高炉鼓风脱湿技术方案的研究（杨永斌《湖南冶金》2004.4）.pdf

第 3 2 卷第 4 期 2 0 0 4年 7月 湖南冶金 HUNAN M ETALLURGY Vo 1 ． 3 2 NO ． 4 J u l y 2 0 0 4 高炉鼓风脱湿技术方案的研究 杨 永 斌 湘潭钢铁集团有限公司，湖南 湘潭4 1 1 1 0 1 摘 要 介绍了湘钢高炉鼓风脱湿的重要性和必要性， 并针对湘钢的特点设定了独特的技术方案， 该 方案的实施将产生较大的经济效益。 关键 词 高炉f鼓风脱湿f工艺方案 中图分类号T F 5 3 8 ． 4 文献标识码 A 文章编号1 0 0 5 --6 0 8 4 2 0 0 4 o 4 0 0 1 7 一o 4 THE RES EARCH FoR THE TECHNoLoGY S CHEM E oF AI R BLoW FoR REM oVI N G M oI S TURE AT BLAS T FURNACE YANG Yo n gb i n Xi a n g t a n I r o n＆s t e e l G r o u p C o ．L t d ． ， Xi a n g t a n 4 1 1 1 0 1 ， C h i n a ABS TRACT Th e i mp o r t a n c e a n d n e c e s s i t y o f a i r b l o w f o r r e mo v i n g mo i s t u r e a t Xi a n g g a n g ’ S B l a s t Fu r n a c e h a v e b e e n i n t r o d u c e d ． An d t h e a r t i c l e s h o ws u s i n g t h e p a r t i c u l a r t e c hn o l o g y s c h e me o b t a i n e d g r e a t e c o n o mi c e f f e c t s ． KEY W ORDSBl a s t F ur n a c e ；a i r b l o w f o r r e mo v i n g mo i s t u r e；t e c h n o l o g y s c h e me 1 前 言 高炉鼓风中的湿分含量直接影响到风口前理 论燃烧温度，大气湿度增加时， ． 将增加炉内的热 量消耗。大气湿度波动时也会引起高炉热制度的 不稳定 ，势必引起炉况的波动，破坏炉况的稳定 运行 ， 影响高炉各项技术指标的改善。 近年来， 随 着高炉冶炼技术以及喷吹煤粉技术的发展 ，高炉 鼓风脱湿发挥了越来越大的作用[ 1 ] 。 高炉脱湿早在上世纪初就有人提出，美国于 1 9 0 4 年、日本于 1 9 1 5 年、英国于 1 9 2 7 年先后在 高炉上采用过 ， 但由于当时高炉工人操作水平低， 没有发挥出作用。 上世纪 7 O 年代 ， 由于对节能的 重视， 全球相继有 1 7 套脱湿装置投产 ， 鼓风脱湿 技术得到长足的发展。 1 9 8 5年我国宝钢从 日本引进了鼓风脱湿技 术 ， 取得了节能方面的显著成效， 新余钢铁公司、 韶关钢铁公司于近年内也相继投产，取得了成功 的先例 。 2 鼓风脱湿的经验及效果 高炉鼓风进行脱湿 ，较大程度地去除了冷风 中的水分和降低了含湿量，是高炉节能增产的三 大手段之一 ，主要效果如下 1 冷风 鼓风压缩机出口风 中的含湿量每 降低 I g ／ Nm ， 热风炉加热的风温约提高 6℃， 可 收稿 日期 { 2 o 0 4 一O 4 一O 1 作者简介 杨永斌 1 9 6 2 一 ，男，工程师，主要从事热电厂生产技术及设备管理工作． 维普资讯 1 8 潮南冶金 V0 1 ． 3 2 No ． 4 提高燃烧带温度 9℃，即可多喷煤粉约 1 7 k g ／ t 铁，随之可降低焦比 0 ． 8 - - ． 1 ． 0 k g ／ t 铁。 2 冷风中的含湿量稳定在较低数值，高炉 生产的稳定性增加而增产 。 