張全，陳姍，謝凱，王寶璐

(中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙 410083)

韶冶鼓風(fēng)爐空氣脫濕系統(tǒng)分析改進(jìn)

張全，陳姍，謝凱，王寶璐

(中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙 410083)

鼓風(fēng)脫濕對冶煉生產(chǎn)具有重要的意義，韶關(guān)冶煉廠針對鼓風(fēng)爐增加了脫濕系統(tǒng)，但運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)該脫濕系統(tǒng)的制冷量不足，影響了脫濕效果。因此，本文結(jié)合冶煉廠自身?xiàng)l件，運(yùn)用廠內(nèi)余熱資源制冷，提出了解決制冷量不足的改進(jìn)方案。

鼓風(fēng)爐;空氣脫濕;含濕量;余熱利用;溴化鋰機(jī)組

1 前言

鼓風(fēng)脫濕對冶煉生產(chǎn)來說具有重要的意義，其不僅能穩(wěn)定爐況，提高入爐干風(fēng)溫度，降低鼓風(fēng)機(jī)功率，還能節(jié)約焦炭，降低焦比，并且減少爐內(nèi)結(jié)瘤，使高爐生產(chǎn)順暢［1］。早在上世紀(jì)初，高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)就有人提出，但由于當(dāng)時(shí)高爐工人操作水平低，這一脫濕技術(shù)沒有發(fā)揮出作用。在現(xiàn)代大量噴煤的高爐上，都已采用鼓風(fēng)脫濕技術(shù)［2］。1985年我國寶鋼從日本引進(jìn)了鼓風(fēng)脫濕技術(shù)，取得了節(jié)能方面的顯著成效，新余鋼鐵公司、韶關(guān)鋼鐵公司于近年內(nèi)也相繼采用這一技術(shù)，獲得了成功的經(jīng)驗(yàn)［3］。

2 韶關(guān)冶煉廠鼓風(fēng)爐脫濕現(xiàn)狀

韶關(guān)市地處廣東省的北部，屬中亞熱帶濕潤型季風(fēng)氣候區(qū)，一年四季均受季風(fēng)影響。地區(qū)雨量充沛，年均降雨1400～2400mm，3－8月為雨季，9－12、1－2月為旱季。鼓風(fēng)氣象條件如表1所示。

表1 鼓風(fēng)氣象條件

由上表可看出，韶關(guān)地區(qū)氣候溫暖，相對濕度大，如果能有效地降低鼓風(fēng)中的含濕量，將給冶煉生產(chǎn)帶來非常積極的意義。

因此，韶關(guān)冶煉廠采用了鼓風(fēng)脫濕的技術(shù)，給鼓風(fēng)爐增加了脫濕系統(tǒng)，屬于冷凝脫濕類型［4］。整個(gè)脫濕系統(tǒng)的核心設(shè)備是脫濕器和制冷機(jī)組。脫濕器本質(zhì)是熱交換器。從冷水冷凍機(jī)出來的冷水經(jīng)冷水泵，進(jìn)入脫濕器的冷卻水與進(jìn)入脫濕器的空氣進(jìn)行熱交換，空氣經(jīng)過降溫脫濕后進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)，而冷水升溫后由冷水泵抽走送入冷凍機(jī)內(nèi)，經(jīng)冷卻后再循環(huán)使用［5］。所選脫濕器的設(shè)計(jì)處理空氣量為60000m3，換熱面積為2200m3。制冷機(jī)組是利用廠內(nèi)多余蒸汽驅(qū)動的溴化鋰機(jī)組，設(shè)計(jì)制冷量為1163kW，冷水機(jī)組出水溫度7℃，回水溫度12℃。

但目前冶煉廠一系統(tǒng)和二系統(tǒng)鼓風(fēng)爐的脫濕裝置共用的是一臺溴化鋰制冷機(jī)組，造成冷量不足，使脫濕器出口空溫偏高，脫濕效果沒有達(dá)到預(yù)期。下表是實(shí)測的一組脫濕參數(shù)。

表2 脫濕參數(shù)

由上表可以看出，脫濕后，出口空溫為12℃，空氣含濕量減少了21g/m3。干空氣比熱為1.303kJ/(m3℃)，水蒸氣平均汽化潛熱為2450.3kJ/kg。故空氣脫濕過程中，空氣釋放顯熱為:

水分凝結(jié)釋放的潛熱為:

故共需要消耗的冷量為:

