高炉鼓风脱湿的意义
脱湿鼓风在8号高炉的应用
高炉鼓风 中的水 分在 风 口循环 区 高达 ２ ２ ０ ０ ｏ Ｃ 左 右的高温 气 氛 中被 热 解 成氢 气 和 氧气 。热解 吸
热， 使风 口前燃烧温度降低 ， 脱湿鼓 风减少 水分分解 吸热 ， 提高炉温降低燃料消耗 。降低 １ ｇ ／ ｍ 湿分 ， 可
区与燃料 中的碳 作用 形成 还原 性气 体 ｃ Ｏ和 Ｈ ： ， 同 时Ｈ ： ０的分解也吸收了热量 。湿度 降低 后造成风 口
反复调试 ２ ０ １ ２年 ６月 ２ ２ 日开 始 脱 湿 运 行 取 得 较 好 的效 果 。
１ ） 燃烧 １ ｋ ｇ 碳 消耗 的风量 略有增 加 ， 燃烧 形成 的煤气量也略有增加 ； ２ ） 燃烧 １ ｋ ｇ碳形 成 的煤气 中 Ｃ Ｏ， Ｈ 的浓 度 降 低， Ｎ ， 浓度增大 ； ３ ） 燃烧达到的理论燃烧温度升高 ；
南钢 科技 与管 理
２ ０ １ ３年第 ３ 期
脱 湿鼓 风在 ８ 号 高 炉 的应 用
王 业 飞
（ 炼铁 新 厂 ）
摘 要 ： 对炼铁新厂 ８ 号高炉脱湿鼓风进行介绍， 分析脱湿鼓风对高炉冶炼的影响。从实际运行情况比较脱
湿 鼓 风 节能 效果 ， 并 阐 述 存 在 的 不 足 以及 进 一 步 降 低 生 铁 成 本 的 操 作 方 向 。
ｓ ｕｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｐｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄｕ ｃ ｅ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｓ ｔ ｏ ｆ ｐｉ ｇ ｉ ｒ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ；ｄ ｅ ｈ ｕ ｍｉ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ；ｓ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ；ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
高炉除湿技术与高炉稳定
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
高炉鼓风机除湿原理
高炉鼓风机为高炉提供所需的高温风量,其中风量的干燥是确保高炮正常运行的关键因素之一。
高炉鼓风机的除湿原理主要基于以下几个方面:
1. 压缩冷却原理
高炉鼓风机在运行时,会将空气压缩并加热。
根据理想气体定律,当一定质量的气体被压缩时,其温度会升高。
升高的温度使得空气中的水分子获得更多的运动能量,从而增加了水分子逸出的可能性。
2. 表面冷凝原理
压缩后的高温空气会经过冷却器,使空气温度降低。
当空气温度低于露点温度时,过剩的水分会在冷却器表面形成condensate(液态水)并被排出,从而实现除湿。
3. 吸附原理
一些高炉鼓风机系统还会使用吸附剂(如硅胶等)对残余水分进行吸附,进一步降低空气中的水分含量。
4. 膜分离原理
少数鼓风机系统采用膜分离技术,利用半透膜的分子筛选作用,将水分子从空气中分离出来。
通过上述原理,高炉鼓风机可以有效地除去空气中的水分,为高炉提供干燥的高温风,从而确保高炉的正常运行和产品质量。
高炉鼓风脱湿
1 脱湿鼓风概述脱湿鼓风系指预先将空气中的湿度降低到某一较低数值之后而送往高炉，又称鼓风的除湿。
以前高炉的鼓风大都采用自然湿度鼓风，其生产都普遍存在着一个现象，即夏季产量较低，焦比较高，而冬季产量较高，焦比较低。
冬季被看作是高炉生产的黄金季节，这主要是因为冬季气温较低，空气湿度较小，密度较大，因而使鼓风的水分减少，质量流量增加的缘故。
2 高炉脱湿鼓风的意义。
2.1 稳定炉况由于脱湿鼓风使进入高炉的湿度相对稳定，能有效地降低高炉风口前火焰温度的波动，稳定高炉炉况，实现高炉生产的“四季如冬”。
