高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前冷凍脫濕工藝規(guī)范

丁毅、田俊等。 2100433B

馬鞍山鋼鐵股份有限公司、北京碩人海泰能源科技有限公司等。

物理冷凝法脫濕工作原理均是通過(guò)降低濕空氣的干燥溫度，使空氣中的水分析出，從而達(dá)到脫濕的要求。

現(xiàn)有的機(jī)前脫濕技術(shù)是在高爐鼓風(fēng)機(jī)前采用物理冷凝法對(duì)空氣進(jìn)行脫濕，位于高爐鼓風(fēng)機(jī)前的脫濕器內(nèi)設(shè)有換熱管束，空氣在管外流動(dòng)，冷水在管內(nèi)流動(dòng)，兩者通過(guò)管壁進(jìn)行換熱并凝析空氣中的水分。

由于脫濕空氣壓力接近當(dāng)?shù)卮髿鈮?，為保證鼓風(fēng)濕度控制在9 g/m³，對(duì)應(yīng)脫濕后的空氣溫度約8.5 ℃，考慮傳熱端差等因素，脫濕用冷水溫度為5~7 ℃，因此脫濕系統(tǒng)必須設(shè)置制冷機(jī)以提供低溫冷水，但制冷機(jī)電耗和水耗較大。

根據(jù)道爾頓分壓定律和空氣絕對(duì)濕度與蒸汽分壓的關(guān)系，某一絕對(duì)濕度對(duì)應(yīng)的飽和空氣溫度隨空氣壓力的升高而升高。空氣壓力較低時(shí)，維持其濕度的所需溫度較低，空氣壓力較高時(shí)，維持濕度所需溫度較高。高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后脫濕系統(tǒng)作為一種脫濕新工藝，其脫濕裝置位于高爐鼓風(fēng)機(jī)后，在高爐鼓風(fēng)機(jī)對(duì)大氣進(jìn)行壓縮、增壓后進(jìn)行脫濕處理，根據(jù)上述原理，脫濕溫度可大大提高。假設(shè)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣絕對(duì)壓力為0.5 MPa，要求鼓風(fēng)濕度9 g/m³，計(jì)算或查表可知對(duì)應(yīng)空氣的飽和溫度為34.7 ℃，所以當(dāng)空氣溫度冷卻到34.7 ℃時(shí)，空氣中所含水分即達(dá)到所要求的9 g/m³。顯然當(dāng)采用新工藝時(shí)，脫濕系統(tǒng)可采用常溫介質(zhì)，如循環(huán)水、江河水或海水實(shí)現(xiàn)冷卻脫濕，無(wú)需設(shè)置制冷機(jī)提供低溫冷凍水 。

機(jī)后脫濕系統(tǒng)布置在高爐鼓風(fēng)機(jī)出口，經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后大氣壓力約為0.3~0.6 MPa，溫度約為180~280 ℃，溫度和壓力較高的空氣進(jìn)入機(jī)后脫濕系統(tǒng)，在機(jī)后脫濕系統(tǒng)中被常溫水冷卻到30~40 ℃以脫除空氣中多余的水分。

由于高爐鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量大，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)壓縮后的空氣溫度高，熱焓高，如果直接采用冷卻水進(jìn)行脫濕，脫濕系統(tǒng)換熱量非常大，脫濕所需換熱面積和冷卻水量大大增加，系統(tǒng)投資費(fèi)用較高，運(yùn)行能耗大，不符合機(jī)后脫濕節(jié)能降耗的初衷，同時(shí)采用直接冷卻脫濕空氣溫度低，鼓風(fēng)進(jìn)入熱風(fēng)爐預(yù)熱需要消耗更多的燃料。因此機(jī)后脫濕系統(tǒng)設(shè)置預(yù)冷回?zé)峄芈?，利用熱媒吸收高溫空氣大部分熱量，?duì)高溫空氣進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷后的低溫空氣在脫濕冷卻器中冷卻除濕，而吸收熱量后的熱媒用于加熱脫濕后的空氣，熱媒在脫濕系統(tǒng)中循環(huán)使用。

高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后脫濕的工作包括三個(gè)流程：空氣流程、脫濕流程和回?zé)崃鞒獭?

空氣流程：來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣在預(yù)冷器與低溫?zé)崦竭M(jìn)行熱交換，預(yù)冷后送至脫濕冷卻器脫出水分，由回?zé)崞鬟M(jìn)行加熱后送往熱風(fēng)爐。

脫濕流程：常溫水經(jīng)水泵加壓后送到脫濕冷卻器對(duì)空氣進(jìn)行脫濕，脫濕冷卻器由間壁式換熱器和除霧器組成，水蒸氣在換熱器表面凝結(jié)成水滴并通過(guò)除霧器實(shí)現(xiàn)氣水分離。

回?zé)崃鞒蹋涸陬A(yù)冷器中被加熱后熱媒回流到膨脹罐，然后再送至回?zé)崞鞅幻摑窈蟮睦淇諝饫鋮s，冷空氣被加熱，熱媒再由循環(huán)泵加壓送回預(yù)冷器入口循環(huán)使用。

機(jī)后脫濕系統(tǒng)利用在預(yù)冷器和回?zé)崞鏖g循環(huán)流動(dòng)的熱媒傳遞熱量、降低脫濕冷卻器負(fù)荷，而預(yù)冷器中鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣最高溫度高達(dá)280 ℃，選擇合適的熱媒對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。工業(yè)中常用的熱媒包括有機(jī)物、水、導(dǎo)熱油等，有機(jī)物沸點(diǎn)較低，多用于制冷導(dǎo)熱系統(tǒng)，水具有比熱容大、導(dǎo)熱性好的優(yōu)點(diǎn)，但水易汽化，機(jī)后脫濕系統(tǒng)中熱媒最高工作溫度約為250 ℃，如果以水為熱媒，水壓需提高到約4.0 MPa 在循環(huán)過(guò)程中才不會(huì)汽化，因此系統(tǒng)運(yùn)行壓力高，要求有完善的安全保護(hù)措施。導(dǎo)熱油則具有工作溫度高的特性，如X6D-310 導(dǎo)熱油，其最高工作溫度為300 ℃、比熱容為2.68 kJ/kg.℃，耐溫能力和傳熱能力均較好，在預(yù)熱器和回?zé)崞髦锌煞€(wěn)定運(yùn)行，因此機(jī)后脫濕系統(tǒng)采用導(dǎo)熱油為熱媒 。

高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后脫濕系統(tǒng)作為一種新的鼓風(fēng)脫濕工藝在技術(shù)上是可行的，脫濕系統(tǒng)滿足高爐對(duì)鼓風(fēng)濕度控制的要求和熱風(fēng)爐對(duì)鼓風(fēng)的溫度要求。機(jī)后脫濕工藝可采用江河水直接冷卻，水系統(tǒng)投資和能源消耗大大降低，同時(shí)機(jī)后脫濕工藝避免了對(duì)冷凍水或低溫制冷劑的需求，無(wú)需設(shè)置制冷機(jī)需要，投資、占地和電耗均小于機(jī)前脫濕系統(tǒng)。因此機(jī)后脫濕系統(tǒng)更符合當(dāng)前冶金企業(yè)節(jié)能降耗、節(jié)約用地和節(jié)省投資的要求。

高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后脫濕系統(tǒng)作為一種新的鼓風(fēng)脫濕工藝尚處于推廣應(yīng)用階段，特別適用于對(duì)現(xiàn)有中小型高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)改造，增加供風(fēng)能力、提高產(chǎn)量的煉鐵廠，已有多家鋼鐵企業(yè)擬進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用 。