高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺规范编制说明(2011.3)

《高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺规范》编制说明
一、工作简介
1、任务来源
根据工信部工信厅科[2010]74号“关于印发2010年第一批行业标准制修订计划的通知”要求，由全国钢铁标准化技术委员会全面负责组织和协调，由马鞍山钢铁股份有限公司和冶金工业信息标准研究院负责起草《高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺规范（计划号2010-2469T-YB）》行业标准。

2、工作过程
2.1开展的阶段工作
立项批准后，成立标准工作组，组织专家走访有关生产、设计、使用、施工等单位，了解国内高炉鼓风机前冷冻脱湿技术的应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，为制定标准打下基础。

2010年元月至2010年6月底开展国内外调研和收集工作；
2010年7月15日召开标准工作组第一次工作会，并确定工作分工。

2011年5月开展标准征求意见稿，发送有关单位、并在网上征集意见。

2011年月收集标准征集意见并汇总，对标准意见处理提出标准送审稿。

2.2国内外情况调研
高炉脱湿鼓风国外的高炉在二十世纪初就采用过，但由于当时高炉的操作水平较低，焦煤等燃料来源容易、价格低廉，加上脱湿设备投资较高，高炉脱湿鼓风没有得到发展。

上世纪70年代，由于对节能的日益重视，高炉脱湿鼓风技术发展较快，特别是从1974年广烟4号高炉投入脱湿鼓风装置并取得成功以来，其后五年间相继有16套脱湿装置投产。

这对推动脱湿鼓风技术的发展和应用，起到了重大的作用。

我国1920年在汉阳高炉、1956年在鞍钢采用过脱湿鼓风，因受当时技术限制未被推广。

1985年，宝钢1号高炉从日本引进了鼓风机吸入侧全冷冻脱湿装置，标志着脱湿鼓风技术在国内的大规模应用、推广的开始。

目前，国内应用空气脱湿技术的钢铁企业有上海宝钢、江西新钢、广东韶钢、湖南湘钢、安徽马钢等。

在本标准的制定过程中，在对脱湿鼓风技术在国内不同高炉的实际应用情况进行
充分研究的基础上，综合考虑了高炉的产品、炉型特点，以及应用技术的限制条件（投资、生产用地等），并按照国家节能减排政策，吸取了国内外在此方面研究的最新成果，于2010年10月形成了初稿。

3、参编单位及工作组成员
本标准由全国钢标准化技术委员会负责组织协调，马鞍山钢铁股份有限公司、无锡金龙冶金石化设备制造有限公司进行标准的起草工作。

二、制定理由
1、近几年来，国内的钢铁行业发展迅速。

到2009年底，我国钢产量达到5.76亿吨，成为世界第一产钢大国。

但是，钢铁行业也存在一些突出矛盾，如节能减排压力加大、发展难以持续等。

而作为钢铁工业中大量消耗能源的炼铁生产，其采用脱湿鼓风是高炉炼铁节能的重要措施之一，具有重要的意义。

2、通过高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺规范的制定，规范了高炉鼓风机前冷冻脱湿的相关工艺技术，统一了脱湿系统制冷量的计算方法、脱湿系统的设备配置等，为高炉鼓风机前冷冻脱湿技术得到稳定的应用和推广打下基础，有力地促进了钢铁工业的节能减排，满足了可持续发展的要求。

三、编制原则
1、此技术最初是从国外引进的，但作为一项国家行业标准，我们充分使用国内在此方面的研究和成果，形成国内自主的知识产权。

2、编制中充分考虑了国内高炉鼓风机前冷冻脱湿技术的发展现状及冷冻脱湿技术实际应用情况的不同，规定了基本的脱湿系统设备配置，规定了脱湿风量、系统制冷量、脱水量及系统能源介质消耗量的确定原则和方法等。

