制冷技術在高爐鼓風脫濕工程上的應用

摘要：本文重點介紹制冷技術在高爐鼓風脫濕工程中的作用，簡單介紹高爐鼓風脫濕技術的原理及分類，說明螺桿式冷水機組和雙效溴化鋰吸收式冷水機組的工作原理，并通過一工程實例，具體說明制冷技術在高爐鼓風脫濕工程中的應用。

關鍵詞：螺桿式冷水機組 雙效溴化鋰吸收式冷水機組 高爐鼓風脫濕技術

中圖分類號：TF54 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）01（b）-0000-00

1 高爐鼓風脫濕技術簡介

鋼鐵企業中，冶煉過程需要鼓風，鼓風中所含水分在高爐風口前會發生吸熱化學反應，將水分解為氧和氫。這一過程消耗了部分用于冶煉的熱量，從而降低了產量。另外，不穩定的鼓風空氣濕度，會使高爐風口前火焰溫度發生波動，使高爐工況不穩定，不僅消耗能源，而且影響產量。尤其在我國南方地區的鋼鐵企業，一年四季中，除冬季外均高溫多雨，空氣相對濕度大，會對高爐冶煉產生直接影響。

高爐鼓風脫濕技術目前分為三大類：吸附法、冷凝脫濕法及吸附冷凝聯合法，其中應用最多的是冷凝脫濕法，其原理是使用冷卻器對鼓風進行冷卻，使其溫度降至空氣壓力及所含濕量相對應的飽和溫度下，將空氣中的水分凝結析出。按照冷卻器的安裝位置不同又可細分為鼓風機吸入側冷卻法和鼓風機出口側冷卻法。目前，應用較為廣泛的是鼓風機吸入側冷卻法。

2 制冷技術應用在高爐鼓風脫濕技術的應用

2.1脫濕器原理

在冷凝鼓風機吸入側冷卻法的實現過程中，需在高爐鼓風機吸風管道上設置冷卻器，冷卻器又稱脫濕器。脫濕器的換熱管束內充滿冷卻劑， 空氣流過脫濕器時被冷卻，產生冷凝水，冷凝水由排水器排走。脫濕器所用的冷卻劑就是冷水機組提供的冷凍水或冷凍鹽水。因為溴化鋰吸收式冷水機組，即能利用生產過程排放的蒸汽，大大節約電能，得到廣泛應用，但溴化鋰冷水機組提供的冷凍水供回水溫度為7℃/12℃，往往不能達到最佳效果，所以，有科研單位提出，增加二級處理，使冷卻劑的供回水溫度降至0℃/5℃。

2.2螺桿式冷水機組工作原理

螺桿式冷水機組主要由壓縮機、冷凝器、蒸發器、冷凝蒸發器和節流機構組成。其工作過程為制冷劑在冷水機組內由壓縮機壓縮成為高壓蒸氣，冷凝器放出熱量而冷凝成液體，液體制冷劑經節流機構節流，壓力和溫度同時降低，進入蒸發器中，吸取載冷劑的熱量而蒸發成蒸氣。然后，制冷劑蒸氣進入壓縮機繼續壓縮，如此循環不已，其理想過程就是逆卡諾循環。其中所提到的載冷劑就是用于冷卻鼓風的二級冷卻介質冷凍乙二醇。

2.3雙效溴化鋰吸收式冷水機組工作原理

雙效溴化鋰吸收式制冷機主要由高壓發生器、低壓發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器等組成。在鼓風脫濕工程中使用的一般為以蒸汽為動力的機組。下面以并聯循環的蒸汽雙效溴化鋰吸收式制冷機為例來介紹機組工作原理，其流程圖見圖①。

從吸收器5引出的稀溶液經發生器泵10生壓后分成兩路。一路經高溫換熱器6，進入高壓發生器1，在高壓發生器中被高溫蒸汽加熱沸騰，產生高溫水蒸汽。濃溶液在高溫熱交換器6內放熱后與吸收器中的部分稀溶液以及來自低溫發生器的濃溶液混合，經吸收器泵9輸送至吸收器的噴淋系統。另一路稀溶液在低溫熱交換器8和凝水熱交換器7中吸熱后進入低壓發生器2，在低壓發生器中被來自高壓發生器的水蒸汽加熱，產生水蒸氣及濃溶液。此濃溶液在低溫熱交換器中放熱后，與吸收器中的部分稀溶液及來自高溫發生器的濃溶液混合后，輸送至吸收器的噴淋系統。

3 工程實例

3.1工程概況

某鋼鐵公司高爐的鼓風脫濕工程，工程地點位于云南省。要求經過組合式脫濕機組處理后的設計空氣含濕量為6±1g/Nm3。本工程采用鼓風機吸入側冷卻法。

3.2負荷計算

室外設計參數按當地最高溫度和最大相對濕度設計（溫度30℃，相對濕度85%，含濕量25 g/Nm3干空氣）。初級脫濕后空氣參數：溫度12.5℃，含濕量為9g/kg，相對濕度為100%。深級脫濕后空氣參數：溫度3.5℃，含濕量為5g/kg，相對濕度為100%。

按照Q=G（h1-h2）計算，初級脫濕需要冷量約為3700kW，深級脫濕需要冷量約為2200kW。

3.3系統設計

該系統流程如圖②所示，初級脫濕用7℃/12℃冷水由雙效溴化鋰吸收式冷水機組產生，配置對應數量的循環水泵，并設置一臺備用，經管路輸送至鼓風風道內安裝的脫濕器，對鼓風進行脫濕處理，使用過的冷水再進入機組進行處理，循環使用。脫濕器產生的凝結水自流進入風道旁埋地安裝的凝結水箱，該部分凝結水可用作制冷機房控制室夏季風機盤管用冷水及冷卻塔補水。系統采用定壓罐定壓方式，系統補水接自廠區經過軟化處理過的工業用水，冷卻水由機械逆流式冷卻塔處理。冷水機組用0.8Mpa飽和蒸汽接自廠區現有蒸汽管網。進入冷水機組的冷水及冷卻水均需過濾處理。深級脫濕用0℃/5℃乙二醇溶液由螺桿式冷水機組產生，系統流程與初級系統相同。

3.4系統特點

該系統具有兩大特點：1、采用兩級脫濕，深級脫濕的冷卻劑為乙二醇溶液。乙二醇溶液具有凝固點低、對鋼制設備腐蝕性小等特點，能為脫濕器提供0℃/5℃的冷卻劑，使鼓風脫濕達到更好的效果。值得注意的是，在以乙二醇為介質的設備及管道選型計算是要進行修正，并且，乙二醇溶液與鋅會產生化學反應，不應采用內側鍍鋅鋼管和含鋅設備。2、蒸汽的利用和凝結水的利用，該系統利用了生產系統尾部0.8Mpa的飽和蒸汽，即為溴化鋰機組提供了熱源，又減少了廢氣排放。鼓風脫濕產生的凝結水也被利用，實現了綜合利用的產品鏈。

4 結語

制冷技術在高爐鼓風脫濕工程上的應用對降低鼓風溫濕度、穩定高爐工況、增加風量、提高產量、減少能源消耗有很大貢獻，同時，能綜合利用鋼鐵企業生產余熱，實現可資源的循環在利用。

5、參考文獻

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