3 鼓风机吸人侧全冷冻方式脱湿 ，夏季可 一 定幅度的增加风量。 4 风机吸人侧去除了大部分的水蒸汽，在 高炉需要同等量的干空气 氧气的情况下，风 机的功率消耗有所下降 ，可以部分弥补因设置冷 冻脱湿装置而增加的功率消耗。 3 湘钢高炉鼓风脱湿的必要性 湘潭地区属湿度偏高的地域 ，鼓风气象条件 如表 1所示 。 表 1 鼓风 气象条件 湘潭地区大约每年有 9 个多月的时间平均湿 度都在 1 8 g ／ Nm。 以上， 湿度相当高， 如果能有效 地降低鼓风中的含湿量，将给炼铁生产带来非常 积极的意义和良好的效益。 4 湘钢鼓风脱湿方案的设定 结合湘钢热电厂 1 、 2 高炉鼓风机 轴流压 缩机和能源结构的具体情况，提出了鼓风脱湿 的初步设计方案。 4 ． 1 方案的设计特点 该方案的独特之处是气温愈高、空气含湿 量愈大的季节 ，正好是公司蒸汽富余的季节 ，采 用的低压蒸汽 发电抽汽及汽源为能源的双效 吸收式制冷技术承担 7 5 的冷冻脱湿所需负荷 ， 可大幅度地提高能源转换效率， 降低运行费用 ， 减 少公司外购电力 特别是夏季 ， 因而经济效益显 著 引。 4 ． 2 全 静叶调 节轴 流压缩机 机前全 冷冻 脱湿 工 艺设计方案 4 ． 2 ． 1 设计参数 脱湿期按年 9 个月考虑 按一台鼓风机提出， 1 、2 风机参数设计相同 ，具体参数见表 2 。 表 2 脱湿参数 注 夏季平均最高和脱湿期平均鼓风量均按 2 3 0 0 干 N m。 计算。 维普资讯 2 0 0 4 年第 4期 杨永斌 高炉鼓风脱湿技术方案的研究 1 9 4 ． 2 ． 2 主要设备选择 按平均最高负荷选择 1 蒸汽双效吸收式制冷机组 。具有厂家 ‘ 专家电话联网监控系统 ， 使用寿命 2 0年， 保温 保冷。设备参数如下 额定制冷量 3 5 0 0 k W 冷冻水出口温度 4℃ 蒸汽压力0 ． 7 8 M P a 蒸汽温度 ≯1 8 5℃ 平均耗量 2 ． 1 t ／ h 最大耗量 温度最高月份 4 ． 5 t ／ h 冷冻水量 平均／ 最大 2 0 0 ／ 4 5 0 t ／ h 冷却水量 平均／ 最大 3 5 0 ／ 6 0 0 t ／ h 冷却温度 ≤3 4℃ 配套冷冻水泵 Q一4 0 0 m。 ／ h ， H一3 2 m， N 5 5 k W 另外 ， 蒸汽冷凝 回水温度约 8 5℃， 可全部就 近回收进疏水箱至除氧器 ，因而可以降低蒸汽成 本费用约 2 O 。 2 冷水冷却器形式。百叶窗式翅片，内螺 纹紫铜管 。 冷却面积 。 为 7 5 0 0 m ， 进 口水温 t 。 为 5℃，出口水温 ￡ 2 为 1 2℃。 3 系统设置所包含的流体介质各段的温 度、 湿度、 压差等参数的自动检测， 电脑监控、自 动和手动调节装备 。 4 其他附件 ，如阀门、管路等。 5 1 风机性能影响分析 1 高炉风机为全静叶可调轴流压缩机，生产 运行一般保持在 出口风压约 2 9 0 k P a ， 风量 2 3 5 0 Nm。 ／ mi n左右。从性能参数和实际工况看 ， 风机 都有一定程度的富余量。 风机吸入压力范围 1 0 1 ． 8 1 ～9 8 ． 9 8 k P a 之 差可达 3 k P a ， 过滤装置， 局部阻损约为 0 ． 6 ～1 ． 0 k P a ，脱湿装置的阻损 0 ． 8 k P a ，总阻损最大 1 ． 8 k P a 2 k P a ，因此 ，对风机的安全生产不会带来 影响，而且，在脱湿过程中，空气得到进一步过 滤除尘 ，对风机有益 。 风机功率消耗入口增加脱湿装置，阻力增 加约 0 ． 8 P a ，按 2 3 0 0 Nm。 ／ m i n的风量计算 ， 功 率消耗要增加约 3 8 k W；由于脱湿，吸入风量中 平均去除了约 1 0 g ／ N m。 的水分，减少了 2 3 0 0 N m。 ／ rai n中水蒸汽的压缩功 6 0 k W 以上； 根据空 气压缩技术知道，压缩机的压缩功与进气温度 K成正比，温度下降，压缩功减小，虽然由于 冷却器的阻损使压缩 比略有增加，但温降引起的 压缩功的减小显著得多。