高炉鼓风除湿方案

一、前言钢铁工业是国民经济的基础工业，钢铁产品在各类原材料中用途最广泛。

当今世界的文化和经济的发展与钢铁生产有着非常密切的关系，它对国家工业化和国防现代化具有举足轻重的作用。

20世纪90年代以来，我国炼铁工业取得了巨大的成绩，生产指导思想也逐步由过去的重产量、抓速度，转变为重质量、抓品种、节能降耗、提高经济效益。

而鼓风脱湿技术的应用，就可以在一定程度上提高高炉运行的经济性和稳定性。

二、鼓风脱湿2.1鼓风湿度对高炉冶炼的影响高炉冶炼过程中，高炉鼓风是不可或缺的一个重要环节，而进入高炉的鼓风中总是含有一定的水分，其中的含湿量是与当地气候密切相关的，并且随着季节的变化是不断波动的。

当空气通过鼓风机送向高炉时，也同样将水蒸气送入高炉，所含的水分在高炉风口前发生化学反应而吸热（H2O=H2+0.5O2-2580*4.1868 kg/m3水），对炉缸燃料燃烧产生影响，主要表现在以下几方面：（1）燃料中1千克碳消耗的风量略有减少，形成的煤气量也略有减少；（2）燃烧1千克碳形成的煤气中CO、H2的浓度增加，N2浓度降低；（3）燃烧达到的理论燃烧温度降低；（4）风口前的燃烧带有所扩大，会使炉缸中心延伸。

同时，由于鼓风湿度是不断变化的，会引起风口前火焰温度的波动，也会对炉况顺行产生影响。

因此，为了消除上述的不利影响，在冶炼过程中就必须进行热风补偿，这样必然会增加能源消耗。

当鼓风中含水1g/m3，其分解热由热风热量补偿时，根据热平衡可得：1*0.335*t补=2580*22.4/1800得t补=9℃即在1m3风中含水1g时，为补偿其分解热，应提高风温9℃。

但是考虑到水蒸汽分解出的H2，在高炉内上升过程中又进行还原变成水，又放出相当于3℃风温的热量，故当风中含水1g/m3时以相当于6℃风温的热量来进行补偿。

2.2鼓风脱湿对高炉冶炼的影响。

对鼓风进行脱湿处理后，空气含湿量相对稳定（如图1所示），不必在进行不必要的风温补偿，在其它冶炼条件不变的情况下，也就相当于提高了干风风温。

高炉鼓风机除湿原理
高炉鼓风机是高炉生产中的关键设备,它为高炉提供所需的热风。

然而,空气中含有一定量的水分,如果不经除湿处理就直接送入高炉,会对熔炼过程产生不利影响。

因此,采用专门的除湿装置对高炉鼓风机的进风进行除湿处理十分必要。

高炉鼓风机除湿原理主要利用了吸附和冷凝两种方式:
1. 吸附除湿
吸附除湿是利用一些多孔性材料(如硅胶、活性铝氧化物等)对水分子具有很强的吸附能力来实现除湿的。

当潮湿空气通过吸附剂层时,水分子会被吸附在吸附剂的内表面上,从而达到除湿的目的。

2. 冷凝除湿
冷凝除湿是利用空气在降温过程中相对湿度升高,当达到饱和时,过剩的水分就会凝结成小液珠从空气中分离出来。

通常采用制冷剂对空气进行冷却,当温度降至露点以下时,水分就会从空气中凝结出来,实现除湿。

在实际应用中,高炉鼓风机除湿装置通常是将上述两种原理有机结合,先采用吸附除湿预处理,然后再利用冷凝除湿进一步脱除剩余水分,从而获得理想的除湿效果。

除湿后的干燥空气被高炉鼓风机压缩并加热,最终形成高温热风送入高炉炉腹。

《高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺规范》编制说明一、工作简介1、任务来源根据工信部工信厅科[2010]74号“关于印发2010年第一批行业标准制修订计划的通知”要求，由全国钢铁标准化技术委员会全面负责组织和协调，由马鞍山钢铁股份有限公司和冶金工业信息标准研究院负责起草《高炉鼓风机前冷冻脱湿工艺规范（计划号2010-2469T-YB）》行业标准。

2、工作过程2.1开展的阶段工作立项批准后，成立标准工作组，组织专家走访有关生产、设计、使用、施工等单位，了解国内高炉鼓风机前冷冻脱湿技术的应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，为制定标准打下基础。