2.2 降低焦比脱湿鼓风能够减少高炉风口水分分解热而节约焦碳，降低焦比。
风中湿度每减少1 g/m3，焦比降低约0.6~0.8 kg/t，关于这一点已为炼铁界所公认。
2.3 提高入炉干风温度脱湿鼓风可提高入炉的干风温度。
风中湿度每减少1 g/m3，进入高炉的干风有效温度可提高6 ℃，进而能够多喷煤粉。
3. 脱湿鼓风工艺冷却法是将湿空气通过冷却器冷却，使其温度降至空气压力及所含湿量相对应的饱和温度下，将空气中的水分凝结而析出，又称冷冻脱湿法。
冷却法又分为鼓风机出口侧冷却法和鼓风机吸入侧冷却法。
鼓风机出口侧冷却法不需要冷冻机，但会导致冷风的热量损失及鼓风机出口压力的损失。
鼓风机吸入侧冷却法在鼓风机吸风管道上设置脱湿器，易安装，调节性能好，无需吸附剂，不消耗热量，技术成熟，尤以节能与增加鼓风机的风量为其主要特点。
鼓风机吸入侧冷却的高炉脱湿鼓风工艺，脱湿装置采用双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷方式制造低温冷却水。
4. 脱湿鼓风工艺流程鼓风机吸入侧冷却脱湿装置采用双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷方式制造低温冷却水，低温冷却水通过布置在鼓风机入口管道中的高效换热器冷却空气，使空气中的水蒸汽冷凝成水而析出，以达到空气脱湿的目的。
其核心设备是蒸汽式双效溴化锂吸收式制冷机组和高效节能型换热器。
(1)气路系统流程外界大气进入空气过滤器，除去灰尘，进入脱湿器，高温高湿空气，在脱湿器内（冷却器）进行热交换，降温脱湿后进入鼓风机，经鼓风机升压后送往高炉。
高炉鼓风除湿方案
300E*2 1114*7 250RK630-32A*2 350RK1600-50C*2 50RK12.5-12.5*1 LDCM-N-400c4*2 若干
冷却塔 管路等附属设备 总计（万元）
528.8
597.7
初投资计算
方案1 蒸汽机 机型 台数 金额（万元） 280*2=560 100*7=700 5.25*3+9.24*3+0.135*1 =43.605 60*2=120 1000 2423.6
制冷主机 末端 水泵
LSH-310E*2 LA1114*7 250RK630-32A*3 300RK1000-36*3 50RK12.5-12.5*1 LDCM-N-300c4*2 若干
冷却塔 管路等附属设备 总计（万元）
总计（万元） 年运行费用计算 初投资计算
方案1 蒸汽机 528.8 2423.6
运行费用计算 机型 台数
方案1 蒸汽机 6-9月 金额 （万元） 6.0192 149.184 43.2 76.032 0.432 34.56 16 325.4272 3-5、10-11 月 金额 （万元） 3.762 93.24 27 47.52 0.27 21.6 10 203.392 机型 台数
大气含水量18-20克。
如果每小时给1880立方米高炉供风28万立方米，其中水分就达5吨多，会造 成高炉炉况频繁波动，能耗增加。 而该钢铁厂有大量余热蒸汽、低温热水在夏季 无法利用。
3、技改要求 ①6-9月空气温度约为33℃，相对湿度88%，含湿量18～20g / m3 ； ②3-5、10-11月空气温度约为26℃，相对湿度64%，含湿量14～16g / m3 ； 预鼓风空气量约为280000Nm3/h，要求处理后的空气温度约为10℃，相对 湿度100%，含湿量为5～8 g / m3 。 4、解决方案 利用钢铁企业的余热蒸汽热水，制取低温冷水，通过冷却脱湿技术，为高炉 鼓风创造一个“四季如冬”的条件，使进入高炉的空气湿度大幅度下降，从而节 省了煤炭的消耗，提高了钢铁产量，实现了节能增产。针对钢铁厂工艺循环的特 点，提出以下两种方案： (1)脱湿季使用蒸汽机制取冷水解决脱湿问题。 (2)脱湿季使用热水机制取冷水解决脱湿问题。
高炉鼓风机前脱湿技术
高炉鼓风机前脱湿技术随着高炉冶炼技术的发展以及高炉喷煤量的提高，脱湿鼓风是高炉节能的重要措施。