对风机来说 ，脱湿降温 后风机在同样的风量 干 、 压缩 比下消耗功率的 减少可以抵消脱湿耗能的 2 O “5 0 ， 宝钢和新 余钢厂高炉风机脱湿装置运行即是如此。 6 经济效益分析 6 ． 1 设备投资概算 投资按一台风机计算蒸汽双效吸收式制冷 机 厂家电话联网监控系统、 技术服务费 2 3 5 万 元， 冷却器、 除雾器 包括技术服务费9 8万元， 阀门、水泵、仪表、管路等 2 O 万元 ，土建、设备 安装、 ‘ 测调试等 1 5 万元，总计 3 6 8 万元 。 6 ． 2 运行 费用 运行费用按每年 9 个月 6 4 8 0工作时平均消 耗计算 ，结果见表 3 。 表 3 运行费用 维普资讯 2 0 湖南冶金 Vo 1 ． 3 2 No ． 4 6 ． 3 生产节能效益 不计脱湿稳湿带来的增产及多喷煤粉的效 益， 仅考虑降低焦炭消耗， 则年节焦为 0 ． 8 ／ 1 0 0 0 1 1 ． 4 6 7 ． 5 ----0 ． 6 1 5 6 万 t ；按焦炭市场价 9 0 0 元／ t 焦计 ，可年创效益 9 0 0 元／ t 0 ． 6 1 5 6万 t ---- 5 5 4万元 。 6 ． 4 净效益 年净效益 一年生产效益一年运行费用 5 5 4 万元 一1 2 6万元 4 2 8万元 。 6 ． 5 项 目投资回收期 项 目投资 回收期 一项 目投资／ 年净效 益 3 6 8 ／ 4 2 8 0 ． 8 6年 ----1 1个月 。 r} 结 论 1 对湘潭这样湿度很高的地区，进行高炉 鼓风脱湿是非常必要的，对高炉稳定炉况 ，降焦 节能具有积极的意义。 2 利用湘钢夏季蒸汽富余的特点，设计采 用以低压蒸汽为能源的双效吸收式制冷技术承担 7 5 冷冻脱湿所需负荷 ， 可大幅度提高能源转换 效率，降低运行费用。 3 采用全静叶调节轴流压缩机机前全冷冻 脱湿工艺 ，设计参数及平面布置合理 。 4 采用吸入式全冷冻脱湿鼓风方案对风机 的安全生产不会带来影响。 5 采用脱湿鼓风技术年净效益达 4 2 8 万元 ， 一 年内即可收回投资 。 参考文献 [ 1 ] 任贵义主编 ． 炼铁学上册 [ M3． 北京 冶金工业出 版社 ，2 0 0 3 ． 3 3 7 ． [ 2 ] 高田秋一著 ． 吸收式制冷机 [ M]． 北京 机械工业 出 版社 ，1 9 8 7 ． 上接第 1 2页 都远高于发达国家的平均水平 ，钢铁产品品种和 质量上的差距则更大。 存在这种差距的原因之一， 就是我 国炼钢工艺技术 的总体水平还比较落后， 其中铁水预处理环节尤为薄弱 ，绝大多数地方企 业还没有铁水预处理装置 。有关技术经济分析表 明， 铁水预处理乃是实现经济炼钢的必要前提。 为 此，发达国家的钢厂都在大力开发和应用铁水预 处理技术，一些厂家早已实现了 1 0 0 使用预处 理铁水炼钢的生产方式，从而有效地降低了生产 成本和提高了品种质量。因此 ，各级领导必须要 清醒认识铁水预处理的必要性和迫切性，因地制 宜地大力推广应用铁水预处理技术 ，特别是铁水 脱硫预处理技术。这样才能使我国钢铁产品在满 足国民经济发展要求的同时，并能在国际市场上 的竞争立于不败之地。 参考文献 [ 1 ] 叶树峰， 等 ．铁水连续脱硫技术评析 [ J ]．炼钢， 1 9 9 9， 1 1 1 4 8 ． [ 2 ] 张荣生 ．钢铁生产 中的脱硫 [ M]． 北京 冶金工业 出版社 ，1 9 9 6 ． [ 3 ] 蒋 国昌．纯净钢与二次精炼 [ M]． 上海 上海科学 技术出版社 ，1 9 9 6 ． [ 4 ] 徐 日瑶 ． 有色金属提取手册 [ Z ]． 北京冶金工业 出版社 ，1 9 9 2 ． [ 5 ] 万光德 ，张盖楚 ． 金属镁在铁水炉外脱硫中的应用 [ J ]． 炼钢 ，1 9 9 9 ， 7 3 5 ． [ 6 ] 戴云阁， 李文秀， 龙腾春 ． 现代转炉炼钢 [ M]． 沈 阳东北大学出版社 ，1 9 9 2 ． 1 2 ． [ 7 ] 欧阳守忠 ． 铁水脱硫预处理及其有关技术的新发展 D]．炼钢 ，1 9 9 5 ，1 1 6 6 1 6 5 ． 维普资讯