2010年元月至2010年6月底开展国内外调研和收集工作；2010年7月15日召开标准工作组第一次工作会，并确定工作分工。

2011年5月开展标准征求意见稿，发送有关单位、并在网上征集意见。

2011年月收集标准征集意见并汇总，对标准意见处理提出标准送审稿。

2.2国内外情况调研高炉脱湿鼓风国外的高炉在二十世纪初就采用过，但由于当时高炉的操作水平较低，焦煤等燃料来源容易、价格低廉，加上脱湿设备投资较高，高炉脱湿鼓风没有得到发展。

上世纪70年代，由于对节能的日益重视，高炉脱湿鼓风技术发展较快，特别是从1974年广烟4号高炉投入脱湿鼓风装置并取得成功以来，其后五年间相继有16套脱湿装置投产。

这对推动脱湿鼓风技术的发展和应用，起到了重大的作用。

我国1920年在汉阳高炉、1956年在鞍钢采用过脱湿鼓风，因受当时技术限制未被推广。

1985年，宝钢1号高炉从日本引进了鼓风机吸入侧全冷冻脱湿装置，标志着脱湿鼓风技术在国内的大规模应用、推广的开始。

目前，国内应用空气脱湿技术的钢铁企业有上海宝钢、江西新钢、广东韶钢、湖南湘钢、安徽马钢等。

在本标准的制定过程中，在对脱湿鼓风技术在国内不同高炉的实际应用情况进行充分研究的基础上，综合考虑了高炉的产品、炉型特点，以及应用技术的限制条件（投资、生产用地等），并按照国家节能减排政策，吸取了国内外在此方面研究的最新成果，于2010年10月形成了初稿。

天津荣程联合钢铁集团有限公司高炉脱湿鼓风节能项目初步方案设计实施单位：北京硕人海泰能源科技有限公司技术研发伙伴：清华大学航空航天学院工程热物理所时间: 二零一四年四月保密声明本文件所述的资料为商业机密，在法律上于任何时候皆可拒绝公开。

它的泄露将为提供同类服务的竞争者或其它公司带来利益。

本文件内所包含的知识产权与节能技术、商业模式及其思想、概念和方法，除供天津荣程联合钢铁集团有限公司内部使用之外，不可使用或向外发布本文件内所述的任何资料。

在未得到北京硕人海泰能源科技有限公司的书面同意之前，不可将本文件作任何方式的复制和传播。

北京硕人海泰能源科技有限公司目录1.项目概述及节能原理 ................................................................................................... - 4 -1.1项目概述................................................................................................................... - 4 -1.2节能原理................................................................................................................... - 5 -1.2.1鼓风湿分对高炉冶炼的影响........................................................................ - 5 -1.2.2节焦原理........................................................................................................ - 5 -1.2.3增煤原理........................................................................................................ - 6 -1.2.4顺行增产........................................................................................................ - 6 -2.天津荣钢高炉鼓风除湿方案.............................................................................................. - 6 -2.1制冷........................................................................................................................... - 7 -2.1.1制冷方式........................................................................................................ - 7 -2.1.2制冷设计........................................................................................................ - 8 -2.1.3 除湿系统及配套方式................................................................................... - 9 -2.2除湿机组................................................................................................................... - 9 -2.2.1位置................................................................................................................ - 9 -2.2.2除湿机组设计参数........................................................................................ - 9 -3.外部条件（预估）.............................................................................................................. - 9 -3.1蒸汽需求................................................................................................................... - 9 -3.2电气需求................................................................................................................. - 10 -3.3冷却水需求............................................................................................................. - 10 -4.经济效益估算.................................................................................................................... - 10 -4.1计算依据................................................................................................................. - 10 -4.2 效益预测................................................................................................................ - 11 -5.项目建设及项目投资回收期............................................................................................ - 11 -5.1项目建设周期......................................................................................................... - 11 -5.2设备......................................................................................................................... - 12 -5.3项目投资及静态回收期......................................................................................... - 13 -6.小结.................................................................................................................................... - 14 -附件1北京硕人海泰能源科技有限公司简介................................................................... - 15 -附件2 公司业绩表.............................................................................................................. - 15 -1.项目概述及节能原理1.1项目概述天津荣程联合钢铁集团有限公司（简称荣钢）是以钢铁为主业，兼营物流贸易、资源开发等为一体的大型联合企业。

重庆钢铁4# 高炉脱湿方案研究及应用摘要：脱湿鼓风技术对稳定高炉炉况及提升高炉效能的优点使其在高炉系统得到广泛应用。

本文对目前国内常用的螺杆式电制冷技术、蒸汽式溴化锂技术、离心式电制冷技术进行了对比研究，并结合各项技术在重庆钢铁4#高炉的应用特性，最终确定采用综合更优的螺杆式电制冷机组脱湿方案，实现稳定高炉炉况，降低运行成本的目的。

