韶冶鼓風爐空氣脫濕系統分析改進

張全，陳姍，謝凱，王寶璐

(中南大學能源科學與工程學院，湖南長沙 410083)

韶冶鼓風爐空氣脫濕系統分析改進

張全，陳姍，謝凱，王寶璐

(中南大學能源科學與工程學院，湖南長沙 410083)

鼓風脫濕對冶煉生產具有重要的意義，韶關冶煉廠針對鼓風爐增加了脫濕系統，但運行過程中發現該脫濕系統的制冷量不足，影響了脫濕效果。因此，本文結合冶煉廠自身條件，運用廠內余熱資源制冷，提出了解決制冷量不足的改進方案。

鼓風爐;空氣脫濕;含濕量;余熱利用;溴化鋰機組

1 前言

鼓風脫濕對冶煉生產來說具有重要的意義，其不僅能穩定爐況，提高入爐干風溫度，降低鼓風機功率，還能節約焦炭，降低焦比，并且減少爐內結瘤，使高爐生產順暢［1］。早在上世紀初，高爐鼓風脫濕技術就有人提出，但由于當時高爐工人操作水平低，這一脫濕技術沒有發揮出作用。在現代大量噴煤的高爐上，都已采用鼓風脫濕技術［2］。1985年我國寶鋼從日本引進了鼓風脫濕技術，取得了節能方面的顯著成效，新余鋼鐵公司、韶關鋼鐵公司于近年內也相繼采用這一技術，獲得了成功的經驗［3］。

2 韶關冶煉廠鼓風爐脫濕現狀

韶關市地處廣東省的北部，屬中亞熱帶濕潤型季風氣候區，一年四季均受季風影響。地區雨量充沛，年均降雨1400～2400mm，3－8月為雨季，9－12、1－2月為旱季。鼓風氣象條件如表1所示。

表1 鼓風氣象條件

由上表可看出，韶關地區氣候溫暖，相對濕度大，如果能有效地降低鼓風中的含濕量，將給冶煉生產帶來非常積極的意義。

因此，韶關冶煉廠采用了鼓風脫濕的技術，給鼓風爐增加了脫濕系統，屬于冷凝脫濕類型［4］。整個脫濕系統的核心設備是脫濕器和制冷機組。脫濕器本質是熱交換器。從冷水冷凍機出來的冷水經冷水泵，進入脫濕器的冷卻水與進入脫濕器的空氣進行熱交換，空氣經過降溫脫濕后進入鼓風機，而冷水升溫后由冷水泵抽走送入冷凍機內，經冷卻后再循環使用［5］。所選脫濕器的設計處理空氣量為60000m3，換熱面積為2200m3。制冷機組是利用廠內多余蒸汽驅動的溴化鋰機組，設計制冷量為1163kW，冷水機組出水溫度7℃，回水溫度12℃。

但目前冶煉廠一系統和二系統鼓風爐的脫濕裝置共用的是一臺溴化鋰制冷機組，造成冷量不足，使脫濕器出口空溫偏高，脫濕效果沒有達到預期。下表是實測的一組脫濕參數。

表2 脫濕參數

由上表可以看出，脫濕后，出口空溫為12℃，空氣含濕量減少了21g/m3。干空氣比熱為1.303kJ/(m3℃)，水蒸氣平均汽化潛熱為2450.3kJ/kg。故空氣脫濕過程中，空氣釋放顯熱為:

水分凝結釋放的潛熱為:

故共需要消耗的冷量為:

設脫濕器換熱效率為95%，則冷水機組總制冷量要大于2627.31kW，而目前已有的溴機制冷量僅為1163kW，顯然冷量不足。

3 利用余熱資源制冷進行鼓風脫濕

根據國標GB/T1028－2000，余熱是指以環境溫度為基準，被考察體系排出的熱載體可釋放的熱，余熱資源是指技術經濟分析可利用的余熱，有其規定的等級及余熱載體下限溫度［6］。韶冶存在大量的余熱資源，若可以利用起來驅動溴化鋰吸收式制冷機組，鼓風脫濕面臨制冷量偏小的問題有望得到緩解。下面以二系統熱風爐余熱為例。

二系統熱風爐的排煙溫度為280℃，根據國標GB/T1028－2000規定，此余熱資源屬于二類余熱資源，應盡快回收利用，煙氣作為余熱載體，其下限溫度為180℃［7］。二系統熱風爐煙氣余熱計算如表3所示。

