脱湿鼓风在柳钢1号高炉的应用

黄庆周，张海峰，墙蔷

（柳州钢铁股份有限公司）

摘 要：本文介绍了脱湿鼓风在柳钢1号高炉的应用情况，并详细分析了脱湿鼓风装置的运行效果。

关 键 词：高炉；脱湿鼓风；应用；效果

1 前 言

脱湿鼓风可以稳定高炉鼓风中的湿度，使高炉操作稳定、顺行，达到节焦、增产的效果，并为提高喷煤量创造有利条件[1]，已在国内外多座高炉上得到广泛应用，取得了良好的经济效益。由于柳州市地处西南地区，空气湿分较高，湿分随着季节、昼夜变化十分明显。据统计，4～11月份大气湿度日平均20g/m3，其中日最高湿度达到33g/m3，最低19g/m3，波动较大，对高炉冶炼产生了直接的影响。2010年6月，在公司的支持下1号高炉（有效容积1500m3）配置一套脱湿鼓风装置，为高炉炉况稳定、强化冶炼创造条件，同时也带来了较好的经济效益。本文介绍了柳钢1号高炉脱湿鼓风技术的应用情况，并详细分析了脱湿鼓风的运行效果。

2 湿份分解的热力学分析

高炉鼓风中的水分在风口前回旋区与燃料中的碳反应形成CO和H2，同时发生水的分解反应。

H2O+C=CO+H2  -124474KJ                   (1)

H2O=H2+1/2O2  -242039KJ                    (2)

此上反应（1）和反应（2）均是吸热反应，吸收大量的热量，致使燃烧温度降低、炉缸温度发生变化。考虑反应（2）1kg水蒸气分解消耗热量13447KJ，风温在1100～1200℃之间，干风比热为1.425 KJ/m3。1m3鼓风中加入1g水蒸气时需要提高风温9.4℃，才能补偿水蒸汽在炉内分解耗热，但由于部分H2又参与还原转变为H2O放出热量，通常约1/3 H2参加了还原放出热量，需要补偿温度为6.3℃，因此，需要提高风温6.3～9.4℃才能补偿被吸收的热量，否则将引起燃料比的升高。

3 柳钢1号高炉脱湿鼓风装置工艺设计

柳钢1号高炉风机为AV63-14型轴流鼓风机，最大风量3700Nm3/min；设计处理风量为最大风量，脱湿期平均温度为33.5℃，脱湿后温度为9℃，脱湿后湿度为9g/m3，进行理论计算，本设计需要制冷量为569.95万kcal/h；考虑管路和设备的性能下降等原因，本设计制冷量按600万kcal/h设计。采用冷却脱湿法，整套脱湿鼓风装置由制冷系统和脱湿系统组成，运用大型冷冻机在鼓风机吸风管道上设置脱湿器。

空气的含湿量是与空气温度提高而增大，因此只要将空气的温度降低，就能使空气中的水分凝结，由气态水变为液态水，从而降低空气中的含水率。本设计采用制冷机产生的冷冻水（7℃）经水泵输送至脱湿器，高炉鼓风机的吸入的空气经空气过滤器过滤后通过脱湿器温度降至9℃，空气中的水蒸气冷凝为水排至冷却塔回收利用，除湿后的空气经除雾器后进入鼓风机吸入口，由鼓风机鼓入高炉。具体工艺流程见图1。

 图1  柳钢脱湿鼓风工艺流程图

4 柳钢1号高炉脱湿鼓风运行效果

为详细分析柳钢1号高炉脱湿鼓风的运行效果，对1号高炉脱湿前后的36天的生产数据（去除检修、休风或炉况异常等情况的数据）进行了汇总对比。

（1）脱水量

柳钢1号高炉脱湿鼓风装置投入使用后，一直运行稳定，脱湿前大气湿度最高33g/m3，最低19g/m3，平均大气湿度20g/m3，脱湿后的空气湿度逐渐下降到6-7g/m3的湿度水平。从表1可以看出，36天累计脱水2628.5t，日平均脱水量73t，脱湿效果非常明显。

