脱湿技术在高炉鼓风上应用的可行性分析

脱湿技术在高炉鼓风上应用的可行性分析

【摘要】随着国内外钢铁产能的增长，经济效益对于钢铁企业越发重要。而高炉脱湿可以提高高炉鼓风的送风温度，稳定高炉运行炉况，降低高炉的能耗，以及降低炼铁焦比，提高喷煤比，从而降低能源消耗成本，提高经济效益，因此很有必要采用高炉鼓风脱湿技术。

【关键词】脱湿技术高炉鼓风应用可行性

1 前言

自然鼓风的湿分即是大气自然湿分即空气绝对湿度。空气绝对湿度取决于空气温度和相对湿度，随着气温的升高，大气饱和湿分（相对湿度100%）增加。温度不变时，随着相对湿度的提高，实际含湿量上升。因此，大气温度确定了湿分的最大变化范围，而相对湿度则决定了该温度下的实际湿分。一年四季随着气温的变化，大气湿分会发生很大的变化，从冬季的不足1g/m3达到夏季最高的40g/m3以上。即使在同一温度下，湿分也可能发生很大的变化，特别是在气温偏高的条件下。如中国南方沿海地区及印度尼西亚等地气候，平均气温高、相对湿度大，因而湿分偏高，特别是夏季的高温多雨季节。

我国大部分钢铁厂热风炉普遍技术落后、风温偏低，与国际先进水平相比低100～150℃，仍然是我国炼铁技术中与国际先进水平差距最大的地方。现在我国高炉风温大多在900～1000℃左右，要提高到1100～1300℃，潜力还很大。国外先进水平的风温已经达到1500℃，国内风温先进水平也已经达到1450℃。每提高100℃风温约降低焦比4%～7%（约16～28kg/t铁），提高产量3%～4%.在当前能源紧张的形式下，迫切地需要进一步提高风温。利用脱湿技术，能够解决高炉鼓风温度、湿度变化的问题，从而增加炼铁生产能力，提高企业效益，同时具有减排带来的社会和环境效益。

2 预计节能量概算

项目节能的理论依据如下：

（1）高炉内：理论燃烧温度：

从式中可看出，如果在保持理论温度不变的情况下，增加Q风和减少Q吸皆可减少Q碳和Q焦，达到节焦的目的，而增加Q风和减少Q吸就是要增加热风温度和减少空气和焦煤中的含水量。

焦碳在高炉冶炼过程中，与CO2、O2和水蒸气发生化学反应：C+O2→CO2+393.3（kJ·mol-1）；C+1/2O2→CO+110.4（kJ·mol-1）；C+CO2→CO-172.5（kJ·mol-1）；C+H2O→CO+H2-131.3（kJ·mol-1）

可见，高炉内碳和水蒸汽反应吸收了大量的热量。若除水达5g/m3空气，则这些水分解反应所消耗的热量为：36.472kJ，实际高炉内这些水分解所消耗的总热量为：80kJ/m3；如果送风量为100000Nm3/h，水分解反应所消耗的热量为：8000000kJ/h，相当于多燃烧273kg/h标煤。

（2）热风炉内：理论燃烧温度：

若空气和煤气都不预热，它们带入的物理热只占总热量的1-2%，此时影响t理的主要因素为煤气的发热量QDW。

增加QDW、Q空、Q煤减小Q吸和V产皆能提高t理热。增加QDW就是提高煤气热值，可混加高热值煤气（如转炉或焦炉煤气）或将高炉煤气提高一定比例的纯度来提高热值。增加Q空、Q煤就是提高助燃空气和煤气的入炉温度。减小Q吸就是要除去空气中的含水量；减小V产就是减少CO2和N2的含量，可增加助燃空气氧含量降低空气过剩比例系数来实现。如果除水达5g/m3空气，从温度20℃到1200℃，这些水所消耗的热量为：23.72kJ；如果送风量为100000Nm3/h，这些水所消耗的热量为：2372000kJ/h，相当于多燃烧81kg/h标煤。

（3）几种发热量不同的煤气在不同助燃空气预热温度下的理论燃烧温度t 理（℃）

从表1中可见，助燃空气温度在800℃以内，每升高100℃，相应提高t理30～35℃，一般按33℃计算。

（4）热风温度影响焦比的计算：Kg/t，K0-基准干风温度时的折算焦比（干焦比+喷吹燃料比×置换比），Kg/t；bt-不同风温水平时影响焦比的经验系数；t0、t1-变化前后的干风温度，

tb-进入高炉的热风温度，℃；qH2O-每克水分分解消耗的热量，kJ/g；cpt-热风温度为tb时的比热容，kJ/（m3·℃）；Φ’-鼓风水分，g/m3。

3 节能实例数据

统计国内外已作项目节能实际数据，结果如下：（1）降低综合焦比，降低综合焦比反映在两个方面：一方面为高炉鼓风中的水份除湿后通过加热炉燃烧同样多的燃料，可提高热风温度，含湿量每降低1g/m3，焦比降低0.3kg/t。另一方面高炉内的化学反映热的节能，含湿量每降低1g/m3，理论燃烧温度降低7.6℃（首钢经验值），焦比降低1kg/t，合计可降低综合焦比1.3kg/t。根据实例，保守取含湿量每降低1g/m3，焦比降低1.2kg/t。（2）提高喷煤煤比置换焦比从而降低能源成本，鼓风湿分对喷煤的影响也是很明显的。仅从保持理论燃烧温度不变的因素考虑，湿分每降低1g/m3，煤比要增加1.5-2.23kg/t，可置换焦比1.2-1.8kg/t。（3）节约鼓风能耗实现负能除湿，由于高炉除湿鼓风后，鼓风机进口的空气密度提高，鼓风能力加强，所以在不增产的情况下鼓风的能耗将下降，根据实例，保守取下

降10%。（4）高炉除湿带来的高炉顺行增产效益，高炉除湿鼓风可带来增产的能力为湿分每降低1g/m3，炼铁产量要增加0.1-0.5%。（5）提高负氧，除湿每10g/m3可提高富氧1.5%（如表3）。

4 结语

综上所述，高炉脱湿可以提高高炉鼓风的送风温度，稳定高炉运行炉况，降低高炉的能耗，以及降低炼铁焦比，提高喷煤比，从而降低能源消耗成本，提高经济效益。因此，很有必要采用高炉鼓风脱湿技术。