PDF《高炉过滤脱湿鼓风的组合应用》

科技信息 .

企 业论坛O S C I E N C E&

T E C H N O L O G Y I N F O R M A T I O N

2 0

1 3 年第3期高炉过滤脱湿鼓风的组合应用 徐岩松 ( 中冶东方工程技术有限公司 , 山东 青岛

2 6

6 5

5 5 ) 【 摘要】 本文介绍了高炉风机过滤器和脱湿装置及其在青钢搬迁项 目 设计中的应用, 论述了青钢高炉脱湿鼓风工艺的特点及在节能、 稳 定运行 等方面产生的益处. 【 关键词】 高炉风机;

自洁过滤;

脱湿鼓风;

冷冻脱湿;

余热制冷;

冷源利用

0 概述 鼓 风机是 高炉生产 中的重要设备 .近年来 , 煤粉喷 吹、 富氧、 脱湿 鼓风等技术 已经成为提 高产量 . 节能 降耗 的有效措施 .这其 中脱湿鼓 风日益受 到生产企业 的重视 铁矿石与焦炭混合后从高炉顶部进入高炉 内. 同时从高 炉下部 送 人约

1 2

0 0 ~ C 的热空气 .物料在高炉内产生化学反应 . 生成了铁 其高温化学反应过程如下 : (

1 ) C + O

2 = C O

2 (

2 ) C + C

0 2 =

2 C

0 (

3 )

2 C +

0 2 =

2 C

0 、 (

4 ) F e

2 0

3 +

3 C O=

2 F e +

3 C

0 2 (

5 ) F e

3 0

4 +

4 C 0=

3 F e +

4 C

0 2 在 自然工况下 , 高炉鼓风湿分即是大气 自然湿分. 温度变化 时,大气饱和湿分随着气温而变化: 温度不变时. 含湿量随相对湿度 的变化 而 变化.即使在同一天内, 由于气温和相对湿度的变化, 大气湿分都可能 发生较大变化. 湿空气中所含水蒸气在高炉鼓风操作过程也随鼓风一 并 进入高炉从而引起鼓风湿分的变化 由于送 风空气含 有水分 . 会 与高 炉 中的炭发生 如下化 学反 应:H20+c=H~+CO,既造成焦炭 的浪费 . 同时 由于这一反应是吸热反应 , 也 会造成 高炉风 口 火焰 温度 的波 动. 影 响高炉 炉况 的稳定 .由于冬季空 气含湿量较 少.空气 的密度较 大. 鼓风 的质量流量会相应增 加.因此对 于大多数高炉来说都存在冬季产量较高. 焦比较低;

而夏季产量较低, 焦 比较高 的现象 .由此可见鼓风含湿量对高炉生产有着较大 的影响 .

1 脱湿鼓风对 高炉生产的积极作用

1 .

1 降焦 比0.8~1.Ok(1g/Nms).1.2.L提高炉温

6 -

9 ~ C / (

1 g / N m3 )

1 .

3 湿度稳定有利高炉顺行而增产

1 _

4 鼓风含湿量下降使炉腹煤气量减少. 高炉可多受风而增产 鼓风 机 吸人 的风温从

3 0 ~ C 降低到

1 O ℃. 可使空气 的质量 流量增加约

8 %左右.在鼓风质量流量不变 的前提下 . 可降低鼓风机运行功率 .

1 .

5 由于提高炉温和多受风的因素 , 高炉可多喷煤粉约

1 .

7 k l g / N m s ) .

1 .

6 高炉生产 四 季如冬

1 .

7 具有二次除尘的作用 . 可有效保护风机转子减少磨损.

2 脱湿鼓风的方法 顾名思 义.脱湿鼓风就是 去除高炉鼓 风中的水分 . 使高炉鼓 风机 进入空气的湿度降低到最佳操作所要求的数值并保持相对稳定. 即恒 温度鼓风 . 随着高炉冶炼 技术的发展 . 高炉鼓风按其 含湿量 而言 . 经历 了一 个从 自然湿度鼓风到加湿鼓风的过程 由于高炉对 节能的 日 益重视 以 及喷吹煤粉技术的采用 . 脱湿鼓风得到了迅速的发展. 高炉鼓风的脱湿方法主要有两种 . 即吸附法和冷却法. 吸附法是利用 氯化锂作为 吸附剂 .即以氯化锂与湿 空气充分接 触,吸附剂即可吸收空气中的水分 . 随后对吸附剂加 热脱水再生 , 并以此循环连续使用 .以固态 L i c l 作 吸附剂时称干式吸附法 , 吸附剂 为液 态Licl时称湿式吸附法 由于这种采用化学制剂脱湿的方法会造成鼓 风机叶片的腐蚀 . 并且会造成鼓风机吸人空气温度升高并使风机功率 增加.导致能耗加大 , 已逐步淘汰. 将湿空气通过冷却器冷却. 使其温度降至空气压力及所含湿量相 对 应的饱和温度下 . 将 空气 中的水 分凝 结而析 出.这种采用 物理冷凝 脱 除空气 中的水 分的方 法即为冷却法 冷却法又分为鼓风机 出口侧冷 却法和鼓风机吸人侧冷却法.鼓风机出口 侧冷却法不需要冷冻机. 但 会导致冷 风的热量损失及鼓风机 出口压力 的损失 鼓风机吸入侧冷却 法在鼓风机吸风管道上设置脱湿装 置.既可以和过滤装置合二 为一设 置,又易安装 , 可调性好 , 无需吸附剂 , 技术 成熟.

