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        高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)在梅鋼公司的應(yīng)用

        2010-04-21 08:14:18梅鋼公司能源環(huán)保部陳海蓉陸愛娟
        上海節(jié)能 2010年7期
        關(guān)鍵詞:焦比鼓風(fēng)爐況

        梅鋼公司能源環(huán)保部 陳海蓉 陸愛娟

        1 脫濕鼓風(fēng)技術(shù)發(fā)展概況

        國際上高爐脫濕鼓風(fēng)早在上世紀(jì)初就有人提出:美國、日本、英國先后在高爐上采用過。加拿大、荷蘭等國的一些高爐也采用脫濕鼓風(fēng),均取得了提高生鐵產(chǎn)量降低焦比的效果。但由于種種原因高爐鼓風(fēng)沒能得到發(fā)展。70年代,由于對節(jié)能的日益重視,高爐脫濕鼓風(fēng)發(fā)展較快,特別是七十年代后期五年間相繼有16套脫濕鼓風(fēng)裝置投產(chǎn)。

        國內(nèi)1985年寶鋼1號高爐投資幾千萬元從日本引進(jìn)了鼓風(fēng)機(jī)吸入側(cè)全冷凍脫濕裝置?,F(xiàn)在寶鋼的四座4000m3高爐的五臺8800m3/min風(fēng)機(jī)均采用脫濕鼓風(fēng)新技術(shù),其低焦比高煤比的生產(chǎn)指標(biāo)及能耗指標(biāo)一直在國內(nèi)乃至國際鋼鐵行業(yè)處于先進(jìn)行列。近些年,高爐脫濕鼓風(fēng)冶煉在國內(nèi)越來越被重視,新建或擬建的大高爐均將脫濕鼓風(fēng)作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,得到重視和普遍應(yīng)用。

        2 高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)

        在高爐煉鐵行業(yè)里有一種共識:脫濕鼓風(fēng)能夠減少高爐風(fēng)口水分分解熱而節(jié)約焦碳,降低焦比。風(fēng)中濕度每減少1g/m3,焦比降低約0.6~0.8kg/t;并且脫濕鼓風(fēng)可提高人爐的干風(fēng)溫度,風(fēng)中濕度每減少1g/m3,進(jìn)入高爐的干風(fēng)有效溫度可提高6℃,進(jìn)而能夠多噴煤粉。

        在沿江地區(qū),冬季和夏季濕分相差約30g/m3左右,年平均濕分變化10g/m3;一天中空氣濕度波動一般為3~6g/m3,濕度的變化對冶煉焦比影響十分明顯,對高爐穩(wěn)定性的干擾更為直接,更不可忽視。因此,鼓風(fēng)含濕量會導(dǎo)致高爐的爐況波動甚至失常,對高爐生產(chǎn)有較大的影響。

        高爐冶煉的黃金季節(jié)是冬季,冬季氣溫低,空氣含濕量低,空氣密度大,鼓風(fēng)水份少,流量大。脫除高爐鼓風(fēng)中的濕分,使鼓風(fēng)濕度降到規(guī)定水平的技術(shù)叫脫濕鼓風(fēng)。隨著高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展,高爐鼓風(fēng)按其含濕量而言,經(jīng)歷了從自然鼓風(fēng)到加濕鼓風(fēng),發(fā)展到現(xiàn)在的脫濕鼓風(fēng)三個階段。大氣溫度與濕量關(guān)系見表1。

        原始的自然鼓風(fēng),一天中隨著溫度的變化,濕度自然變化,高爐爐況隨之變化;第二階段加濕鼓風(fēng),穩(wěn)定的高濕度獲得穩(wěn)定的高爐爐況,但是燃料消耗增加;現(xiàn)在利用脫濕鼓風(fēng)達(dá)到穩(wěn)定爐況,讓鼓風(fēng)在低濕度的穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)入高爐,可以降低焦比,提高煤比,從而獲得綜合經(jīng)濟(jì)效益。

        表1 大氣溫度與濕度關(guān)系

        3 梅鋼自主技術(shù)集成脫濕鼓風(fēng)技術(shù)

        梅鋼公司2號高爐在2004年大修時對高爐噴煤系統(tǒng)進(jìn)行了改造,2005年煤比已經(jīng)大幅度提高,全年達(dá)到140kg/t左右,月度達(dá)到150kg/t水平,較高的鼓風(fēng)水份和較大的長、短周期波動限制了高爐進(jìn)一步接受煤量的能力。每提高10kg/t煤比將降低風(fēng)口前理論燃燒溫度(Tf)20~30℃,因此,大煤比要求足夠Tf值。而鼓風(fēng)每多1g/m3濕份將使Tf降低6℃,或者說每多1%(體積百分比)濕份降低Tf值35℃,不利于煤比提高。自然濕度在晝夜間、季度間的大幅度波動(20~25g/m3)對高爐的冶煉強(qiáng)度穩(wěn)定和熱制度穩(wěn)定都具有明顯的干擾,不利于進(jìn)一步推進(jìn)操作精細(xì)化。夏季比冬季鼓風(fēng)濕份高15g/m3以上,按入爐風(fēng)量2500Nm3/min計算,相當(dāng)于每天多向高爐內(nèi)鼓入水54000kg即54噸,水份在高爐下部分解吸收大量本已欠缺的熱量,且其分解出的H2在高爐上部也不能完全利用,增加了高爐燃耗。