設(shè)脫濕器換熱效率為95%，則冷水機(jī)組總制冷量要大于2627.31kW，而目前已有的溴機(jī)制冷量僅為1163kW，顯然冷量不足。

3 利用余熱資源制冷進(jìn)行鼓風(fēng)脫濕

根據(jù)國標(biāo)GB/T1028－2000，余熱是指以環(huán)境溫度為基準(zhǔn)，被考察體系排出的熱載體可釋放的熱，余熱資源是指技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可利用的余熱，有其規(guī)定的等級及余熱載體下限溫度［6］。韶冶存在大量的余熱資源，若可以利用起來驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機(jī)組，鼓風(fēng)脫濕面臨制冷量偏小的問題有望得到緩解。下面以二系統(tǒng)熱風(fēng)爐余熱為例。

二系統(tǒng)熱風(fēng)爐的排煙溫度為280℃，根據(jù)國標(biāo)GB/T1028－2000規(guī)定，此余熱資源屬于二類余熱資源，應(yīng)盡快回收利用，煙氣作為余熱載體，其下限溫度為180℃［7］。二系統(tǒng)熱風(fēng)爐煙氣余熱計(jì)算如表3所示。

表3 二系統(tǒng)熱風(fēng)爐余熱測算

而二系統(tǒng)熱風(fēng)爐煙氣流量為33851 m3/h，則二系統(tǒng)熱風(fēng)爐余熱資源總量為:

而利用這些余熱解決脫濕系統(tǒng)冷量不足的方案可有以下兩種:

方案一，新增一臺蒸汽型溴化鋰機(jī)組，利用煙氣余熱鍋爐產(chǎn)出蒸汽，再用蒸汽驅(qū)動溴化鋰機(jī)組制冷。這種余熱制冷方式首先要通過余熱鍋爐將煙氣余熱轉(zhuǎn)化為高溫高壓的蒸汽，利用廠內(nèi)四通八達(dá)的蒸汽管網(wǎng)，輸送到溴化鋰制冷機(jī)組。新增主要設(shè)備為余熱鍋爐、溴化鋰制冷機(jī)組。余熱鍋爐可以采用熱管式余熱鍋爐和低溫余熱鍋爐等形式，溴化鋰制冷機(jī)組采用蒸汽型雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的定型產(chǎn)品，冷水出口溫度7℃，進(jìn)水溫度12℃，電耗11kW，制冷量為1396kW(即120×104kcal/h)［8］。

方案二，新增一臺直接用高溫?zé)煔怛?qū)動的溴化鋰制冷機(jī)組。但此類溴化鋰制冷機(jī)組還沒有定型產(chǎn)品，可借鑒直燃式溴化鋰機(jī)組，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況聯(lián)系相關(guān)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)。機(jī)組可以采用三效溴化鋰機(jī)組，制冷量將達(dá)到2350kW(即202×104kcal/h)，制冷量較蒸汽雙效溴化鋰大幅度提高，但是冷水機(jī)組的投資也相應(yīng)增大，按照每千瓦制冷量0.15萬元計(jì)算，三效機(jī)組設(shè)備投資為352萬元，而雙效機(jī)組設(shè)備投資為184萬元，但雙效機(jī)組還要相應(yīng)增加其他設(shè)備。兩方案的比較結(jié)果如表4所示。

表4 二系統(tǒng)熱風(fēng)爐余熱資源用于溴機(jī)制冷的方案比較

通過對比可知，兩方案投資費(fèi)用相差不大，但方案二的制冷量明顯大過方案一，因此，改造原脫濕系統(tǒng)可采用方案二，來解決現(xiàn)有鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)面臨的冷量不足的問題。

4 結(jié)論

鼓風(fēng)脫濕對冶煉生產(chǎn)具有重要的意義，韶關(guān)冶煉廠采用了這一技術(shù)，但運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)脫濕系統(tǒng)的制冷量不足，而利用廠內(nèi)余熱資源制冷，增加一臺溴機(jī)的辦法可以解決這一問題，建議采用文中的方案二，即增加一臺直接用高溫?zé)煔怛?qū)動的溴化鋰機(jī)組。

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The Analysis and Improvement of ISP Furnace Air Dehumidifying System in Shao Guan Smelter

ZHANG Quan，CHEN Shan，XIE Kai，WANG Bao－lu

(School of Energy Science and Engineering，Central South University，Changsha，China 410083)

Air dehumidifying technology is of great significance to smelting production.Shao Guan smelter increased a dehumidifying system for the ISP furnace，however，during the operation，it is found that the cool capacity of the system is insufficient，which affect the dehumidifying effect.As a result，we considered the conditions of the smelter，using afterheat resource to solution the problem.

blast furnace;air dehumidifying;moisture content;afterheat resource;Lithium bromide units

TF806.21

B

1009－3842(2011)01－0023－02

2010－11－23

張全(1962－)，男，湖南常德人，教授，從事新能源應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā)和利用，E－mail:zhqcs333@163.com