3 项 目概况 青岛钢厂项 目拟建设三座

2 5

8 0 m 高炉 , 鼓风机型号为 A V

8 0 ―

1 6 . 具体参数如下 : 表1风机各工况点主要参数 项目单位 夏季 冬季年平均 A B C D E 大气压力 P a ( a )

9 9

8 .

1 1

0 7 .

8 1

0 0

8 大气温度 ℃

2 8 .

5 - -

4 .

4 1

2 .

1 绝对湿度 m mH g

2 0 .

1 3

9 .

4 5 风机吸入 口处压力 P a ( a )

9 9

8 .

1 1

0 l

7 _

8 l

0 o

8 标准状态下吸风量 N m3 / mi n

6 l

4 8

5 2

1 5

3 7

91 4

4 2

9 5

2 1

5 排气压力 P a ( A )

5 5

2 3

3 2

3 3

4 5

5 4

5 5

3 轴功率 k W

3 1 O

4 8

2 6

3 3

5 1

6 6

0 9

1 2

1 7

8 2

4 2

6 3 由此可见 . 冬季运行工况较夏季工况轴功率要小很多 . 目前 国内主流技术采用 的是鼓 风机吸人侧冷 却的高炉脱湿鼓 风 工艺 . 但机前冷冻脱湿系统制冷机电耗 、 水耗高, 一定程度上降低了脱 湿鼓风 的效益 . 影响 了高炉鼓风脱湿技术的推广运用 .在青 岛钢厂搬 迁改造工程 . 采用空气过滤器 和脱湿鼓风装置组合 布置的方式 . 形式为户外立式 制冷站制冷方式采用蒸汽 型溴化锂 吸收式冷水机组间接 冷却方式 .

4 脱湿鼓风工艺

4 .

1 气路系统流程 外界 大气进入过 滤器 , 除去灰尘 , 就进入脱 湿装置 , 外气 高温 高湿, 在脱湿器内与冷却器进行热交换后, 降温脱湿后进入鼓风机, 经鼓 风机压 缩升压 后送人 热风炉 、 高炉 . 表2注:按常规设计过 滤器处理 能力一般 为实际流量的

2 倍.4.2冷水系统流程 从 制冷机 出来 的低温水经过滤器后 .进入脱湿装 置的冷水冷却 器.与进入脱 湿器 的外 部空气 进行热交 换,空气 被低温至

1 O ℃. 空气 降温脱 去部分水份 . 而冷水 由于夺取空气 中的热量使温度 升高 . 高温 冷水 由冷水泵抽走送 到制冷机 内,经制 冷后送 出低温 (

6 ℃) 冷水 , 循环 使用.参数如下 : 表3处理流量 人口含湿量 出口 含湿量 脱出水 压损 ( N m S / m i n ) 温度 ( g / N m ) 温度 ( e g N m ~ ) 分( k g , l

1 ) - ( P a )

6 5

0 0

2 8 .

5 ℃

2 8

1 O ℃

1 0

7 9

0 0 ≤8

0 0 r

4 -

3 循环冷却水系统流程 冷却水由循环水泵从水槽吸出送至台制冷机. 在冷凝器内进行热 交换后升温再回到冷却塔放热而降温流回到冷却水槽, 循环使用.

2 0

1 3年第3期 S C I E N C E&

T E C H NO L O G Y I N F O R MA T I O N O企业论坛. 科技信 息表4脱湿装 置主要部件 由由换热器 、 蒸汽型溴化锂机组及 配套辅 机等 组成 .系统简图如下: 【 _

2 8 .

5 . C 湿度 =

2 8 q / N m

5 技术经济分析 图15.1效益分析( 一座高炉)

5 .

1 .

1 节约焦炭效益 按照鼓风 中含湿量 每减少 l g / N m

3 可以降低焦 比1.0公斤/ 吨铁来 计算.每座 高炉日产铁

6 0

0 0 t / d .在夏季最 热3个月的铁 产量 约540000t.平均湿度 为28g/Nm3,脱湿后湿度 为10g/Nm3,可脱 去18g/Nm3水分,可节约焦炭 量约

5 4

0 0

0 0 x

1 8 x

1 /

1 0

0 0 =

9 7

2 0 t , 价值

1 1

6 6万元 ;

在脱湿期的其它

3 个 月内可节约 焦炭量约

5 4

0 0

0 0 x

8 x l /

1 0

0 0 =

4 3

2 0 t . 价值518万元 .整个脱湿期 效益达

1 6

8 4 万元 .

5 .

1 .

2 增加喷煤量效益 由于脱湿提高 炉温且 可多受 风 .鼓 风中含湿量每减少 l g / Nm

3 可 以多喷煤 粉约

1 .