表3 二系統熱風爐余熱測算

而二系統熱風爐煙氣流量為33851 m3/h，則二系統熱風爐余熱資源總量為:

而利用這些余熱解決脫濕系統冷量不足的方案可有以下兩種:

方案一，新增一臺蒸汽型溴化鋰機組，利用煙氣余熱鍋爐產出蒸汽，再用蒸汽驅動溴化鋰機組制冷。這種余熱制冷方式首先要通過余熱鍋爐將煙氣余熱轉化為高溫高壓的蒸汽，利用廠內四通八達的蒸汽管網，輸送到溴化鋰制冷機組。新增主要設備為余熱鍋爐、溴化鋰制冷機組。余熱鍋爐可以采用熱管式余熱鍋爐和低溫余熱鍋爐等形式，溴化鋰制冷機組采用蒸汽型雙效溴化鋰吸收式冷水機組的定型產品，冷水出口溫度7℃，進水溫度12℃，電耗11kW，制冷量為1396kW(即120×104kcal/h)［8］。

方案二，新增一臺直接用高溫煙氣驅動的溴化鋰制冷機組。但此類溴化鋰制冷機組還沒有定型產品，可借鑒直燃式溴化鋰機組，根據現場實際情況聯系相關廠家設計生產。機組可以采用三效溴化鋰機組，制冷量將達到2350kW(即202×104kcal/h)，制冷量較蒸汽雙效溴化鋰大幅度提高，但是冷水機組的投資也相應增大，按照每千瓦制冷量0.15萬元計算，三效機組設備投資為352萬元，而雙效機組設備投資為184萬元，但雙效機組還要相應增加其他設備。兩方案的比較結果如表4所示。

表4 二系統熱風爐余熱資源用于溴機制冷的方案比較

通過對比可知，兩方案投資費用相差不大，但方案二的制冷量明顯大過方案一，因此，改造原脫濕系統可采用方案二，來解決現有鼓風脫濕系統面臨的冷量不足的問題。

4 結論

鼓風脫濕對冶煉生產具有重要的意義，韶關冶煉廠采用了這一技術，但運行過程中發現脫濕系統的制冷量不足，而利用廠內余熱資源制冷，增加一臺溴機的辦法可以解決這一問題，建議采用文中的方案二，即增加一臺直接用高溫煙氣驅動的溴化鋰機組。

［1］陳道海，顧厚淳.鼓風脫濕與高爐穩定運行［J］.冶金動力，2008，1:59－61.

［2］王筱留.高爐鼓風脫濕技術［J］.鞍鋼技術，2006，3:1－4.

［3］楊永斌.高爐鼓風脫濕技術方案的研究［J］.湖南冶金，2004，32(4):17－20.

［4］張云鵬，張旭，朱麗剛.高爐脫濕鼓風技術的生產應用［J］.江蘇冶金，2005，35(5):37－39.

［5］鄧航.高爐脫濕鼓風技術及其在馬鋼的應用與發展［J］.冶金動力，2009，4:62－68.

［6］楊猛，董輝，杜濤.鋼鐵企業余熱吸收制冷［J］.節能，2009，9:39－41.

［7］趙欽新，王宇峰，王學斌，惠世恩，徐通模.我國余熱利用現狀與技術進展［J］.工業鍋爐，2009，5:8－15.

［8］厲紹華.極具推廣價值的溴化鋰吸收式制冷技術［J］.化工生產與技術，1999，1:39－42.

The Analysis and Improvement of ISP Furnace Air Dehumidifying System in Shao Guan Smelter

ZHANG Quan，CHEN Shan，XIE Kai，WANG Bao－lu

(School of Energy Science and Engineering，Central South University，Changsha，China 410083)

Air dehumidifying technology is of great significance to smelting production.Shao Guan smelter increased a dehumidifying system for the ISP furnace，however，during the operation，it is found that the cool capacity of the system is insufficient，which affect the dehumidifying effect.As a result，we considered the conditions of the smelter，using afterheat resource to solution the problem.

blast furnace;air dehumidifying;moisture content;afterheat resource;Lithium bromide units

TF806.21

B

1009－3842(2011)01－0023－02

2010－11－23

張全(1962－)，男，湖南常德人，教授，從事新能源應用技術的研究開發和利用，E－mail:zhqcs333@163.com