高炉鼓风除湿技术

高炉鼓风除湿技术
高炉鼓风除湿后既能减少高炉的能耗，又有利于高炉生产工艺的稳定，提高产品的质量。

目前此项成熟的技术已在日本的冶金行业得到广泛应用，国内亦有为数不多的钢铁企业采用此技术。

一、概述
近年来高炉炼铁采用了一系列技术，如喷吹煤粉、高风温、富氧鼓风、脱湿鼓风等。

脱湿鼓风达到了稳湿、降湿的功效，多在气温较高、空气湿度较大的地区采用。

国外日本高炉脱湿鼓风采用较多，国内上海宝钢的三座4000 m3级大型高炉率先采用了脱湿鼓风装置，取得了明显的节能和多喷煤粉的效果。

宝钢的脱湿鼓风装置从国外引进，价格较贵，在国内中小高炉使用具有一定的困难。

2002年上海宝钢着手对引进的4063 m3高炉鼓风脱湿装置进行了国产化工作，于2003年4月投入运行，各项性能指标均达到设计要求，个别指标还高于进口设备，由此大大降低了投资费用，为高炉推广使用脱湿鼓风创造了条件。

现在国内研制的脱湿鼓风装置，性能优于国外引进设备，而价格大幅度下降，具有很好的推广使用前景。

高炉鼓风除湿的原理是：将湿空气先行降温脱湿，即将湿空气中的水份凝结而析出，使其含水量降低，密度增大，然后送入热风炉。

目前除湿方法主要有两种：即吸附法和冷冻法。

吸附法是以低温介质作吸附剂，让吸附剂与湿空气充分接触，以吸收空气中的水份，随后对吸附剂加热脱水再生，并如此循环使用。

冷冻法是将湿空气通过冷冻机冷却，使其温度降低到空气压力及所含湿量而相对应的饱和温度以下，即将湿空气中的水份凝结而析出。

二、高炉鼓风除湿技术分类
综合国内空气脱湿技术，现己开发的大体有三种：第一种，采用冷冻—吸附脱湿，冷冻是采用氟利昂等介质通过压缩机蒸发制造冷冻水，冷冻水通过热交换器冷却空气为第一级脱湿，第二级采用复合材料做成的转轮吸附脱湿；第二种，采用冷冻—冷冻脱湿，前级冷冻与第一种相同，第二级冷冻是用卤水作媒介深度冷冻，进行深度脱湿；第三种，直接冷冻方式，通过板翅式热交换器直接冷冻空气而脱湿。

国外以及宝钢高炉脱湿鼓风都采用第一种或第二种脱湿方式。

第一种、第二种方式均为两次媒介，传热效率偏低、设备庞大，无法适应老企业生产用地紧张的现状，且运行费用高。

第三种方式结构简单、布置紧凑、运行效率较高，年运行费用较低。

现国内新开发的高炉鼓风除湿技术普遍采用第三种方式。

第三种方式又可分为常压下冷却及在加压下冷却两种。

常压下冷却，脱湿能力受冷却能力的限制，故脱湿下限值较高；而空气在压力下冷却，则可进一步提高冷却效果。

压缩冷凝脱湿方法就是利用这一原理工作的。

另外也可利用压缩机提高空气压力，增加脱湿效果。

三、高炉鼓风除湿对高炉冶炼的影响
1、降低焦比。

在炼铁高炉鼓风中，湿度每减少1g/m3的水，可降低焦比0.8～1.0kg/t。

主要原因是：（1）降低湿度，可减少水在高温下与焦炭发生化学反应消耗炭，同时化学反应热需消耗炭来弥补；（2）降低湿度，降低了水蒸气的分解反应消耗热量，可提高燃烧过程中理论燃烧温度。

2、可多喷煤。

在炼铁高炉鼓风中，湿度每减少1g/m3的水，可提高风口理论燃烧温度5～6℃，这样可以多喷1.5～2.0kg/t的煤粉。

3、可增加风量。

在炼铁高炉鼓风中，采用全冷冻脱湿方式，鼓入风的风温在6～9℃，当大气温度在30℃左右时，可使鼓入风的密度提高，这一提高相当于增加约9%的风量。

4、使炉况较稳定，提高产品质量。

湿度较高地区的高炉存在冬季焦比低而产量较高、夏季焦比高而产量较低的现象，这是由于空气中的含湿量变化引起的。

同时白天和夜晚的大气湿度也不一样，大气湿度波动5g/Nm3左右，将会导致风口前火焰温度波动30℃左右。

这些都会使高炉生产不稳定，影响产品的质量。

利用高炉鼓风除湿技术使高炉鼓风达到稳湿、降湿的双重效果，消除大气湿度因气温变化对炉况不利的影响，将大气鼓风温度保持稳定，可使高炉炉内温度变化幅度减小，使高炉稳定运行进而提高产品质量。

5、降低鼓风机功率，抵消脱湿装置的耗功。

在炼铁高炉鼓风中，采用全冷冻脱湿方式，鼓入风的温度降低，湿度下降，使空气的质量（针对炼铁高炉而言）提高，从而将降低鼓风机功率，并且可使高炉生产更顺畅，降低的鼓风机功率可抵消脱湿装置的耗功。

