他地區(qū)也可考慮脫濕鼓風(fēng).因此,在能源日益緊張的今天,高爐鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)是有重要意義的.

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳道海,顧厚淳.鼓風(fēng)脫濕與高爐穩(wěn)定運(yùn)行[J].冶金動(dòng)力,2008(1).

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[3] 楊永斌.高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)方案的研究[J].湖南冶金,2004(4).