四、主要技术内容说明
1、规定了高炉鼓风机前冷冻脱湿技术的内涵和适用范围。

2、规定了冷冻脱湿技术应用中的工艺及其系统设备的基本配置要求。

3、规定了脱湿系统基本工艺参数的选择和确定原则。

4、规定了脱湿系统设备设计气象条件的选择与确定原则。

5、规定了脱湿风量、系统制冷量、脱水量及系统能源介质消耗量的确定原则和方法。

6、提出了脱湿鼓风进一步节能的措施
五、标准主要条款
1总则
1.1本规范明确了高炉鼓风机机前冷冻脱湿的相关工艺技术，统一了脱湿系统制冷量的计算方法、脱湿系统的设备配置等，为高炉鼓风机前冷冻脱湿技术得到稳定的应用和推广打下基础，有力地促进了钢铁工业的节能减排，满足了可持续发展的要求。

1.2本规范规定了基本的脱湿系统设备配置，规定了脱湿风量、系统制冷量、脱湿量及系统能源介质消耗量的确定原则和方法等。

1.3本规范适用于钢铁企业高炉脱湿系统的设计和选型。

2术语和定义
2.1脱湿鼓风。

高炉脱湿鼓风是现代大中型高炉节能减排的技术措施之一。

高炉脱湿鼓风对于高炉的主要作用是在较低湿度水平上稳定鼓风湿度，从而使高炉炉况稳定达到降低燃料比，增加高炉产量的目的。

实现高炉脱湿鼓风技术措施的脱湿工艺实质上是一种空气脱湿。

高炉脱湿鼓风与其他空气脱湿的最大区别在于它并不要求将空气的含湿量脱得越低越好，而是根据高炉的生产要求将空气的含湿量脱到一个合适的较低水平，稳定地鼓入高炉。

2.2高炉鼓风机机前全冷冻脱湿法。

采用制冷机组制冷，在鼓风机机前将鼓风机吸入的空气冷却到7～13℃，对应的空气含湿量为8～12g/m3（标态干空气）。

高炉鼓风机机前全冷冻脱湿具有系统简单、脱湿程度正好满足高炉生产要求、可降低鼓风机轴功率以及对鼓风机吸入的空气有除尘功能等优点。

因此，高炉鼓风机机前全冷冻脱湿法是最适合高炉鼓风脱湿的方法。

2.3鼓风含湿量。

脱湿鼓风要求脱空气的绝对湿度（含湿量）而不是脱相对湿度。

根据炼铁的行业习惯，鼓风量的单位采用m3/min（标态干空气），因而鼓风含湿量的单位也相应采用g/m3（标态干空气），而不宜采用g/kg（干空气）作为单位。

3工作原理
在高炉鼓风机机前设置脱湿器，鼓风机吸入的空气经过脱湿器中的蒸发冷却器或
表面式换热器冷却，空气温度不断降低，其露点也不断降低，空气中的水蒸气不断冷凝成水。

