脫濕空氣濕度對高爐的影響

實際空氣是干空氣和水蒸氣混合而成的濕空氣，在不脫濕工況下，鼓風濕分即是大氣自然濕分。大氣飽和濕分隨著氣溫升高而增加；溫度不變時，實際含濕量隨相對濕度提高而上升。我國一年四季氣溫變化較為顯著，南方平均氣溫高、相對濕度大，因而濕分偏高，特別是夏季高溫多雨季節(jié)；北方則由于氣溫低、干旱少雨，濕分較低，但無論南方或北方，即使在同一時期內(nèi)或同一天內(nèi)，由于氣溫和相對濕度的變化，大氣濕分都可能發(fā)生較大變化，從而引起鼓風濕分的變化。

濕空氣由高爐鼓風機增壓、熱風爐加熱后作為鼓風進入高爐，為高爐提供所需氧量，空氣中所含水蒸氣隨鼓風進入高爐，對爐缸燃燒產(chǎn)生影響降低理論燃燒溫度、增加焦比，同時鼓風濕度是隨大氣條件不斷變化的，會引起風口前火焰溫度的波動，不利于爐況順行 。

噴煤、富氧和脫濕已成為高爐節(jié)能降耗的重要手段，其中采用脫濕技術(shù)不但降低了冶煉焦比，還具有穩(wěn)定高爐爐況、減少爐溫波動的作用，在大型高爐鼓風中應用日益廣泛。現(xiàn)有脫濕技術(shù)是利用化學吸附或物理冷凝的方法脫除空氣中的水分，化學脫濕由于葉片腐蝕等缺陷已逐步淘汰，多采用鼓風機機前冷凍脫濕工藝，但機前冷凍脫濕系統(tǒng)中制冷機電耗、水耗高，影響了高爐鼓風脫濕技術(shù)的推廣運用 。

物理冷凝法脫濕工作原理均是通過降低濕空氣的干燥溫度，使空氣中的水分析出，從而達到脫濕的要求。

現(xiàn)有的機前脫濕技術(shù)是在高爐鼓風機前采用物理冷凝法對空氣進行脫濕，位于高爐鼓風機前的脫濕器內(nèi)設有換熱管束，空氣在管外流動，冷水在管內(nèi)流動，兩者通過管壁進行換熱并凝析空氣中的水分。

由于脫濕空氣壓力接近當?shù)卮髿鈮海瑸楸ＷC鼓風濕度控制在9 g/m³，對應脫濕后的空氣溫度約8.5 ℃，考慮傳熱端差等因素，脫濕用冷水溫度為5~7 ℃，因此脫濕系統(tǒng)必須設置制冷機以提供低溫冷水，但制冷機電耗和水耗較大。

根據(jù)道爾頓分壓定律和空氣絕對濕度與蒸汽分壓的關(guān)系，某一絕對濕度對應的飽和空氣溫度隨空氣壓力的升高而升高?？諝鈮毫^低時，維持其濕度的所需溫度較低，空氣壓力較高時，維持濕度所需溫度較高。高爐鼓風機機后脫濕系統(tǒng)作為一種脫濕新工藝，其脫濕裝置位于高爐鼓風機后，在高爐鼓風機對大氣進行壓縮、增壓后進行脫濕處理，根據(jù)上述原理，脫濕溫度可大大提高。假設高爐鼓風機增壓后的空氣絕對壓力為0.5 MPa，要求鼓風濕度9 g/m³，計算或查表可知對應空氣的飽和溫度為34.7 ℃，所以當空氣溫度冷卻到34.7 ℃時，空氣中所含水分即達到所要求的9 g/m³。顯然當采用新工藝時，脫濕系統(tǒng)可采用常溫介質(zhì)，如循環(huán)水、江河水或海水實現(xiàn)冷卻脫濕，無需設置制冷機提供低溫冷凍水 。

機后脫濕系統(tǒng)布置在高爐鼓風機出口，經(jīng)高爐鼓風機增壓后大氣壓力約為0.3~0.6 MPa，溫度約為180~280 ℃，溫度和壓力較高的空氣進入機后脫濕系統(tǒng)，在機后脫濕系統(tǒng)中被常溫水冷卻到30~40 ℃以脫除空氣中多余的水分。

由于高爐鼓風機風量大，經(jīng)鼓風機壓縮后的空氣溫度高，熱焓高，如果直接采用冷卻水進行脫濕，脫濕系統(tǒng)換熱量非常大，脫濕所需換熱面積和冷卻水量大大增加，系統(tǒng)投資費用較高，運行能耗大，不符合機后脫濕節(jié)能降耗的初衷，同時采用直接冷卻脫濕空氣溫度低，鼓風進入熱風爐預熱需要消耗更多的燃料。因此機后脫濕系統(tǒng)設置預冷回熱回路，利用熱媒吸收高溫空氣大部分熱量，對高溫空氣進行預冷，預冷后的低溫空氣在脫濕冷卻器中冷卻除濕，而吸收熱量后的熱媒用于加熱脫濕后的空氣，熱媒在脫濕系統(tǒng)中循環(huán)使用。

高爐鼓風機機后脫濕的工作包括三個流程：空氣流程、脫濕流程和回熱流程。

空氣流程：來自鼓風機出口的空氣在預冷器與低溫熱媒進行熱交換，預冷后送至脫濕冷卻器脫出水分，由回熱器進行加熱后送往熱風爐。

脫濕流程：常溫水經(jīng)水泵加壓后送到脫濕冷卻器對空氣進行脫濕，脫濕冷卻器由間壁式換熱器和除霧器組成，水蒸氣在換熱器表面凝結(jié)成水滴并通過除霧器實現(xiàn)氣水分離。