7 公斤/ 吨铁 .按照

1 公斤煤粉替代焦炭为

1 .

3 6 公斤 计算 . 在夏季最热

3 个月的铁脱去

1 8 g / N m

3 水分 . 可增加 喷煤量置换 焦炭量 约540000x18x1.36xl/1000=13219t.按煤 与焦炭的差价

4 0

0 元计,价值

3 9

7 万元 .在脱湿期的其 它3个月 内增加喷煤量置换焦炭量 约540000x8x1.36*l/1Ooo-5875t,价值

2 3

5 万元 .整 个脱 湿期效益达

6 3 2万元.

5 .

1 .

3 夏季 可增 加风量 按 照青钢夏季平 均温度

2 8 .

5 ℃ .含湿量约

2 8 g / N m

3 , 空气的密度 约l128~Nm3,水分 占的质量 比2.48%. 脱湿后温 度 降到

1 0 '

E, 含 湿量为

1 0 g / N m

3 . 空气 的密度 约1210g/Nma.含湿量约

2 .

5 g / N m , 水分 占的质量 比O.21%, 可少进鼓风机约

2 .

2 %的水分 . 也就 是说可增加风量约

2 .

2 %.并且降温可提高空气密度.从而能提高风 量.以脱湿前风量为

6 0

0 0 N m

3 / m i n 计算 . 脱湿后在相同的质 量情况下 . 脱湿 器出 口工况体 积量 为5593Nm3/,为此 , 风量可 提高

6 .

8 %, 二者合 计综合提高风量约

9 .

3 %.因而 , 在不改变鼓风量的情况下 , 可降低鼓 风机耗 电量 . 按照青钢 电费

0 .

7 元/ k W・ h 计算 . 每年可增加效益 约900万元 . 上述

3 项效益之和 . 每年有

3 2

1 6万元效益

5 -

2 成本分析

5 .

2 .

1 能 源消耗 ( 单 台风机 ) 表5项目夏季耗量 春秋季耗量 年总耗量 单价 合计 制冷机耗蒸汽

1 2 t / h

6 t / h

3 8

8 8

8 t , } l

1 5 O

5 8

3 制冷机耗 电230kWl32kW78l920kWO.755循环冷却水补水

7 5 t , } l

3 8 t / h

2 4

4 0

8 0

4 9

8 循环水泵耗电

3 1

5 k W

1 8

5 k W

1 0

8 o o

0 0 k W O .

7 7

6 f 小计

5 .

2 .

2 折旧费用 本项 目 投资残值率取

6 %, 综合折 旧年限

5 年,年折旧费为 : [

1 5

0 0 x (

1 -

6 %) 】 ÷

5 =

2 8 2万元

5 .

2 .

3 人工费 操作维护人员可利用 现有鼓风站人员 . 不增加新的操作人员 .

5 .

2 .

4 总成本 综上所述 , 每台风机年 总成本为

1 0

9 4 万元.

6 结论 综上所述 , 脱湿鼓风可降低湿度 、 增加风量 、 稳定炉温 、 降低焦 比、 提高喷煤量 、 节约炼铁成本 . 提高经济效益 , 预计正常年每台脱湿装置 可产生效益

2 1

2 2万元

6 .

1 冷凝水 回收 . 综合利用 脱湿鼓风工艺冷凝水有

2 种. 一种是空气冷凝水. 另一种是蒸汽 凝结水 .无论哪种冷凝水 , 水量都 比较可观 , 水质都非常好 , 必须 回收 并进行综合 利用 . 如空气冷凝水可作为办公 楼中央空调 的冷媒 : 蒸汽 凝结水可作为 中央空调热媒、 锅炉软水及浴室补水等. 目前,青钢脱湿 鼓风工艺所产生的冷凝水 用于作 为办公楼中央空调的冷媒

6 .

2 结束语 采用脱湿鼓风技术后. 不论对高炉生产. 还是对鼓风机运行以及 蒸汽资源利用等方面都将产生积极的影响. 且利用了夏季富裕的低品 位蒸 汽资 源, 调峰作用 明显 . 冷凝水也得到 了有效利用 . 为企业 节能 降耗 提 供了 新手段, 将为 业主 创 造出 更好的经济效益.【参考文献】 [

1 ] 透平鼓风站设计[ z 】 . 冶金工业部《 透平鼓风站设计》 编写组. ( 上接第

4 1 1页) 实践相 结合 , 一个成功 的设计不 仅要正确无误 , 更重 要的是要环保 . 要用最少的资源将利益最大化 随着工 厂未来的发展 . 工厂 内会有 各种不 同设 备,为保证各种设 备运行 的可靠性 、 稳定性及安全性 . 避免相互之 间的干扰 必须找 出一 种合适的电气设计方案 此次设计合理的将配电线路分为两部分 . 第一部分 由AP箱为 总控制箱 . 第二部分是 A P

1 一A6分控制箱 . 这样的设 计简单明了、 条理性清楚 , 可以降低事故的发生几率而且利于检修 , 还 可以最大程度的降低了 工程造价节约了 资源. 【 参........