冶金高炉供风系统的节能降耗方法

摘要

本发明公开了一种冶金高炉供风系统的节能降耗方法，将处理空气通过空气过滤器进入转轮除湿机实施空气除湿，以高炉冲渣水的余热作为热源将转轮除湿机所需再生风加热到60度以上，同时，将处理空气由环境温度加热至＜50℃；降温后的冲渣水回用到高炉冲渣工艺中循环使用；再通过预热器I、鼓风机、预热器II、热风炉将处理空气加热到1200℃，送入冶金高炉。本发明使原排放的冲渣水余热得到充分利用，同时降低了冲渣水余热的排放量，减轻了对环境的热污染。取消了冷却塔降温设备，并以转轮除湿装备取代原有的制冷除湿系统，实现了高炉供风系统的节能降耗，达到了节能减排的双重目标。

说明书

技术领域

本发明是关于冶金高炉的，特别涉及冶金高炉的供风系统。

背景技术

目前，冶金高炉是冶金领域生产的高能耗设备，高炉的燃料燃烧需要供风系统即空气 除湿预热系统，该系统的节能潜力极大。

高炉空气除湿预热系统的传统方法是利用制冷工艺对空气实施降温，根据除湿程度的 要求将环境空气降温到5-10℃，使空气中的水分在低温的条件下凝结析出，之后再利用矿 物能加热提升空气温度，从而获得干燥的预热空气，之后再将已除湿的空气加热升温和压 缩，送入高炉中。

另外，高炉自身冲渣水的排放数量巨大，冲渣水排放的余热温度一般在80度以上，由 此造成了严重能源浪费和环境污染。如何利用现有资源，实现高炉除湿预热系统的节能降 耗，达到节能减排的双重目标，这是一项不容忽视的重要工作。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术的能耗高、设备复杂的缺点，省去昂贵的制冷工艺设 备及其相应的能耗，同时利用排放的冲渣水的余热再生除湿转轮和加热空气，提供一种新 的冶金高炉供风系统的工艺方法。

本发明冶金高炉供风系统的节能降耗方法，具有如下步骤：

(1)将处理空气通过空气过滤器进入转轮除湿机实施空气除湿，以高炉冲渣水的余热作 为热源将转轮除湿机所需再生风加热到60度以上，确保转轮除湿机的连续除湿运行，同时， 将处理空气由环境温度加热至＜50℃；降温后的冲渣水回用到高炉冲渣工艺中循环使用；

(2)将步骤(1)加热至45℃的处理空气送入预热器I，以高炉冲渣水的余热作为加热热源， 将处理空气进一步加热到65～80℃；降温后的冲渣水回用到高炉冲渣工艺中循环使用；

(3)将步骤(2)加热到65～80℃的处理空气送入鼓风机，鼓风机将处理空气压缩，使处理 空气升温至180℃；

(4)将步骤(3)加热到180℃的处理空气送入预热器II，预热器II通过常规加热方式将 处理空气加热到300℃；

(5)将步骤(4)加热到300℃处理空气送入热风炉，热风炉通过常规加热方式进一步将处 理空气加热到1200℃，送入冶金高炉。

所述步骤(1)的高炉冲渣水的余热温度为60～90℃。

本发明的有益效果是，利用转轮除湿方法和高炉冲渣水余热再生转轮并加热空气的方 法，使原排放的冲渣水余热得到充分利用，同时降低了冲渣水余热的排放量，减轻了对环 境的热污染。取消了冷却塔降温设备，并以转轮除湿装备取代原有的制冷除湿系统，实现 了高炉供风系统的节能降耗，达到了节能减排的双重目标。

综合效益分析

(1)原有高炉送风系统利用电能除湿，新的技术利用高炉冲渣水的废热除湿，节省了高 品位能量，减少了环境的热污染；

(2)原有高炉送风系统利用高能降温达到空气除湿，新的系统不存在降温过程，节省了 此部分的热能消耗；

(3)将冲渣水余热用做高炉送风的第一级加热，节省了该温区原有的加热量；

(4)高炉冲渣水热量用于高炉送风系统，可降低冲渣水余热的排放量；

(5)节省了复杂昂贵的制冷初始装备，代之以简单低能耗的转轮除湿设备，节省了运行 管理费用；

经济效益分析

(1)本方案平均除湿量按9g/Nm3计算，焦比可降低6.3kg/t铁，折合6.12kgce/tfe；以全年 除湿运行6500小时计算，高炉产铁量为150万吨，可增加产能0.9％。

(2)平均除湿量按9g/Nm3计算，这些水分在热风炉中由20℃加热至1200℃时消耗的热量 为42.7kJ；在高炉中与炭发生化学反应是一个吸热过程，消耗的热量为65.65kJ，两项合计耗 热108.35kJ。以除湿运行6500h、高炉鼓风量90000Nm3/h计算，该部分水分在热风炉和高炉 中消耗的热量为6.338x1011kJ，折合标准煤约2164t，价值约259万元。