其新技术的研究方法及应用实践的方式值得推广。

关键词：脱湿鼓风；稳定炉况；一段式能量回收；三段换热能量回收；双模脱湿一、前言目前采用的除湿方法主要有干法、湿法和冷凝法三种，同时还可以采用混合方式。

而我国常用的高炉脱湿技术按设备技术的不同有螺杆式电制冷技术、蒸汽式溴化锂技术、离心式电制冷技术，这三种设备技术在国内高炉脱湿中都有广泛应用，且节焦、增产的节能效果明显。

更重要的是，脱湿鼓风在一定程度上对稳定炉况可起到积极作用，因此，结合高炉实际情况，针对不同设备技术进行比对研究显得非常有必要。

二、重庆钢铁4#高炉的现状及需求重庆钢铁4#高炉设计高炉容量为1750m³，年产生铁150万吨。

配套建设的风机型号为AV71-14 风机，按公司要求重庆钢铁4#高炉年产190万吨铁的新目标（利用系数由2.7t/d.m3提升至3.5t/d.m3），配套风机目前额定风量难以满足重庆钢铁4#高炉升级改造后的冶炼强度需求，新建风机站成本太高（在不影响生产的前提下，无合适的建设位置，且需新购配套设备，淘汰现有设备）；采用大风机供小高炉的生产方式又存在风量、风压难平衡的安全隐患，鼓风系统需要根据高炉冶炼需求频繁的进行生产调节，系统生产矛盾大、隐患多。

因此在现有的生产环境及设施条件下，对高炉现状进行分析后，选用更适用于重庆钢铁4#高炉生产规划需求、改造成本低，建设周期短、技术成熟的脱湿鼓风技术成为消除重庆钢铁4#高炉系统鼓风隐患，改善高炉的技术经济指标的重点工作。

三、重庆钢铁4#高炉风机脱湿器换热量核算螺杆式电制冷机组脱湿鼓风技术，目前常用的方式有一段换热直接冷却型（传统技术）及三段换热能量回收型（新型技术），重庆钢铁采用三段换热能量回收型（新型技术）。

高炉鼓风机的脱湿技术作者：杨杰来源：《中国科技博览》2013年第33期摘要本文介绍了适合采用脱湿鼓风的高炉生产条件以及脱湿方法的选择和节焦增产的效果。

关键词高炉鼓风脱湿节焦中图分类号：TF541 前言在高炉炼铁技术的发展史上，鼓风中的水分需要脱除还是保留这一问题，经历了理论上的分析讨论和实践上的的螺旋式进展。

2 鼓风湿度对高炉冶炼的影响2.1 对炉缸燃料燃烧的影响在风口前燃烧带内，鼓风带入高炉内的湿分（水蒸气）与燃料中的C发生H2O+C=CO+H2反应，生成还原性气体。

同时，H2O的分解也吸收热量（13440kJ/kg水），造成风口燃烧带发生如下变化：（1）燃料中1kg的碳消耗的风量略有减少，燃烧形成的煤气量也略有减少；（2）燃烧1kg的碳形成的煤气中，CO、H2的浓度提高， N2的浓度降低；（3）燃烧达到的理论燃烧温度降低，在湿分较低时，每1%的湿分可降低风口前理论燃烧温度45℃左右，湿分高（如叶渚沛建议的10%）时，每1%的湿分可降低理论燃烧温度35℃左右；（4）风口前燃烧带有所扩大，这是因为水蒸气的分解吸热降低了燃烧温度，使碳的燃烧速度变慢，同时H2和H2O的扩散能力较CO和CO2强，按煤气中CO2和H2O含量1%～2%作为燃烧带边界，燃烧带会向炉缸中心延伸。

2.2 对高炉内还原的影响风口前燃料燃烧生成的煤气中，还原性气体的数量和浓度提高，使矿石中氧化铁的还原过程加快，高炉内直接还原度降低，有利于燃料比的降低。

但是，对难还原的元素来说，并不能得到很好的效果。

例如，高炉炼锰铁时，由于锰的高价氧化物很容易还原成MnO，而MnO基本上不能被气体还原剂还原，必须用碳才能直接将其还原成金属Mn，因此煤气中CO、H2的量和浓度对MnO的还原并没有什么影响。

MnO还原成Mn时需要吸收大量的热，需要有足够的热量来保证，因此在冶炼锰铁时，对于锰的还原、提高锰的回收效率以及降低单位锰铁燃料的消耗来说，炉缸内的高温较煤气中CO、H2的量和浓度重要得多。

