鄂州2600m3高炉鼓风脱湿工艺设计与节能分析

朱立文,文晶晶

(1.鄂州职业大学 学报编辑部,湖北 鄂州 436099; 2.武钢集团 鄂钢公司,湖北 鄂州 436002)

0 引言

高炉炼铁鼓风脱湿具有降低焦比、增加喷煤量、增加风量、降低鼓风机功率和二次除尘的作用.随着钢铁工业的发展,高炉冶炼日益重视节能降耗、增产稳产,脱湿鼓风等相关技术得到应用并取得了良好的经济效益.炼铁高炉鼓风脱湿技术市场需求分布广泛,除东北、西北少数气候非常干燥的省份之外,中国大部分省份的钢铁企业都适合采用鼓风脱湿技术[1]59-61.

鄂州钢铁企业依据自身特点和生产现状,本着节能降耗、合理利用能源的原则,采用溴化锂脱湿工艺对高炉进行鼓风脱湿技术改造.

1 鄂州2 600m3高炉鼓风脱湿工艺的设计

1.1 主要设计参数

根据鄂州当地高炉实际运行和年平均温度为17.3℃,最冷月份平均温度为4.6℃,最热月份平均温度为29.7℃.在每年的12个月份中,从11月到次年3月,平均温度在13℃以下,相对湿度虽然在67%到80%之间的气象条件,由于温度相对较低,所以在鼓风脱湿设计时不做脱湿期考虑.但系统设计考虑了在该段时期内,仍可运行脱湿鼓风装置.因此,设计将从11月到3月作为非脱湿期,因而设计确定脱湿期为每年的4月到10月.

鄂州地区4月到10月份的平均温度为23.8℃,平均相对湿度为74.9%.脱湿机进口温度和湿度按照最热月最高温度35.1℃、平均相对湿度74.9%、出口温度10℃的条件来确定.

在此前提下,2 600m3高炉鼓风脱湿系统鼓风量306 000 m3/h,脱湿期的大部分时间里空气最低温度会在16℃之上、相对湿度70%以上,即含湿量会高于10g/m3.主要设计参数见表1.

表1 主要设计参数

1.2 鼓风脱湿工艺流程设计[2]62-65

考虑到鄂州当地特点,为达到最佳的脱湿效果,采用溴化锂冷机提供冷冻水,采用7℃的冷冻水对空气进行预冷却和预脱湿,使空气温度降低到空气含湿量相对应的饱和温度以下,湿空气中的多余饱和水凝结而析出,水分再经过除水器排出,从而使空气中含水量降低,根据实际气象条件,最终达到10.0±0.5g/Nm3的湿度要求,处理后的空气经过脱湿箱后由鼓风机加压后再送入热风炉.

脱湿改造后高炉鼓风工艺流程如图1.

图1 脱湿改造后高炉鼓风工艺流程图

利用0.4～0.8MPa饱和蒸汽,通过吸收式溴化锂制冷机组将水处理到6～12℃的冷冻水,冷冻水再通过组合式空调机组初冷段中的2组表冷器对空气进行预冷却和预脱湿,将空气的参数从下图的O点处理到L1点.空气处理过程I-D图如下图2.

图2 空气处理过程I-D图

2 控制系统设计

整个系统由监控层和现场控制层组成.通过工业现场高速数据通讯将该系统连接起来,完成整个系统工艺过程的数据采集、监控及管理.

2.1 工艺冷冻水控制

通过对系统冷冻水供回水总管路上温度的实时采集,综合当前机组的运行状态以及温度的变化趋势来保证系统在满足工艺需求情况下的节能运行.冷冻机组根据系统设定,自动调整负载,使其在最佳节能状态下运行.

2.2 工艺冷却水控制

通过对系统冷却水供回水温度的实时采集,综合当前机组运行状态,系统自动控制冷却塔的开启台数,使系统在需求状况下节能运行.

2.3 工艺补水系统控制

通过对系统压力及水量的实时监测,系统自动进行补水.

2.4 工艺冷凝水再利用控制

系统根据对冷凝水箱内液位实时监控,当水位达到设定点时系统自动启动潜水泵将低温冷凝水打入空调水箱内,再由空调水箱循环泵将水打到站房内风机盘管,达到对室内降温效果,当空调水箱内水位高于设定值时,系统自动启动空调水箱内冷凝水提升泵将多余冷凝水注入冷却水系统.

2.5 系统集成

通过专用的通讯接口模块将4台冷水机组集成到控制系统中,通过上位机界面全面了解冷水机组的内部参数.

3 节能分析

3.1 节能对比指标[3]17-20

在表2节能效益计算中,每1m3鼓风降低1g含水量,可降低入炉焦比2.2kg,增加喷煤比2kg.

表2 节能对比指标

3.2 脱湿机组能源介质消耗

脱湿机组能源介质消耗如表3.

表3 脱湿机组能源介质消耗

3.3 节能效益与经济效益

2 600m3高炉鼓风脱湿系统按脱湿期(4～10月)基准产量147万吨,高炉鼓风量 306 000 m3/h,高炉汽轮机汽耗110 t/h,降低鼓风含水量每克降低入炉焦比2.2 kg/t铁(含提高煤比置换的入炉焦比),脱湿期内每年可得到净节能效益2 000万元以上,经济效益十分显著.此工程仅为溴化锂脱湿,如进行深度螺杆脱湿,脱湿深度增加,脱湿量更大,效益会更加明显.

4 结语

目前,全国生铁、钢材价格波动,钢铁企业的利润空间在缩小,市场竞争力需要进一步提高.高炉炼铁企业应当加大节能降耗、降低生产成本工作的力度.从以上分析可以看出,对于高炉而言,鼓风脱湿系统不是“雪中送炭”,而是“锦上添花”.在我国湿度大的南方地区采用脱湿鼓风,提高干风温度,从而能够增加喷煤量、降低焦比、提高喷煤量,稳定炉况,其他地区也可考虑脱湿鼓风.因此,在能源日益紧张的今天,高炉鼓风脱湿系统是有重要意义的.

参考文献：

[1] 陈道海,顾厚淳.鼓风脱湿与高炉稳定运行[J].冶金动力,2008(1).

[2] 邓 航.高炉脱湿技术及其在马钢的应用及发展[J].冶金动力,2009(4).

[3] 杨永斌.高炉鼓风脱湿技术方案的研究[J].湖南冶金,2004(4).