凝结水经排水段和排水器排出，含有雾状小水滴的空气经过除雾器滤除小水滴后被鼓风机吸入。

4 适用条件
高炉脱湿鼓风适用于所有的生铁高炉和锰铁高炉。

大中型高炉对炉况的稳定性要求更高、降低燃料比的意义更大，更适用采用脱湿鼓风。

湿度较高地区如我国的南方地区脱湿鼓风设备运行时间更长，采用脱湿鼓风的经济效益更好。

5工艺流程
5.1直接蒸发冷却系统。

5.2间接冷却系统。

6 脱湿系统的基本设备配置
6.1直接蒸发冷却系统。

6.1.1脱湿器（带蒸发冷却器、除雾器、排水器）。

6.1.2离心式压缩冷凝机组。

6.1.3大容量电子膨胀阀。

6.1.4电控装置。

6.1.5循环冷却水泵。

6.1.6循环冷却水系统。

6.2间接冷却系统。

6.2.1脱湿器（带蒸发冷却器、除雾器、排水器）。

6.2.2离心式冷水机组或螺杆式冷水机组或溴化锂吸收式冷水机组或喷射式制冷冷水机组。

6.2.3冷冻水泵。

6.2.4电控装置。

6.2.5循环冷却水泵
6.2.6循环冷却水系统。

7 脱湿系统基本工艺的选择和确定
7.1脱湿系统基本工艺参数的选择和确定应与高炉鼓风机基本工艺参数的选择和确定
相适应。

7.2脱湿系统设备设计气象条件的选择与确定
7.2.1大气温度按当地最热月日最高温度的平均值
7.2.2大气相对湿度按当地夏季平均相对湿度或者按当地年平均相对湿度
7.2.3大气压力按当地夏季平均大气压力或按年平均大气压力
7.3脱湿风量的确定
7.3.1应既满足高炉要求又节省设备投资的原则来确定脱湿装置的设计风量。

7.3.2对于新建高炉如热风炉换炉采用定风量操作方式，脱湿风量应为高炉鼓风机的最大风量（A 点风量）减去热风炉的充风量。

7.3.3对于已投产多年并已有操作经验和操作记录的高炉，应为高炉鼓风机经常运行点的风量。

7.4脱湿系统制冷量的计算
C = 0.02155 Q ( h1 - h2 ) + ΔC
式中：
C ——脱湿系统制冷量，kW ；
Q ——脱湿处理风量，m 3/min (标态干空气)；
h1——脱湿器入口空气焓 ，kJ/kg (干空气)；
h2——脱湿器出口空气焓，kJ/kg (干空气)；
ΔC ——脱湿器的冷量损失，kW 。

湿空气的焓h
h =1.005 t +0.001 d ( 2501 + 1.88 t )
式中：
h ——湿空气的焓 ，kJ/kg (干空气)；
t ——空气温度 ，℃；
d ——湿空气的含湿量，g/kg (干空气)。

湿空气的含湿量 d d = 804 b
s b P P P ΨΨ g/m 3 (标态干空气)
式中：
Ps——湿空气压力（大气压力），kPa；
Pb——饱和水蒸汽压力，kPa (查表)；
Ψ——相对湿度，%。

7.5脱湿量的计算
S = 0.006 Q (d1 - d2 )
式中：
S——脱水量，kg/h；
Q——脱湿风量，m3/min (标态干空气)；
d1——脱湿器进口湿空气的含湿量，g/m3 (标态干空气)；
d2——脱湿器出口湿空气的含湿量， g/m3 (标态干空气)。

7.6能源介质的消耗量
7.6.1脱湿装置的耗能等于制冷系统的耗能加上辅助设备（循环冷却水和泵等）之和。

7.6.2鼓风机机前全冷冻脱湿法可以使鼓风机吸入温度下降、含湿量下降，使空气密度增加。

在鼓风机质量流量不变的前提下，鼓风机轴功率下降。

对于中、大型高炉，鼓风机因脱湿省能会大于脱湿系统的耗能，而实现“负能脱湿”。

若鼓风机脱湿前后功率不变，则风量会增加5%～14%。

8 关于脱湿鼓风进一步节能的措施
8.1当前脱湿鼓风节能情况
8.1.1高炉炼铁是耗能大户，脱湿鼓风使高炉燃料比下降，其为脱湿鼓风节能重点。

8.1.2鼓风机机前全冷冻法脱湿使鼓风机吸入空气温度降低，空气密度增加；使鼓风机轴功率降低。

往往鼓风机轴功率的减少数抵消制冷系统的总能耗还有富裕，实现“负能脱湿”。

8.2脱湿鼓风进一步节能措施
8.2.1制冷机组采用高炉热风炉废烟气做为热源制冷。

8.2.2制冷机组采用高炉冲渣水热量制冷。

8.2.3制冷机组采用钢铁厂其他低温余热制冷。

六、与专利关系
本标准中不涉及专利内容。

七、产业化情况、推广应用、经济效果
通过制定本标准，规范了高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺，促进钢铁企业的节能减排工作。

八、本标准与有关标准、法规一致性
本标准与相关标准、法律法规不冲突。

九、标准属性
本标准为推荐性标准。

十、推广实施
标准发布后建议国家有关部门组织推广实施。

标准编制小组。