脱湿技术在高炉鼓风上应用的可行性分析【摘要】随着国内外钢铁产能的增长，经济效益对于钢铁企业越发重要。

而高炉脱湿可以提高高炉鼓风的送风温度，稳定高炉运行炉况，降低高炉的能耗，以及降低炼铁焦比，提高喷煤比，从而降低能源消耗成本，提高经济效益，因此很有必要采用高炉鼓风脱湿技术。

【关键词】脱湿技术高炉鼓风应用可行性1 前言自然鼓风的湿分即是大气自然湿分即空气绝对湿度。

空气绝对湿度取决于空气温度和相对湿度，随着气温的升高，大气饱和湿分（相对湿度100%）增加。

温度不变时，随着相对湿度的提高，实际含湿量上升。

因此，大气温度确定了湿分的最大变化范围，而相对湿度则决定了该温度下的实际湿分。

一年四季随着气温的变化，大气湿分会发生很大的变化，从冬季的不足1g/m3达到夏季最高的40g/m3以上。

即使在同一温度下，湿分也可能发生很大的变化，特别是在气温偏高的条件下。

如中国南方沿海地区及印度尼西亚等地气候，平均气温高、相对湿度大，因而湿分偏高，特别是夏季的高温多雨季节。

我国大部分钢铁厂热风炉普遍技术落后、风温偏低，与国际先进水平相比低100～150℃，仍然是我国炼铁技术中与国际先进水平差距最大的地方。

现在我国高炉风温大多在900～1000℃左右，要提高到1100～1300℃，潜力还很大。

国外先进水平的风温已经达到1500℃，国内风温先进水平也已经达到1450℃。

每提高100℃风温约降低焦比4%～7%（约16～28kg/t铁），提高产量3%～4%.在当前能源紧张的形式下，迫切地需要进一步提高风温。

利用脱湿技术，能够解决高炉鼓风温度、湿度变化的问题，从而增加炼铁生产能力，提高企业效益，同时具有减排带来的社会和环境效益。

2 预计节能量概算项目节能的理论依据如下：（1）高炉内：理论燃烧温度：从式中可看出，如果在保持理论温度不变的情况下，增加q风和减少q吸皆可减少q碳和q焦，达到节焦的目的，而增加q风和减少q吸就是要增加热风温度和减少空气和焦煤中的含水量。

鼓风脱湿自动控制的作用和类型高炉炼铁需要很大的风量，而大气所含的水分（即湿度）随着昼夜和季节不同而不断地变化。

鼓风中的水分被吹入高炉后，在高温下分解为氢气和氧气，这一吸热反应使炉内温度下降。

此外，湿度波动造成的风口前区温度变化也成为高炉生产不稳定的因素之一。

湿度的变化对生铁质ft、燃料比等有着较大的影响，因此需预先除去部分鼓风中所含的水分，这是近代大型高炉生产操作中重要的一环。

现代大型高炉主要采用冷冻或吸附方法使鼓风脱湿，如宝钢采用机前冷冻脱湿工艺，空气经过过滤器在脱湿器内脱去水分后送往鼓风机。

鼓风脱湿控制有以下三种：1)冷冻机运转台数控制。

在满负荷时，冷冻机全部启动；当负荷减少时，自动减少运转台数。

冷冻负荷大小可由仪表测量，测量出冷冻机进出水温差并乘以水量即得出冷冻机负荷，将其与设定值比较，由顺控系统启停相应的冷冻机。

2)脱湿器温度控制。

由于湿度与温度有一定关系，控制脱湿器的出口温度就间接地控制了湿度，通过TIC控制冷水或盐水调节阀来达到。

当设定器HC的输入信号高于SET 设定值时接点闭合，反之接点断开。

操作入员拟选定冷水冷却时，应提高HC定值，使SET输出接点闭合，冷水调节阀处于受控状态，而盐水调节阀处于保位状态；当降低HC 定值时，受控阀将为盐水阀，而冷水阀则处于保位状态。

3)冷冻机压力控制。

由PLC执行，为扩大压力调节范围，采用分程控制。

安全联锁装置有以下三种：1)静翼角度联锁。

当风机运行在定风量或定风压状态，若系统参数超过设定值的上、下限时，为确保安全生产，风机静叶被锁在原来的角度位置，参与联锁的具体条件和内容应视风机的具体条件而定。

2)氮注入联锁。

当风机突然停电或因发生喘振而导致停机时，必须立即切断氧气阀(当风机入口设有富氧系统时）并注入氮气，以防止发生爆炸事故。

发生喘振时，除一部分能量转换为机械能外，另一部分能量转换为热能，这样会使风机内温度升高，烧坏叶片。

风机在运行时，若吸入压差过低、排出压力变化大或吸入氮气，经一定时间后自动关闭氮气注入阀。