表1 3号高炉脱湿鼓风脱水情况统计

（2）节电效果

通过脱湿后，风机进口处的大气温度得到降低，在湿空气压力不变时，降低湿空气的温度，其密度增加，若恒定鼓风的质量流量，脱湿后有利于降低鼓风机的输出功率，从而节约风机能耗。脱湿鼓风装置本身包括制冷机和水泵运行都需要耗能，冷却脱湿后鼓风机节约的能耗大于脱湿鼓风装置消耗的能耗，总体上实现了负能脱湿。表2为柳钢1号高炉脱湿鼓风前后脱湿鼓风装置能耗与风机能耗变化的比较。

表2 柳钢1号高炉脱湿鼓风装置脱湿能耗与风机能耗日平均变化

从表2的数据分析，脱湿后AV63-14型轴流鼓风机节能效果非常明显，风机静叶由脱湿前的65.3度下降到64.3度，向1号高炉鼓入相同的风量，鼓风机出力变小。尽管脱湿鼓风装置运行每日耗电30020kwh，但由于鼓风机节能，每日节约总能耗40043kwh。.

（3）高炉技术经济指标影响

对1号高炉脱湿前后的生产指标进行了统计，包括冶炼强度、焦比（含焦丁）、煤比、燃料比、高炉风量、风压、全压差、风温和产量，具体数据见表3。

表3 1号高炉脱湿鼓风前后技术经济指标变化

①稳定炉况

鼓风中的湿分在高炉内燃烧时，由于水的分解耗热，会降低风口理论燃烧温度高炉脱湿鼓风前，大气中的水分随着季节和昼夜变化很大，导致炉温相应波动，工长在操作中需频繁调节。根据我厂目前应用的理论燃烧温度计算公式（见公式3）可知，绝对湿度每降低1g/m3，风口理论燃烧温度可增加6.3℃。脱湿后可以节省水分分解消耗的热量，提高燃烧温度。脱湿可将大气鼓风温度保持固定不变，消除大气湿度变化对炉况不利的影响，使高炉塌料和悬料现象大幅度减少。

理论燃烧温度=1559 + 0.839*风温 – 6.3*湿度 + 4972*富氧量/（60*风量）

- 3250000*煤粉量/（60*风量）                                      （3）

②降低燃料比

脱湿鼓风能够减少高炉风口水分分解吸热，提高炉温，稳定炉况，降低焦比和燃料比[2]，关于这一点已为炼铁界所公认。从表3的数据对比分析，脱湿后1号高炉煤比降低了9kg/t，焦比（含焦丁）增加了6kg/t，燃料比减少了3kg/t。

同时，根据《高炉炼铁生产技术手册》理论计算，当风温在1100～1200℃之间时，风温提高100℃，可降低焦比10～15kg/t[3]。高炉平均风温下降31℃，影响焦比6.2 Kg/t。经校正后，实际燃料比下降了9.2kg/t。

③降低工序能耗

湿度对炉况的影响主要是由于大气湿度变化引起的。因大气湿度变化导致了高炉热状态和初始煤气流的变化，最终影响到高炉炉况的稳定。采用脱湿鼓风技术可以稳定鼓风中的水分含量，使高炉操作稳定、顺行，达到节焦、增产的效果，并为提高喷煤量创造了有利条件。脱湿后1号高炉塌料、崩料、悬料现象基本消除，焦比降低，煤比提高，炉况长期稳定，最终降低了1号高炉的炼铁工序能耗。

5 结 语

（1）通过对柳钢1号高炉脱湿鼓风装置的应用效果可以看出，脱湿鼓风通过脱除空气中的水分，可以减少鼓风机能耗，稳定高炉炉况，降低高炉燃料比和炼铁工序能耗。

（2）脱湿鼓风对优化高炉主要技术经济指标，增产节能，降耗降本具有重要意义，值得在我厂其它高炉进一步推广使用。

（3）出水口电磁流量计的安装位置应选择在排水池后出口，保证出水管的处于满管状态，从而确保出脱除水量精度。

参 考 文 献

[1]   王筱留.高炉脱湿鼓风技术[J].鞍钢技术，2006年，339(3)：1~4.

[2]   项钟庸.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践.[M].北京：冶金工业出版社，2007年：137.

[3]   周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2008年：802

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