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        鋼鐵行業(yè)高爐及配套熱風(fēng)爐除濕鼓風(fēng)技改案例

        2015-12-27 07:51:50王偉中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司
        節(jié)能與環(huán)保 2015年10期
        關(guān)鍵詞:含濕量鼓風(fēng)熱風(fēng)爐

        文 // 王偉 中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

        鋼鐵行業(yè)高爐及配套熱風(fēng)爐除濕鼓風(fēng)技改案例

        文 // 王偉 中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

        1 企業(yè)基本情況

        四川德勝集團(tuán)鋼鐵有限公司(以下簡(jiǎn)稱“四川德鋼”)現(xiàn)有主要工藝生產(chǎn)設(shè)備有:66m2燒結(jié)機(jī)2臺(tái),240m2燒結(jié)機(jī)1臺(tái),450m3高爐2座,1250m3高爐1座,80t轉(zhuǎn)爐3座(1座提釩、2座煉鋼)和連續(xù)棒材軋機(jī)2套等。

        至2011年底,四川德鋼已形成年產(chǎn)鋼200萬(wàn)t的綜合能力。2011年實(shí)際產(chǎn)量:生鐵177萬(wàn)t,鋼166萬(wàn)t,鋼材163萬(wàn)t。

        2 項(xiàng)目基本情況

        2.1 項(xiàng)目建設(shè)背景

        鋼鐵企業(yè)煉鋼高爐鼓風(fēng)中的水分含量和風(fēng)溫對(duì)煉鐵工序的燃料消耗和燃料消費(fèi)結(jié)構(gòu)有直接影響;同時(shí),鼓風(fēng)濕度的變化也會(huì)影響高爐煉鐵的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)高爐鼓風(fēng)進(jìn)行脫濕使鼓風(fēng)濕度降低并且不發(fā)生劇烈變動(dòng),是穩(wěn)定高爐運(yùn)行和降低煉鐵能耗的重要技術(shù)手段。同時(shí),高爐鼓風(fēng)除濕技術(shù)的應(yīng)用還可以提高鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量,降低電耗,實(shí)現(xiàn)煉鐵企業(yè)增產(chǎn)增效、節(jié)能減排、降低成本的目標(biāo)。

        2.2 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

        2.2.1 主要建設(shè)內(nèi)容

        單臺(tái)套高爐的鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)除濕設(shè)備制冷站房,全套制冷系統(tǒng),及所有配套設(shè)備。

        2.2.2 項(xiàng)目主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)(表1)

        表1 項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表

        3 當(dāng)?shù)貪穸葪l件

        根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)歷史資料,樂山地區(qū)年平均含濕量為11.2g/kg干空氣,夏季日均含濕量為15~25g/kg干空氣,季節(jié)濕度變化在10~20g/kg干空氣,夏季濕度晝夜變化在5~10g/kg干空氣。這種濕度高并且波動(dòng)大的氣象條件對(duì)穩(wěn)定煉鐵生產(chǎn)和降低燃料消耗產(chǎn)生不利影響。

        4 工藝現(xiàn)狀

        德勝鋼鐵高爐設(shè)計(jì)容量均為1250m3,年平均生產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)在350d左右;高爐配3臺(tái)熱風(fēng)爐,高爐電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)為AV63-14。

        5 技改工藝

        5.1 高爐鼓風(fēng)除濕技術(shù)主要理論依據(jù)

        (1)高爐內(nèi)理論燃燒溫度

        從式中可看出,如果在保持理論溫度不變的情況下,增加Q風(fēng)和減少Q(mào)吸皆可減少Q(mào)碳和Q焦,達(dá)到節(jié)焦的目的,而增加Q風(fēng)和減少Q(mào)吸就是要增加熱風(fēng)溫度和減少空氣和焦煤中的含水量。

        焦碳有與CO2、O2和水蒸氣等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的能力,而水蒸汽在高爐內(nèi)裂解,反應(yīng)吸收了大量的熱量。

        (2)熱風(fēng)爐內(nèi)理論燃燒溫度

        上式中增加QDW、Q空、Q煤減小Q吸和V產(chǎn)皆能提高t理熱。增加QDW就是提高煤氣熱值,混加高熱值煤氣(如轉(zhuǎn)爐或焦?fàn)t煤氣)或?qū)⒏郀t煤氣提高一定比例的純度來提高熱值。增加Q空、Q煤就是提助燃空氣和煤氣的入爐溫度。減小Q吸就是要除去空氣中的含水量;減小V產(chǎn)就是減少CO2和N2的含量,可增加助燃空氣氧含量降低空氣過剩比例系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

        (3)熱風(fēng)爐出口溫度為1200~1250℃。在熱風(fēng)溫度升高后可用噴吹燃料的措施來控制理論燃燒溫度,以保證爐況穩(wěn)定。由于噴吹物加熱、結(jié)晶水分解及碳?xì)浠狭鸦臒幔估碚撊紵郎囟冉档?。由于噴吹燃料還可使間接還原反應(yīng)改善,直接還原反應(yīng)降低,從而節(jié)約焦比。

        圖1 空氣處理過程I-D圖

        5.2 除濕工藝

        目前采用的脫濕方法主要有干法、濕法和冷凝法三種。有時(shí)還可混合采用。

        由于高爐鼓風(fēng)機(jī)是鋼鐵企業(yè)非常重要的設(shè)備,其運(yùn)行在高溫高壓、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下,應(yīng)用干法和濕法進(jìn)行除濕,可能會(huì)將有腐蝕性質(zhì)的吸收劑帶入風(fēng)機(jī),并產(chǎn)生腐蝕等一系列的問題,因此,本項(xiàng)目采用的除濕工藝為冷凝法。

