陽春新鋼鐵高爐鼓風脫濕技術的應用

郭靖

摘要：文章闡述了高爐脫濕鼓風技術，并對脫濕鼓風方案的制定和工藝流程做了簡介，采用高爐脫濕鼓風技術降低了綜合焦比和能源成本，節約了鼓風能耗，實現了負能除濕，為高爐除濕帶來了高爐順行增產效益，提高了富氧，該技術具有投資推廣價值。

關鍵詞：高爐；煉鐵企業；鼓風脫濕技術；鋼鐵制造；氣象因素 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF538 文章編號：1009-2374（2017）08-0059-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.028

目前，有許多煉鐵企業對氣象因素給高爐煉鐵帶來的影響已有所認識，他們根據氣溫、下雨等氣象情況及時調整高爐煉鐵配料、焦比、噴煤、風量等工藝參數，使高爐穩定順產，如不及時調整就會導致焦比偏高、高爐的爐況波動甚至失常。因此，采用高爐鼓風除濕技術，使鼓風空氣狀態全年恒定，四季如冬，從而避免氣象變化對高爐煉鐵的影響，使高爐爐況穩定、高產順產并產生節能降焦等較大經濟效益而被越來越多的煉鐵企業認識和采用。

經過鼓風機和熱風爐進入高爐的熱風，其水分含量和溫度對煉鐵焦比有直接影響，實踐已證明水分越低，風溫越高，焦比越低。經過冷凝除濕后的空氣密度提高還能降低鼓風機的動力消耗，可謂一舉多得。

有的鋼鐵企業采用加濕來穩定爐況，雖然爐況得到穩定，但是造成焦炭和煤粉的大量浪費，應予以避免。

高爐除濕改造可以提高高爐鼓風的送風溫度，穩定高爐運行爐況，降低高爐的能耗以及降低煉鐵焦比，提高噴煤比，從而降低能源消耗成本。

陽春新鋼鐵位于廣東陽春市靠近沿海，常年濕度較大。利用高爐鼓風脫濕技術能夠解決高爐鼓風溫度、濕度變化的問題，從而增加煉鐵生產能力，提高企業效益。

1 高爐鼓風脫濕對煉鐵的提高

1.1 降低綜合焦比

降低綜合焦比反映在兩個方面：一方面，高爐鼓風中的水分除濕后通過加熱爐燃燒同樣多的燃料，可提高熱風溫度，含濕量每降低1g/m3，焦比降低0.3kg/t；另一方面，高爐內的化學反應熱的節能，含濕量每降低1g/m3，理論燃燒溫度降低7.6℃（首鋼經驗值），焦比降低1kg/t，合計可降低綜合焦比1.3kg/t。根據我公司項目實例，保守取含濕量每降低1g/m3，焦比降低0.8kg/t。

1.2 提高噴煤煤比、置換焦比，從而降低能源成本

鼓風濕分對噴煤的影響也是很明顯的。因為濕分造成風口燃燒溫度降低，直接影響煤粉的燃燒，從而限制了噴煤量的提高。僅從保持理論燃燒溫度不變的因素考慮，濕分每降低1g/m3，煤比要增加1.5～2.23kg/t，可置換焦比1.2～1.8kg/t。

1.3 節約鼓風能耗實現負能除濕

由于高爐除濕鼓風后，鼓風機進口的空氣密度提高，鼓風能力加強，所以在不增產的情況下鼓風的能耗將下降，根據我公司項目實例，保守取下降10%。

1.4 高爐除濕帶來的高爐順行增產效益

高爐除濕鼓風可帶來增產的能力為濕分每降低1g/m3，煉鐵產量可增加0.1%～0.5%。

1.5 提高富氧

除濕每10g/m3可提高富氧1.5%。

綜合歸納如表1所示。

2 高爐脫濕鼓風技術的實現

陽春新鋼鐵高爐鼓風脫濕系統在首秦、萊鋼、衡鋼等項目已應用，經多次改進具有自主知識產權，其優點主要有：（1）采用初冷和螺桿機組深冷聯合制冷，確保鼓風的含濕量能夠降低到6g/m3，從而使鼓風含濕量常年變化量在6～8g/m3之間，年除濕運行時間在7200小時左右，比常規除濕多運行2000小時，真正做到“四季如冬”，最大程度地解決季節對高爐運行的影響；（2）采用公司獨有冷量回收技術，減少運行費用30%以上；（3）多臺機組和螺桿機組配置，變負荷能力寬，備用性好，全年高效運行；（4）除濕機組斷面風速獨家設計值低，總阻力損失低于200Pa，冷凝水分層集水、均流板應用等使除濕效率更高；（5）全自動化控制等確保系統全年連續可靠運轉。

3 經濟效益分析

兩座1250m3高爐除濕設計風量6000m3/min，含濕量運行指標取8g/m3，陽春氣象資料統計如圖1所示：

由此，最保守只計算焦比降低、增加噴煤置換焦比及鼓風能耗降低三項效益如下：（1）焦碳價格按2000元/t計算則年節約31985×0.8×2000=5117萬元；（2）焦碳與煤價差按800元/t，則年節約31985×1.2×800=3070萬元；（3）蒸汽單價120元/t，鼓風機耗量估計85t/h，則年產生85×10%×24×30×11×120=807萬元節能效益，綜合以上年效益8994萬元；（4）本除濕系統年耗能費計算，本系統電費按0.68/度計算，平均負荷按70%，取消選型安全系數1.2，則年耗電費2000kW（總電容）/1.2×60%×24×30×11×0.68=628.32萬元，維保每年100萬元，總動力消耗年費用728.32萬元；（5）年總凈效益8265萬元。

4 工藝描述

分為除濕系統和制冷系統：

第一，除濕系統通過降低空氣溫度，使其達到露點，在冷卻器表面凝結成水排出達到脫濕的目的。同時，利用制冷機的冷卻水進行回熱處理，提高風機進氣溫度。

脫濕過程共分為5個階段，預冷→初冷→深冷→冷回收（一級回熱）→回熱（二級回熱）。

第二，制冷系統分3個循環過程：（1）主機冷媒循環。冷媒（氣態）經壓縮機壓縮成高壓高溫氣體，在冷凝器中凝結成低溫高壓液體，熱量傳遞給冷卻水，經膨脹閥形成低溫低壓液體，在蒸發器中蒸發成低溫低壓氣體，吸收冷凍水或（乙二醇溶液）熱量，低溫低壓氣體進行壓縮機形成循環；（2）冷凝器冷卻水循環。冷媒與冷卻水在冷凝器中進行熱交換，高溫高壓的氣體將熱量傳遞給冷卻水從而凝成低溫高壓的液體，冷卻水經冷卻后再進行入冷凝器形成循環；（3）蒸發器冷凍水循環。冷媒在蒸發器中蒸發，吸收冷凍水（或乙二醉溶液）熱量，降冷凍水溫度，冷凍水經除濕機組吸收熱量后回到蒸發器形成循環。

5 結語

通過以上技術經濟綜合分析可知，對高爐進行脫濕處理，可獲得很可觀的直接經濟效益（增產所帶來的效益）和間接的經濟效益（降低焦比所帶來的效益），而且投資少、見效快，不污染環境。

（責任編輯：蔣建華）