脫濕機

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，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。

圖1為本實用新型的結(jié)構剖視圖。

本實用新型涉及鼓風脫濕機。

目前煉鐵高爐鼓風脫濕技術在國內(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。

參見圖1，本實用新型的一拖二鼓風脫濕機，包括第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1、第二鼓風機吸氣系統(tǒng)2、第一壓縮機3、第二壓縮機5以及第一冷凝器4、第二冷凝器6；其中，第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)1、2分別包括本體10、20、空氣過濾器11、21、一級蒸發(fā)器12、22、二級蒸發(fā)器13、23、除霧器14、24；本體10、20為一腔體結(jié)構，其有進、出口，出口分別與第一鼓風機19、第二鼓風機29相對應、聯(lián)通；空氣過濾器11、21、一級20 蒸發(fā)器12、22、二級蒸發(fā)器13、23、除霧器14、24，依次設置于本體10、20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)1、2的二級蒸發(fā)器13、23—端分別經(jīng)過一熱力膨脹閥15、25和第一、二切換閥17、27與第一冷凝器4相連通；第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)1、2的二級蒸發(fā)器13、23另一端經(jīng)過第三、四切換閥32、30、第一壓縮機3與第一冷凝器425相連通；第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)1、2的一級蒸發(fā)器12、22—端分別通過一熱力膨脹閥16、26和第五、六切換閥7、8與第二冷凝器6連通；第―、二鼓風機吸氣系統(tǒng)1、2的一級蒸發(fā)器12、22另一端通過第七、八切換閥33、31、第二壓縮機5與第二冷凝器6連通；所述的第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)1、2本體10、20腔體內(nèi)一級蒸發(fā)器12、22與二級蒸發(fā)器13、30 23間以及二級蒸發(fā)器13、23與除霧器14、24間設有排水器18、28。

以高爐鼓風機為例，一般髙爐配用2臺鼓風機，一臺運行，一臺備用，具體工作時，第一壓縮機3、第二壓縮機5壓縮制冷劑，制冷劑在第一、二冷凝器4、6中冷凝。當?shù)谝还娘L機19工作時，先關閉同時與第一壓縮機3、第二壓縮機相連通的第二鼓風機吸氣系統(tǒng)2的第二切換閥27、第四切換閥30、第六切換閥8、第八切換閥31；然后，打開第一、三、五、七切換閥17、32、7、33，第一壓縮機3、第二壓縮機5與第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1相連通；第一壓縮機3壓縮制冷劑通過管路到第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1的一級蒸發(fā)器12蒸發(fā)，將通過空氣過濾器11進入第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1本體10腔體內(nèi)的10空氣熱量帶出；同時，第二壓縮機5壓縮制冷劑，通過管路到第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1的二級蒸發(fā)器13蒸發(fā)，也將第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1內(nèi)的空氣熱量帶出，再通過除霧器14，使進入第一鼓風機19的空氣降至設定溫度。第二鼓風機29工作時，先關閉第一、四、五、七切換閥17、32、7、33，切斷第一壓縮機3、第二壓縮機5與第一鼓風機吸氣系統(tǒng)1相連通；15然后，打開第二切換閥27、第四切換閥30、第六切換閥8、第八切換閥31，第一壓縮機3、第二壓縮機5與第二鼓風機吸氣系統(tǒng)2相連通，第一壓縮機3壓縮制冷劑通過管路到第二鼓風機吸氣系統(tǒng)2的一級蒸發(fā)器22蒸發(fā)，將通過空氣過濾器21進入第二鼓風機吸氣系統(tǒng)2本體20腔體內(nèi)的空氣熱量帶出；同時，第二壓縮機5壓縮制冷劑，通過管路到第二鼓風機20吸氣系統(tǒng)2的二級蒸發(fā)器23蒸發(fā)，也將第二鼓風機吸氣系統(tǒng)2內(nèi)的空氣熱量帶出，再通過除霧器24，從而使進入第二鼓風機29的空氣降至設定的溫度。通過第一至第八切換閥的切換，制冷劑可分別獨立送往第一、二鼓風機吸氣系統(tǒng)1、2的一級蒸發(fā)器12、22、二級蒸發(fā)器13、23，在蒸發(fā)器中25完成熱交換，將第一、二鼓風機19、29進口空氣的溫度降至設定值，冷凝水析出，分別通過排水器18、28排出。如要實現(xiàn)4500Nm3/min鼓風的脫濕，按目前使用一對一脫濕方法，須選擇兩臺制冷量分別為600萬kcal/h的制冷機組，脫濕機組投資約為1400萬元，而按照本實用新型實施，只需購買一臺600萬kcal/h制冷機組，再增加一臺蒸發(fā)器，共需投資800萬元，節(jié)約投資43%，經(jīng)濟效益非常顯著。

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 。

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?，為保證鼓風濕度控制在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。空氣壓力較低時，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 。

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?，F(xiàn)有脫濕技術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的推廣運用 。