鼓风脱湿就脱湿装置在鼓风机前后位置的不同分为机前脱湿和机后脱湿，目前机前脱湿得到较多实际应用。
这种技术的特点：1、脱湿方式高炉机前脱湿鼓风分为冷冻式脱湿、吸附式脱湿、化学脱湿等。
冷冻式脱湿流程简单，运行维护方便，其冷冻机组耗电量可以从鼓风机入口风温降低导致的鼓风机耗电量减少中得到补偿，但鼓风残含湿量只能达到相应压力和温度下的饱和含湿量。
吸附脱湿可以将空气的湿度脱得很低，但这种方法由于吸附剂要消耗热量，而且吸附过程会使湿空气的潜热变成显热，使鼓风机的入口温度升高，导致鼓风机能耗增加。
化学脱湿效果好，经脱湿后鼓风残余湿度含量在2-5g/m3,远低于相应压力和温度下饱和含湿量。
但化学脱湿系统复杂，能耗较大。
由于高炉鼓风一般对绝对含湿量敏感性不高，而关键是要求其稳定。
因此，采用冷冻脱湿方式是合适的。
2、制冷方式制冷方式分为电制冷和溴化锂制冷两种。
电制冷冷水机组，制冷能力大，调节性能好，技术成熟、工作可靠、维护管理方便；但耗电量大。
溴化锂制冷利用蒸汽热能制冷，其耗电量低，无运动部件，振动噪音小，适合有较多蒸汽富余的钢厂采用。
缺点是维护费用高，工作稳定性差。
两种方式都可以采用。
但更侧重于电制冷方式3、装置脱湿装置一般采用高炉轴流式鼓风机。
机前冷冻脱湿的意义是：可以使高炉高炉焦比保证在成绩最好的水平，可以提高入炉干风温度和增加鼓风量，一般鼓风量增加15%,使高炉在较高温度下提高产量。
机前冷冻脱湿技术在国内多座高炉采用，技术成熟，特别是在气温较高、湿度较大的地区采用，其产生的效果更为明显。
钢铁企业高炉的鼓风脱湿技术探析
钢铁企业高炉的鼓风脱湿技术探析目前，有许多炼铁企业对气象因素给高炉炼铁带来的影响已有所认识，他们根据气温、下雨等气象情况及时调整高炉炼铁配料、焦比、喷煤、风量等工艺参数，使高炉稳定顺产，如不及时调整就会导致焦比偏高、高炉的炉况波动甚至失常。
因此，采用高炉鼓风除湿技术，使鼓风空气状态全年恒定，四季如冬，从而避免气象变化对高炉炼铁的影响，使高炉炉况稳定、高产顺产并产生节能降焦等较大经济效益而被越来越多的炼铁企业认识和采用。
经过鼓风机和热风炉进入高炉的热风，其水分含量和温度对炼铁焦比有直接影响，实践已证明水分越低，风温越高，焦比越低。
经过冷凝除湿后的空气密度提高还能降低鼓风机的动力消耗，可谓一举多得。
有的钢铁企业采用加湿来稳定炉况，虽然炉况得到稳定，但是造成焦炭和煤粉的大量浪费，应予以避免。
高炉除湿改造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。
阳春新钢铁位于广东阳春市靠近沿海，常年湿度较大。
利用高炉鼓风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。
1 高炉鼓风脱湿对炼铁的提高1.1 降低综合焦比降低综合焦比反映在两个方面：一方面，高炉鼓风中的水分除湿后通过加热炉燃烧同样多的燃料，可提高热风温度，含湿量每降低1g/m3，焦比降低0.3kg/t；另一方面，高炉内的化学反应热的节能，含湿量每降低1g/m3，理论燃烧温度降低7.6℃（首钢经验值），焦比降低1kg/t，合计可降低综合焦比1.3kg/t。
根据我公司项目实例，保守取含湿量每降低1g/m3，焦比降低0.8kg/t。
1.2 提高喷煤煤比、置换焦比，从而降低能源成本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，湿分每降低1g/m3，煤比要增加1.5～2.23kg/t，可置换焦比1.2～1.8kg/t。
高炉鼓风机的脱湿技术
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。
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1 鼓风湿度对高炉冶炼的影响
1) 对炉缸燃料燃烧的影响