(3)利用制冷进行除湿需制冷量为Q’＝90000×0.3093×(31-5)＝72.4万大卡/时 (840kWh)；取制冷机组的COP＝3，则制冷机组运行电耗280kWh，另外冷凝水泵电耗40千瓦 时，则制冷系统运行能耗约计320千瓦时。以全年运行6500小时计算，总的电能量为208万 度电。如果电费为0.8元/度，则节省电费166.4万元。

附图说明

图1是传统高炉供风系统的流程图；

图2是本发明高炉供风系统的节能降耗方法流程图。

具体实施方式

图1是传统高炉供风系统的流程图，由图1可以看出，传统的高炉供风系统是利用制 冷工艺对空气实施降温，根据除湿程度的要求将环境空气降温到5-10℃，使空气中的水分 在低温的条件下凝结析出，之后再利用矿物能加热提升空气温度，从而获得干燥的预热空 气，之后再将已除湿的空气加热升温和压缩，送入高炉中。

图2是本发明高炉供风系统的流程图，由图2可以看出，本发明是使用转轮除湿装备 取代原有的制冷除湿系统，并且利用换热器装置，将冲渣水中余热取出，使冲渣水得以降 温回用。取出的热量部分用于作为转轮除湿装备所需的再生空气加热，以确保转轮除湿装 置的持续正常工作，使除湿下来的水分排放到大气中；其余部分的冲渣水余热对被处理后 的干空气继续进行加热升温，达到余热温度允许的加热极限，使余热得到充分的利用。降 温后的冲渣水无需经过冷却塔，可直接回用，确保冲渣水循环量满足高炉生产工艺的要求。

本发明具体实例及如下：

基本情况：500立方米高炉一台，冲渣水温度85-90℃，160吨/时；

预热空气量：75000立方米至90000立方米/小时。

高炉冲渣水是循环使用的工业冷却水，除渣热水需通过冷却水塔降温至60℃后再循环 使用，致使大量的余热排放到大气中。根据冲渣水温降和流量计算，排放到大气中的余热 有(按90℃计算)：

Q＝160×1000×(90-60)＝480万大卡/时(约5600kWh)

由于冲渣水温度的限制，空气余热温度最高达到80℃，针对500立方高炉的空气余热 量计算(按90000立方米/小时计算)所需的空气预热热量计算如下：

Q’＝90000×0.3093×(80-25)＝153万大卡/时(1748kWh)

或：Q’＝90000×0.3093×(80-31)＝136万大卡/时(1424kWh)

计算显示预热空气所需热量Q’远远小于冲渣水可提供的热量Q。

本实施例的转轮除湿机选用HTM型，空气过滤器为自带配套产品。预热器和热风炉为天 津华能能源设备有限公司产品。

新的高炉送风除湿加热方法是采用转轮除湿工艺完成的。借助于吸附材料制成的除湿 转轮的吸湿功能，当需要处理的湿空气穿过除湿转轮时，空气中的水分被除湿转轮吸附下 来，排出干空气完成初始过程。同时转轮中含有的水分需要不断地排到大气中，确保转轮 的持续吸湿能力，这个过程是依靠较高温度的再生空气穿过转轮完成的。因此再生空气需 要加热到60℃以上。而高炉冲渣水的温度为60～90℃，因此足以满足再生空气加热的温度 需求。

转轮除湿工艺的工作原理如下：

处理空气通过空气过滤器进入转轮除湿机实施空气除湿，同时以高炉冲渣水的余热作 为热源将处理空气由环境温度加热至＜50℃，并将转轮除湿机所需再生风加热到60度以上， 确保转轮除湿机的连续除湿运行；降温后的冲渣水回用到高炉冲渣工艺中循环使用；

将加热后的处理空气送入预热器I，继续以高炉冲渣水的余热作为加热热源，将处理空 气进一步加热到65～80℃；降温后的冲渣水回用到高炉冲渣工艺中循环使用；

将加热到65～80℃的处理空气送入鼓风机，鼓风机将处理空气压缩，使其至180℃； 再送入预热器II，将处理空气加热到300℃，此时的加热方式采用常规的换热器加热方式。

将加热到300℃处理空气送入热风炉，进一步加热到1200℃，最后送入冶金高炉，此 时的加热方式采用常规的高温热风炉加热方式。

由于新的除湿方式不降低空气温度，必将使预热热量降低，产生第一步的节能效应； 由于使用部分高炉冲渣水热量作为除湿机的再生热源，致使原制冷机组设备消耗的电能得 到了节省，这是第二部的节能效应；由于使用部分高炉冲渣水热量作为预热热源，可节省 原有的外部加热能耗，产生第三部的节能效应；由于高炉冲渣水的部分热量用于高炉送风 系统后，使原来的冲渣水热负荷大大降低，由此带来冲渣水冷却能耗的下降，这是第四步 节能效应。其总的效应会使高炉生产的能耗和废热排放降低。