制冷技术在高炉鼓风脱湿工程上的应用

摘要：本文重点介绍制冷技术在高炉鼓风脱湿工程中的作用，简单介绍高炉鼓风脱湿技术的原理及分类，说明螺杆式冷水机组和双效溴化锂吸收式冷水机组的工作原理，并通过一工程实例，具体说明制冷技术在高炉鼓风脱湿工程中的应用。

关键词：螺杆式冷水机组 双效溴化锂吸收式冷水机组 高炉鼓风脱湿技术

中图分类号：TF54 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）01（b）-0000-00

1 高炉鼓风脱湿技术简介

钢铁企业中，冶炼过程需要鼓风，鼓风中所含水分在高炉风口前会发生吸热化学反应，将水分解为氧和氢。这一过程消耗了部分用于冶炼的热量，从而降低了产量。另外，不稳定的鼓风空气湿度，会使高炉风口前火焰温度发生波动，使高炉工况不稳定，不仅消耗能源，而且影响产量。尤其在我国南方地区的钢铁企业，一年四季中，除冬季外均高温多雨，空气相对湿度大，会对高炉冶炼产生直接影响。

高炉鼓风脱湿技术目前分为三大类：吸附法、冷凝脱湿法及吸附冷凝联合法，其中应用最多的是冷凝脱湿法，其原理是使用冷却器对鼓风进行冷却，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析出。按照冷却器的安装位置不同又可细分为鼓风机吸入侧冷却法和鼓风机出口侧冷却法。目前，应用较为广泛的是鼓风机吸入侧冷却法。

2 制冷技术应用在高炉鼓风脱湿技术的应用

2.1脱湿器原理

在冷凝鼓风机吸入侧冷却法的实现过程中，需在高炉鼓风机吸风管道上设置冷却器，冷却器又称脱湿器。脱湿器的换热管束内充满冷却剂， 空气流过脱湿器时被冷却，产生冷凝水，冷凝水由排水器排走。脱湿器所用的冷却剂就是冷水机组提供的冷冻水或冷冻盐水。因为溴化锂吸收式冷水机组，即能利用生产过程排放的蒸汽，大大节约电能，得到广泛应用，但溴化锂冷水机组提供的冷冻水供回水温度为7℃/12℃，往往不能达到最佳效果，所以，有科研单位提出，增加二级处理，使冷却剂的供回水温度降至0℃/5℃。

2.2螺杆式冷水机组工作原理

螺杆式冷水机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、冷凝蒸发器和节流机构组成。其工作过程为制冷剂在冷水机组内由压缩机压缩成为高压蒸气，冷凝器放出热量而冷凝成液体，液体制冷剂经节流机构节流，压力和温度同时降低，进入蒸发器中，吸取载冷剂的热量而蒸发成蒸气。然后，制冷剂蒸气进入压缩机继续压缩，如此循环不已，其理想过程就是逆卡诺循环。其中所提到的载冷剂就是用于冷却鼓风的二级冷却介质冷冻乙二醇。

2.3双效溴化锂吸收式冷水机组工作原理

双效溴化锂吸收式制冷机主要由高压发生器、低压发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器等组成。在鼓风脱湿工程中使用的一般为以蒸汽为动力的机组。下面以并联循环的蒸汽双效溴化锂吸收式制冷机为例来介绍机组工作原理，其流程图见图①。

从吸收器5引出的稀溶液经发生器泵10生压后分成两路。一路经高温换热器6，进入高压发生器1，在高压发生器中被高温蒸汽加热沸腾，产生高温水蒸汽。浓溶液在高温热交换器6内放热后与吸收器中的部分稀溶液以及来自低温发生器的浓溶液混合，经吸收器泵9输送至吸收器的喷淋系统。另一路稀溶液在低温热交换器8和凝水热交换器7中吸热后进入低压发生器2，在低压发生器中被来自高压发生器的水蒸汽加热，产生水蒸气及浓溶液。此浓溶液在低温热交换器中放热后，与吸收器中的部分稀溶液及来自高温发生器的浓溶液混合后，输送至吸收器的喷淋系统。

3 工程实例

3.1工程概况

某钢铁公司高炉的鼓风脱湿工程，工程地点位于云南省。要求经过组合式脱湿机组处理后的设计空气含湿量为6±1g/Nm3。本工程采用鼓风机吸入侧冷却法。

3.2负荷计算

室外设计参数按当地最高温度和最大相对湿度设计（温度30℃，相对湿度85%，含湿量25 g/Nm3干空气）。初级脱湿后空气参数：温度12.5℃，含湿量为9g/kg，相对湿度为100%。深级脱湿后空气参数：温度3.5℃，含湿量为5g/kg，相对湿度为100%。

按照Q=G（h1-h2）计算，初级脱湿需要冷量约为3700kW，深级脱湿需要冷量约为2200kW。

3.3系统设计

该系统流程如图②所示，初级脱湿用7℃/12℃冷水由双效溴化锂吸收式冷水机组产生，配置对应数量的循环水泵，并设置一台备用，经管路输送至鼓风风道内安装的脱湿器，对鼓风进行脱湿处理，使用过的冷水再进入机组进行处理，循环使用。脱湿器产生的凝结水自流进入风道旁埋地安装的凝结水箱，该部分凝结水可用作制冷机房控制室夏季风机盘管用冷水及冷却塔补水。系统采用定压罐定压方式，系统补水接自厂区经过软化处理过的工业用水，冷却水由机械逆流式冷却塔处理。冷水机组用0.8Mpa饱和蒸汽接自厂区现有蒸汽管网。进入冷水机组的冷水及冷却水均需过滤处理。深级脱湿用0℃/5℃乙二醇溶液由螺杆式冷水机组产生，系统流程与初级系统相同。

3.4系统特点

该系统具有两大特点：1、采用两级脱湿，深级脱湿的冷却剂为乙二醇溶液。乙二醇溶液具有凝固点低、对钢制设备腐蚀性小等特点，能为脱湿器提供0℃/5℃的冷却剂，使鼓风脱湿达到更好的效果。值得注意的是，在以乙二醇为介质的设备及管道选型计算是要进行修正，并且，乙二醇溶液与锌会产生化学反应，不应采用内侧镀锌钢管和含锌设备。2、蒸汽的利用和凝结水的利用，该系统利用了生产系统尾部0.8Mpa的饱和蒸汽，即为溴化锂机组提供了热源，又减少了废气排放。鼓风脱湿产生的凝结水也被利用，实现了综合利用的产品链。

4 结语

制冷技术在高炉鼓风脱湿工程上的应用对降低鼓风温湿度、稳定高炉工况、增加风量、提高产量、减少能源消耗有很大贡献，同时，能综合利用钢铁企业生产余热，实现可资源的循环在利用。

5、参考文献

[1]空气调节用制冷技术 中国建筑工业出版社2004

[2]《高炉鼓风机机后脱湿工艺探讨》王珂刘汇远冶金动力2012年第3期 总第151期

[3]《高炉脱湿鼓风技术在梅钢公司的应用》陈海蓉.陆爱娟.上海节能2010年第7期

[4]《鼓风脱湿与高炉稳定运行》陈道海.顾厚淳.冶金动力2008年第1期 总第125期

[5]《高炉脱湿鼓风技术》王筱留.鞍钢技术2006年第3期 总第339期

[6]《高效节能型脱湿器用于高炉脱湿鼓风前景分析》卜正荣.姚玉明.冶金动力2005年第6期 总第112期

[7]《高炉脱湿鼓风技术与装置》刘慰俭.重型机械1988年第3期 总第151期