回熱流程：在預冷器中被加熱后熱媒回流到膨脹罐，然后再送至回熱器被脫濕后的冷空氣冷卻，冷空氣被加熱，熱媒再由循環(huán)泵加壓送回預冷器入口循環(huán)使用。

機后脫濕系統(tǒng)利用在預冷器和回熱器間循環(huán)流動的熱媒傳遞熱量、降低脫濕冷卻器負荷，而預冷器中鼓風機送來的空氣最高溫度高達280 ℃，選擇合適的熱媒對系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行尤為重要。工業(yè)中常用的熱媒包括有機物、水、導熱油等，有機物沸點較低，多用于制冷導熱系統(tǒng)，水具有比熱容大、導熱性好的優(yōu)點，但水易汽化，機后脫濕系統(tǒng)中熱媒最高工作溫度約為250 ℃，如果以水為熱媒，水壓需提高到約4.0 MPa 在循環(huán)過程中才不會汽化，因此系統(tǒng)運行壓力高，要求有完善的安全保護措施。導熱油則具有工作溫度高的特性，如X6D-310 導熱油，其最高工作溫度為300 ℃、比熱容為2.68 kJ/kg.℃，耐溫能力和傳熱能力均較好，在預熱器和回熱器中可穩(wěn)定運行，因此機后脫濕系統(tǒng)采用導熱油為熱媒 。

高爐鼓風機機后脫濕系統(tǒng)作為一種新的鼓風脫濕工藝在技術(shù)上是可行的，脫濕系統(tǒng)滿足高爐對鼓風濕度控制的要求和熱風爐對鼓風的溫度要求。機后脫濕工藝可采用江河水直接冷卻，水系統(tǒng)投資和能源消耗大大降低，同時機后脫濕工藝避免了對冷凍水或低溫制冷劑的需求，無需設置制冷機需要，投資、占地和電耗均小于機前脫濕系統(tǒng)。因此機后脫濕系統(tǒng)更符合當前冶金企業(yè)節(jié)能降耗、節(jié)約用地和節(jié)省投資的要求。

高爐鼓風機機后脫濕系統(tǒng)作為一種新的鼓風脫濕工藝尚處于推廣應用階段，特別適用于對現(xiàn)有中小型高爐鼓風系統(tǒng)改造，增加供風能力、提高產(chǎn)量的煉鐵廠，已有多家鋼鐵企業(yè)擬進行實際應用 。

本實用新型的目的在于提供一拖二鼓風脫濕機，通過切換閥的切換，可實現(xiàn)一套脫濕機組對兩臺鼓風機的鼓風進行脫濕，相比兩臺鼓風機配兩臺脫濕機的現(xiàn)狀，可節(jié)約設備投資40%以上。為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是，一拖二鼓風脫濕機，其包括第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)、第一、二壓縮機、第一、二冷凝器；其中，第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)分別包括本體、空氣過濾器、一級蒸發(fā)器、二級蒸發(fā)器、除霧器；本體為一腔體結(jié)構(gòu)，其有進、出口，出口與第一、二鼓風機聯(lián)通；所述的空氣過濾器、一級蒸發(fā)器、二級蒸發(fā)器、除霧器，依次設置于本體腔體進口與出口之間的腔體內(nèi)；第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)的二級蒸發(fā)器一端分別經(jīng)過一熱力膨脹閥和第一、二切換閥與第一冷凝器相連通，第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)的二級蒸發(fā)器另一端經(jīng)過第三、四切換閥、第一壓縮機與第一冷凝器相連通；第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)一級蒸發(fā)器一端分別通過一熱力膨脹閥和第五、六切換閥與第二冷凝器連通；第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)的一級蒸發(fā)器另一端通過第七、八切換閥、第二壓縮機與第二冷凝器連通。所述的第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)本體腔體內(nèi)一級蒸發(fā)器與二級蒸發(fā)器間以及二級蒸發(fā)器與除霧器間設有排水器。

本實用新型的優(yōu)點在于，通過切換閥的切換，可實現(xiàn)一套脫濕機組可對兩臺鼓風機的鼓風進行脫濕。如果需對第一鼓風機進行脫濕，則第二、四、六、八切換閥關(guān)閉，第一、三、五、七切換閥打開；如果需對第二鼓風機進行脫濕，則第二、四、六、八切換閥打開，第一、三、五、七切換閥關(guān)閉。相比兩臺鼓風機配兩臺脫濕機的現(xiàn)狀，可節(jié)約設備投資40%以上。

本實用新型涉及鼓風脫濕機。

目前煉鐵高爐鼓風脫濕技術(shù)在國內(nèi)已有使用，對降低煉鐵高爐焦比、穩(wěn)定爐況起到了重要作用。但現(xiàn)有技術(shù)存在一個很大的缺陷：一臺脫濕機10組只能對一臺鼓風機的鼓風進行脫濕，而一般煉鐵高爐所配用的鼓風機總是有1臺至數(shù)臺備用機組，如：如果只有一座髙爐，則一般配2臺鼓風機，1臺運行，一臺備用，這樣，對一座高爐來說，為了保證隨時可以脫濕，則必須安裝與2臺鼓風機配套的2臺脫濕機，1臺脫濕機運行，另1臺脫濕機備用，這就大大增加了設備投資。