        (1)工藝特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)

        ①采用制冷劑直接蒸發(fā)冷卻空氣,效率高,在運(yùn)行工況不變的情況下,可增加鼓風(fēng)體積流量5%~15%,預(yù)計(jì)可降低鼓風(fēng)機(jī)電耗約5%~15%。

        ②制冷系統(tǒng)采用國(guó)外品牌設(shè)備,微機(jī)控制,技術(shù)成熟、運(yùn)行精確、穩(wěn)定可靠。

        ③脫濕裝置雙層布置,設(shè)備緊湊,管道短,占地少。

        ④從空氣中脫出的冷凝水量,非??捎^。

        ⑤完全清除吸入空氣中殘存灰塵,解決了風(fēng)機(jī)葉片、葉輪磨損問題,出口氣體含塵量1mg/m3。

        (2)除濕效果

        通過圖1可以看出,本項(xiàng)目在采取冷凝法除濕的空氣處理過程中,空氣從室外狀態(tài)O點(diǎn)經(jīng)溴化鋰?yán)錂C(jī)處理到L1點(diǎn),含濕量露點(diǎn)為7g/m3,經(jīng)過電制冷機(jī)除濕到L2點(diǎn),此時(shí)含濕量為5g/m3。除濕系統(tǒng)每年除濕期間(4~11月)平均除濕量為5~8.7g/m3,年出水約為4500~6000m3。

        該方案實(shí)施后高爐運(yùn)行時(shí),高爐鼓風(fēng)冷卻后的空氣溫濕度始終保持恒定,只是制冷量隨著環(huán)境溫濕度的變化在增減。

        6 節(jié)能作用

        在原高爐鼓風(fēng)的過濾器后面增加一套除濕機(jī)組,可將鼓風(fēng)量含濕量穩(wěn)定在5~10g/m3。其節(jié)能作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

        ①降低綜合焦比。當(dāng)鼓風(fēng)含濕量降低時(shí),高爐內(nèi)所需熱量會(huì)減少,從而可以減少焦炭用量。

        ②提高噴煤比。在高爐鼓風(fēng)中,含濕量每減少1g/m3,可提高風(fēng)口理論燃燒溫度5~6℃,這樣可以增加噴煤量,減少焦炭消耗量。

        ③節(jié)約鼓風(fēng)機(jī)電耗。室外空氣經(jīng)過脫濕裝置后溫度降至3~6℃,含濕量從18~25g/m3降至5~10g/m3。進(jìn)入熱風(fēng)爐的空氣質(zhì)量流量減少,在運(yùn)行工況不變的情況下,可增加進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)的體積流量,由此降低鼓風(fēng)機(jī)電耗。

        ④高爐順行增產(chǎn)效益。采用鼓風(fēng)除濕后,可消脫濕度波動(dòng)的影響,從而使?fàn)t況變得穩(wěn)定,塌料、懸料現(xiàn)象大幅度減少,甚至可以消除。

        此外,整個(gè)系統(tǒng)無廢水、廢渣排放,只有平均1.37t/h左右的空氣冷凝水匯集到集水池,需要定時(shí)排放并進(jìn)行計(jì)量。冷凝水是軟水,可不做處理直接進(jìn)入冷卻塔循環(huán),減少冷卻塔補(bǔ)水量;此外,由于該冷凝水的溫度為5℃左右,也可以用于相關(guān)辦公室的空調(diào)冷凍水。

        本項(xiàng)目初冷階段使用的主要能源是余熱蒸汽(最大使用量約為6t/h),因此能源消費(fèi)量并不增加。

        7 節(jié)能量分析

        為了便于進(jìn)行節(jié)能量的比對(duì),本項(xiàng)目只計(jì)算每年除濕系統(tǒng)運(yùn)行期間(4~11月,約5760h),技改前鼓風(fēng)電耗與技改后鼓風(fēng)機(jī)電耗以及由于技改引起的熱風(fēng)爐節(jié)約煤氣、高爐節(jié)約焦炭的能耗。項(xiàng)目技改前后實(shí)際能源消耗詳見表2。項(xiàng)目技改后節(jié)能量見表3。

        本項(xiàng)目高爐設(shè)計(jì)容量為1250m3,單位容量節(jié)能量指標(biāo)為2.92tce/(m3·a)(參考值);總投資2625萬(wàn)元,單位投資節(jié)能量指標(biāo)為1.39tce/(萬(wàn)元·a)。技改后比技改前年節(jié)能3644.79tce、節(jié)能率為30.92%。

        表2 項(xiàng)目實(shí)際能耗表

        表3 項(xiàng)目節(jié)約能源匯總表

        8 結(jié)論

        1250m3煉鋼高爐鼓風(fēng)除濕項(xiàng)目改造實(shí)施后,節(jié)能量達(dá)到3644.79tce/a,節(jié)能率30.92%,單位容量節(jié)能量2.92tce/(m3·a)(參考值),單位投資節(jié)能量1.39tce(萬(wàn)元·a)。在節(jié)約了大量能源的同時(shí),保持了高爐鼓風(fēng)冷卻后空氣溫濕度始終恒定,從而確保高爐的穩(wěn)定運(yùn)行。為其他相似氣候條件下的鋼鐵企業(yè)節(jié)能改造提供一些借鑒。

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