鼓风带入高炉的湿分（水蒸汽），在风口前燃烧带内按H2O+C=CO+H2反应，与燃料中的碳作用形成还原性气体，与此同时H20的分解也吸收了热量，造成风口燃烧带的变化为：
(1) 燃料中1kg碳消耗的风量略有减少，形成的煤气量也略有减少；
(2) 燃烧1kg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。
2) 对高炉内还原的影响
风口前燃烧形成的煤气中还原性气体数量和浓度增加，使矿石中氧化铁的还原过程加快，使高炉内直接还原度降低，有利于燃料比降低。
但是对于难还原的元素来说，如冶炼锰铁，并不能得到这样的效果。
3) 对炉况顺行的影响
通过脱湿或加湿都可以将大气鼓风湿度保持固定不变，消除大气湿度因气温变化对炉况的不利影响。
4) 对焦比的影响
加湿鼓风时，必须大幅提高风温才会使焦比有所下降。
而脱湿鼓风后，由于节省了水蒸汽分解消耗的热量和炉况改善，焦比将会下降，也不必另外提高风温。
这在国内外脱湿鼓风生产中得到了证实。
5) 对产量的影响
脱湿和加湿鼓风生产都显示出产量有所提高，其原因有二：一是两者都消除了湿分波动对炉况的不利影响，使炉况顺行；二是焦比降低。
加湿鼓风产量的提高就决定于能否用风温提高来补偿湿分分解消耗的热量。
而脱湿鼓风因上述两个原因提高产量是很明显的，尤其是风温的提高不用补偿水蒸汽分解消耗的热量，而完全用来代替焦炭在风口前燃烧放出的热量，使焦比降低。
焦比降低总是可以提高产量的。
2 脱湿鼓风的推广原因
近些年来，炼铁生产有关条件的变化促进了脱湿鼓风的推广，主要表现在以下几方面：
1) 喷煤量的变化
1995年以前，全国重点炼铁厂平均喷煤量一直在60kg/t，1999年突破了100kg/t，2002年大于1000m3高炉的平均喷煤量达到了143kg/t。
1998年，宝钢高炉喷煤量开始突破200kg/t。
2) 原燃料等的变化
过去烧结矿全部使用自产精矿粉，品位低、强度差，90年代开始逐渐增加进口矿，2004年进口矿的比例超过了52%，烧结矿质量有了显著提高，炉料结构也日趋合理化，焦炭质量（灰分、强度）也有提高，再加上提高炉顶压力和部分富氧，高炉消化未燃煤粉的能力有了很大提高。
3) 喷吹煤种的变化
上个世纪八十年代以前都喷无烟煤，而且大都是高灰分原煤。
无烟煤的燃烧性差，要求补偿的理论燃烧温度能力低，主要是炉内消化未燃煤粉的能力限制了喷煤量。
随着喷吹煤粉安全问题得到解决，现在逐步改喷混合煤（或烟煤），而且都是洗精煤。
改喷烟煤后燃烧性能提高了，挥发分提高后限制喷煤量的因素逐步转到了补偿理论燃烧温度的能力上了。
4) 喷煤经济效益的变化
焦炭价格入关前后价格翻了一番还要多，且居高不下。
喷煤量的增加和焦炭价格的猛涨使高
炉喷煤的经济效益发生了巨大变化。
过去高炉喷煤只有微利，现在成了降低成本的首要措施。
3 脱湿鼓风的意义
采用吸入侧深冷冻脱湿鼓风方式，每年冬季3个月脱湿装置不运行，称为非脱湿期；其余春、夏、秋9个月脱湿装置运行称为脱湿期。
在每年的脱湿期内南方的高炉有如下效果：
1) 炼铁界公认：风中湿度每减少1g/Nm3可以降低焦比0.8~1.0kg/t；
2) 风中含湿量每减少1g/Nm3，可提高燃烧带温度9℃，因此可以多喷煤粉1.5-2.0kg/t；
3) 可增加鼓风量。
当大气温度在30℃左右时，在炼铁高炉鼓风中采用全冷冻脱湿方式后，进入鼓风机的空气温度在5～8℃，这样可使鼓入风的密度提高，相当于增加约9%的风量。
4) 使炉况稳定，增加产量。
利用高炉鼓风除湿技术使高炉鼓风达到稳湿、降湿的双重效果，消除因大气湿度变化对炉况不利的影响，使高炉稳定运行，此方案可使高炉增产3-8%左右。
5) 对于风量较大的高炉鼓风机，采用吸入侧全冷冻方式脱湿，则夏季可以省功率约10.2%，年平均省功约为5.4%。
对于大风量高风压的大型高炉鼓风机，因脱湿而省下的功率完全可以抵消脱湿装置本身所消耗的功率，甚至还有富余，在一定程度上实现了“负能脱湿”；
6) 脱湿机具有二次除尘作用，有效保护鼓风机转子，减少风机叶片磨损；
7) 高炉生产“四季如冬”，从而增加炼铁生产能力，提高企业效益。