6、脱湿具有二次除尘作用，可减少风机叶片磨损。

7、铁厂的蒸汽冬天除要用于工业用途外还要用于采暖，夏季只用于工业用途，而脱湿鼓风冬天则停运，所以当采用蒸汽作为制冷能源时，有利于铁厂的蒸汽平衡和有效利用。

四、高炉鼓风除湿技术关键技术问题及解决措施
1、老厂技改，用地紧张。

在项目设计上就要选用小型设备及布置紧凑，同时向空中发展，尽量降低占地面积。

2、深度脱湿到0℃时，由于空气中的水蒸汽结冰而出现“死机”现象，在造纸和化工行业有过。

采用热管式预冷/预热式换热器能较好控制温度，同时自动控制调节冷水机组，保证冷冻水的温度不低于3℃。

3、板翅式换热器要求空气干净，否则容易结灰，在高炉区域灰尘浓度高，结灰影响脱湿效果。

在解决措施上，一方面在脱湿机进风口安装了布袋除尘过滤器；另一方面设计时安装人孔，定期用水冲洗。

4、板翅式换热器受灰尘和空气的流动冲刷，容易锈蚀和泄漏。

可以通过采用合金加厚隔板来解决。

5、高炉炉缸“热滞后”问题。

空气脱湿向高炉送风后两小时，引起理论燃烧温度上升，导致高炉热制度不平衡。

高炉操作者要在脱湿机开启前两小时调节风温和焦炭负荷，确保炉缸热制度稳定。

五、高炉鼓风除湿的技术方案（略）o(∩_∩)o...
六、主要设备及其说明
1、空气过滤器：在高炉区域灰尘浓度高，板翅式换热器要求空气干净，否则容易结灰。

在脱湿装置前安装布袋空气过滤器，能除去空气中灰尘，从而降低结灰对脱湿效果的影响，同时向鼓风机提供洁净空气。

2、预冷/热器：是一种特制的热管换热器，其作用是将新空气预冷，再送入除湿装置，可降低制冷机功率消耗，同时可略微升高去湿后的空气温度。

2、板翅式冷却器：降低空气温度，去除空气中的水份，降低空气湿度；
3、制冷机组：向除湿装置提供冷源。

若现场有蒸汽热源，则制冷机组采用溴化锂制冷机组，若现场无合适热源，则采用压缩式制冷机组。

4、冷却塔：向制冷机组提供循环冷却水。

5、消音器：吸音降噪，降低鼓风机的空气动力性噪声污染，改善厂内噪声环境。

6、自动控制系统：自动控制调节鼓风除湿装置的运行参数，使系统稳定安全运行，保证脱湿后空气的温度和湿度稳定。

7、辅助设备：水泵、管道及阀门等。

七、经济效益和成本分析
一、经济效益
采用高炉鼓风除湿技术后，高炉的主要经济效益来源于节焦(节省焦碳耗量)、多喷煤粉以煤代焦、鼓风机功耗降低和生铁增加产量。

1、降低焦比：鼓风湿度每减少1g/Nm3，可降低焦比0.8kg/t。

2、喷煤粉量：鼓风湿度每减少1g/Nm3，可提高炉温6℃，可多喷煤1.7kg/t，以煤代焦的置换比为0.8，减少焦炭用量1.36kg/t。

3、鼓风机功耗：鼓风机常年在较低进气温度工况下，其耗功将大为减少。

脱湿前鼓风机的功率××kW，脱湿后鼓风机的功率××kW，节省的功率为××kW。

4、生铁产量的增加：鼓风含湿量的下降，高炉煤气量减少，高炉可多受风而使高炉增产。

根据空气的密度差，可得出增加风量率。

又根据增加1%的风量可近似增加1%的产量，按总增加××%的风量计算，则可增产××%，
5、潜在的经济效益：增加脱湿装置，具有二次除尘作用，有效保护鼓风机转子，叶片不被磨损，降低设备折旧率。

使鼓风机提供空气温湿度更稳定，有利于高炉稳定运行，相应地提高高炉的使用寿命。

二、投资和运行成本
（1）投资：1 、空气过滤器；2、预冷/热器；3、板翅式换热器；4、制冷机组；5 、消音器；6、自动控制系统；7、辅助设备；8、设计费；9、安装调试费；10、其他。

（2）运行成本：
1耗电费：
2耗水费：
3蒸汽消耗：
4人员工资：
5设备折旧费：
6设备维修保养费：
（3）投资回收期：
八、结论
通过高炉鼓风除湿可以稳定鼓风温度，增大喷煤比和降低焦比，提高高炉的产量和质量，同时从技术经济综合分析可知，对高炉进行除湿处理，可获得可观的直接经济效益（增产所带来的效益）和间接的经济效益（降低焦比所带来的效益），而且投资少，见效快，不污染环境，是现代高炉炼铁增产节能的一项有效措施，应积极予以推广。