        在借鑒國內(nèi)外大型高爐生產(chǎn)操作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,梅鋼公司自主研制開發(fā)了高爐脫濕鼓風(fēng)系統(tǒng),主要原理是在高爐鼓風(fēng)機(jī)入口前增設(shè)一套高效節(jié)能型脫濕器,風(fēng)量為2600Nm3/min左右,出口溫度2~3℃,以控制高爐鼓風(fēng)濕度不大于10g/m3為目標(biāo),當(dāng)大氣自然濕度高于13g/m3時,啟動脫濕裝置對鼓風(fēng)進(jìn)行脫濕處理,當(dāng)大氣自然濕度低于10g/m3時,停止脫濕,采用自然濕份鼓風(fēng)。

        3.1 脫濕鼓風(fēng)技術(shù)選擇

        高爐脫濕鼓風(fēng)主要有三種方法:吸附法、冷卻法以及吸附和冷卻聯(lián)合法,使用較多的是冷卻法。冷卻法又稱冷凍脫濕法,是將濕空氣通過冷卻器冷卻,使其溫度降至空氣壓力及所含濕量相對應(yīng)的飽和溫度下,將空氣中的水分凝結(jié)而析出。制冷技術(shù)分兩種:電制冷和溴化鋰制冷。電制冷相對耗能較大,制冷速度快;溴化鋰采用低壓蒸汽為主要能源,耗能低。

        梅鋼具有熱電聯(lián)廠的發(fā)電系統(tǒng),擁有非常豐富且可調(diào)節(jié)的低壓蒸汽資源,本著節(jié)能降耗,減排降噪,合理充分利用能源的原則,確定了易安裝、調(diào)節(jié)性能好、技術(shù)成熟的鼓風(fēng)機(jī)吸人側(cè)冷卻的高爐脫濕鼓風(fēng)工藝,脫濕裝置采用雙效蒸汽型溴化鋰吸收式制冷方式制造低溫冷凍水。

        3.2 脫濕鼓風(fēng)工藝流程

        大氣經(jīng)濾風(fēng)室過濾后進(jìn)入高效換熱器(水冷表冷器)進(jìn)行換熱,空氣溫度降至機(jī)器露點(diǎn)后凝成水珠順表冷器滑落至集水槽,設(shè)在表冷器后的除霧器捕集穿透表冷器的水霧,并收集到集水槽,通過除霧器的飽和含濕空氣(對應(yīng)溫度和壓力下的飽和含濕量)進(jìn)入風(fēng)機(jī);表冷器的冷凍水則由溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組提供,具體工藝流程簡圖見圖1。

        3.3 系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定(見表2)

        表2 系統(tǒng)主要參數(shù)

        4 節(jié)能效果分析

        梅鋼脫濕鼓風(fēng)技術(shù)于2008年4月1日建成投用,投運(yùn)以來,系統(tǒng)運(yùn)行正常。以2008年1~3月份為基準(zhǔn)期,4~5月為脫濕鼓風(fēng)試運(yùn)行期,與基準(zhǔn)期相比煤比提高了11.73kg/t,焦比下降了11.27kg/t,燃料能耗略有下降約1.18kgce/t。2008年6月1日正式投用后,試運(yùn)行期和正式投用期與基準(zhǔn)期相比煤比提高了13.46kg/t,能耗降低了1.62kgce/t,具體見表 3。

        根據(jù)南京的氣候狀況,每年脫濕鼓風(fēng)運(yùn)行期六個月左右,以一座高爐產(chǎn)量100萬t計算,全年節(jié)能量為:

        1.62 kgce/t×100萬 t=1600噸標(biāo)煤

        5 結(jié)語

        該技術(shù)實(shí)施后能夠有效減少入爐水分,相對提高風(fēng)口的理論燃燒溫度,改善煤粉在風(fēng)口前的燃燒,提高高爐接受噴吹煤粉能力和煤量,減少爐腹的煤氣量,改善高爐爐況順行,減少燃料消耗,節(jié)能效果明顯。且減少了CO2的排放,社會效益可觀。

        表3 脫濕鼓風(fēng)技術(shù)應(yīng)用效果

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