脫濕是指高爐節能降耗的重要手段之一，採用脫濕技術不但降低了冶煉焦比，還具有穩定高爐爐況、減少爐溫波動的作用，在大型高爐鼓風中套用日益廣泛。現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，化學脫濕由於葉片腐蝕等缺陷已逐步淘汰，多採用鼓風機機前冷凍脫濕工藝，但機前冷凍脫濕系統中制冷機電耗、水耗高，影響了高爐鼓風脫濕技術的推廣運用。
基本介紹
- 中文名：脫濕
- 外文名：Take off the wet
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：高爐節能降耗的重要手段之一
- 作用：降低了冶煉焦比，穩定高爐爐況
簡介,空氣濕度對高爐的影響,機後脫濕工藝原理,機後脫濕系統組成,總結,
簡介
噴煤、富氧和脫濕已成為高爐節能降耗的重要手段，其中採用脫濕技術不但降低了冶煉焦比，還具有穩定高爐爐況、減少爐溫波動的作用，在大型高爐鼓風中套用日益廣泛。現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，化學脫濕由於葉片腐蝕等缺陷已逐步淘汰，多採用鼓風機機前冷凍脫濕工藝，但機前冷凍脫濕系統中制冷機電耗、水耗高，影響了高爐鼓風脫濕技術的推廣運用。
空氣濕度對高爐的影響
實際空氣是乾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；北方則由於氣溫低、乾旱少雨，濕分較低，但無論南方或北方，即使在同一時期內或同一天內，由於氣溫和相對濕度的變化，大氣濕分都可能發生較大變化，從而引起鼓風濕分的變化。
濕空氣由高爐鼓風機增壓、熱風爐加熱後作為鼓風進入高爐，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，不利於爐況順行。
機後脫濕工藝原理
物理冷凝法脫濕工作原理均是通過降低濕空氣的乾燥溫度，使空氣中的水分析出，從而達到脫濕的要求。
現有的機前脫濕技術是在高爐鼓風機前採用物理冷凝法對空氣進行脫濕，位於高爐鼓風機前的脫濕器內設有換熱管束，空氣在管外流動，冷水在管內流動，兩者通過管壁進行換熱並凝析空氣中的水分。
由於脫濕空氣壓力接近當地大氣壓，為保證鼓風濕度控制在9 g/m3，對應脫濕後的空氣溫度約8.5 ℃，考慮傳熱端差等因素，脫濕用冷水溫度為5~7 ℃，因此脫濕系統必須設定制冷機以提供低溫冷水，但制冷機電耗和水耗較大。
根據道爾頓分壓定律和空氣絕對濕度與蒸汽分壓的關係，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。高爐鼓風機機後脫濕系統作為一種脫濕新工藝，其脫濕裝置位於高爐鼓風機後，在高爐鼓風機對大氣進行壓縮、增壓後進行脫濕處理，根據上述原理，脫濕溫度可大大提高。假設高爐鼓風機增壓後的空氣絕對壓力為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。顯然當採用新工藝時，脫濕系統可採用常溫介質，如循環水、江河水或海水實現冷卻脫濕，無需設定制冷機提供低溫冷凍水。
機後脫濕系統組成
機後脫濕系統布置在高爐鼓風機出口，經高爐鼓風機增壓後大氣壓力約為0.3~0.6 MPa，溫度約為180~280 ℃，溫度和壓力較高的空氣進入機後脫濕系統，在機後脫濕系統中被常溫水冷卻到30~40 ℃以脫除空氣中多餘的水分。
由於高爐鼓風機風量大，經鼓風機壓縮後的空氣溫度高，熱焓高，如果直接採用冷卻水進行脫濕，脫濕系統換熱量非常大，脫濕所需換熱面積和冷卻水量大大增加，系統投資費用較高，運行能耗大，不符合機後脫濕節能降耗的初衷，同時採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。因此機後脫濕系統設定預冷回熱迴路，利用熱媒吸收高溫空氣大部分熱量，對高溫空氣進行預冷，預冷後的低溫空氣在脫濕冷卻器中冷卻除濕，而吸收熱量後的熱媒用於加熱脫濕後的空氣，熱媒在脫濕系統中循環使用。
高爐鼓風機機後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，預冷後送至脫濕冷卻器脫出水分，由回熱器進行加熱後送往熱風爐。
脫濕流程：常溫水經水泵加壓後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成水滴並通過除霧器實現氣水分離。
回熱流程：在預冷器中被加熱後熱媒回流到膨脹罐，然後再送至回熱器被脫濕後的冷空氣冷卻，冷空氣被加熱，熱媒再由循環泵加壓送回預冷器入口循環使用。
機後脫濕系統利用在預冷器和回熱器間循環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長期穩定運行尤為重要。工業中常用的熱媒包括有機物、水、導熱油等，有機物沸點較低，多用於製冷導熱系統，水具有比熱容大、導熱性好的優點，但水易汽化，機後脫濕系統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 在循環過程中才不會汽化，因此系統運行壓力高，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定運行，因此機後脫濕系統採用導熱油為熱媒。
總結
高爐鼓風機機後脫濕系統作為一種新的鼓風脫濕工藝在技術上是可行的，脫濕系統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。機後脫濕工藝可採用江河水直接冷卻，水系統投資和能源消耗大大降低，同時機後脫濕工藝避免了對冷凍水或低溫製冷劑的需求，無需設定制冷機需要，投資、占地和電耗均小於機前脫濕系統。因此機後脫濕系統更符合當前冶金企業節能降耗、節約用地和節省投資的要求。
高爐鼓風機機後脫濕系統作為一種新的鼓風脫濕工藝尚處於推廣套用階段，特別適用於對現有中小型高爐鼓風系統改造，增加供風能力、提高產量的煉鐵廠，已有多家鋼鐵企業擬進行實際套用。
