一、脱湿鼓风项目概述
高炉冶炼要求炉况稳定,避免波动,以使高炉稳定顺行。鼓风(空气)中含有水分,随季节、气候、温度变化而变化。鼓风带入高炉的水分在高炉风口回旋区发生分解反应而吸收热量,分解1g水需~6℃风温补偿,送入高炉内的风中含湿量的波动,使风口前燃烧温度波动,故含湿量的波动必然引起炉况不稳定。
脱湿作为一种冶炼节能技术在上世纪初就被美、日、英等国家先后在高炉采用过,并均取得了提高生铁产量、降低焦比的效果。近十年,随着国内鼓风脱湿技术的发展和推广,脱湿作为国际炼铁界公认的三大冶炼节能技术(喷煤、富氧、脱湿)之一已经逐渐被国内大量钢厂采用,也是国家十二五钢铁企业重点推荐的节能减排项目。
根据国家发展和改革委员会2015年12月发布的《国家重点节能低碳技术推广目录》(2015年本,节能部分)技术报告,钢铁行业要重点推广“高炉鼓风除湿节能技术”。该技术的主要指标如下:
1.高炉鼓风含湿量每降低1g/m3,综合焦比降低0.8kg/tFe-1kg/tFe;
2.高炉鼓风含湿量每降低1g/m3,增加喷煤2.23kg/tFe;
3.高炉鼓风含湿量每降低1g/m3,由于高炉顺行增加产能约0.1%~0.5%;
4.降低鼓风机功率5~17%。
(1)降低综合焦比
空气中含有水分,随季节、气候、温度变化而变化。因水分解是吸热反应,分解1g水需~6℃风温补偿,送入高炉内的风中含湿量的波动,使风口前燃烧温度波动,故含湿量的波动必然引起炉况不稳定。由于脱湿后,可减少风中水分分解热而节省焦炭,并可提高入炉风温,提高炉缸温度,增加喷吹量,降低焦比,有利炉况顺行。
(2)提高喷煤煤比置换焦比从而降低能源成本
降低综合焦比反映在两个方面:一方面为高炉鼓风中的水份除湿后通过加热炉燃烧同样多的燃料,可提高热风温度,降低焦比。另一方面高炉内的化学反映热的节能,含湿量每降低1g/m3,理论燃烧温度降低7.6℃( 首钢经验值),进一步降低焦比。
鼓风湿分对喷煤的影响也是很明显的。因为湿分造成风口燃烧温度降低,直接影响煤粉的燃烧,从而限制了喷煤量的提高。仅从保持理论燃烧温度不变的因素考虑,湿分降低,喷煤增加。
(3)节约鼓风机能耗
由于高炉除湿鼓风后,鼓风机进口的空气密度提高,鼓风能力加强,所以在不增产的情况下鼓风的能耗将下降。
(4)稳定炉况
在高炉炼铁生产中,经鼓风脱湿技术的实际使用,对其稳定炉况意义的认识有了极大提高,甚至有人提出,单从稳定炉况这一点,鼓风脱湿技术就应采用的提法,因炉况稳定后,其产量必然得到进一步保障,鼓风湿度不受昼夜和晴雨天气影响,高炉稳定顺产,其产量相对明显提高,由此带来的经济效益非常可观。
(5)顺产增效
高炉稳定顺行与提高鼓风能力可以增加炼铁产力,提高企业效益,同类地区中天钢铁鼓风脱湿系统应用后增产显著。
(6)调节炉温
经近几年高炉脱湿技术的实际应用,各家结合自身高炉运行情况,不局限于提高喷煤比、降低焦比的方法,出现了各种有效调整方案,如韶钢的调整方法,充分利用了湿分降低使炉温上升的作用,韶钢7#和8#高炉在鼓风脱湿的使用中,采用调节鼓风湿度调整炉温的方法,这种方法,调整反映速度快,风温风量不变,炉况变化小,相对老工艺手册调整方法,炉况更稳定,变量更少,速度更快,是一种非常好的炉温调整工艺方法。
(7)降低CO2排放量
由碳素平衡图可知,气化碳量 Cg = Cf+C熔+C挥-C滲-C尘,其中Cf为每吨生铁由燃料 (焦比和煤比)带入的碳量,C席为石灰石(包括天然 矿)带入CO2的碳量,C挥为焦炭挥发带走的碳量, C渗为每吨生铁的渗碳量,C尘为每吨生铁进入炉尘的 碳量。当高炉使用石灰石不多时,熔剂以及焦炭挥 发分带入的碳量都不多,而进入炉尘的碳量也不多,它们可以大致相抵。因此,此时的气化碳量为Cg = Cf-C 渗。
例如重钢2500高炉脱湿项目:2018年4—10月,1、2号高炉(4、10月仅1号 高炉)生铁产量为2009013t,与2017年同期比较,生铁产量增加48255t,焦比降低9.78355kg/t。焦炭及煤粉含碳量以84%计算,生铁含碳量以4%计算,则减少CO2排放量5.35万t。
(8)提高炉顶煤气温度
二、脱湿鼓风工艺介绍
此技术是采用双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷方式制造低温冷却水,在空气过滤器和鼓风机之间设置一段冷却换热器,利用制冷机提供的低温冷冻水与空气进行热交换,将空气温度降至空气压力及含湿量所对应的饱和温度下(一般为8℃-10℃),空气中的水分被凝析而出,空气的相对湿度为100%,以低温状态进入鼓风机,从而达到空气脱湿目的。
三、脱湿工艺流程
A.气路系统流程:外界大气进入自洁式过滤器,除去灰尘,就进入表冷器,外界大气高温高湿,在表冷器内与冷却器进行热交换后,降温脱湿后进入鼓风机。
B.冷水系统流程:从制冷机组出来的低温水进入表冷器的冷水冷却器,与进入表冷器的外界大气进行热交换,空气被降温至10℃,空气降温脱去部分水份,而冷水由于夺取空气中的热量使温度升高,高温冷水由冷水泵抽走送到制冷机内,经制冷后送出低温冷水,循环使用。
C.循环冷却水系统流程(整个循环水系统不在本招标书范围内):冷却水由循环水泵从水池吸出送至制冷机,在制冷机内进行热交换后升温,再回到冷却塔放热降温流回到冷却水池,循环使用。
D.高炉脱湿流程简图
四、主要设备供货内容及要求
脱湿器系统包含:制冷机组、换热器(表冷器)、冷冻水系统、冷却水系统、冷凝水系统、点检走梯平台栏杆挡雨棚设施等。自洁式空气过滤器系统包含:滤筒、脉冲阀、框架钢结构、点检走梯平台栏杆挡雨棚设施等,配套高低压电气设备、自控系统。