高炉鼓风机机前冷冻脱湿工艺规范起草人

丁毅、田俊等。 2100433B

马鞍山钢铁股份有限公司、北京硕人海泰能源科技有限公司等。

物理冷凝法脱湿工作原理均是通过降低湿空气的干燥温度，使空气中的水分析出，从而达到脱湿的要求。

现有的机前脱湿技术是在高炉鼓风机前采用物理冷凝法对空气进行脱湿，位于高炉鼓风机前的脱湿器内设有换热管束，空气在管外流动，冷水在管内流动，两者通过管壁进行换热并凝析空气中的水分。

由于脱湿空气压力接近当地大气压，为保证鼓风湿度控制在9 g/m³，对应脱湿后的空气温度约8.5 ℃，考虑传热端差等因素，脱湿用冷水温度为5~7 ℃，因此脱湿系统必须设置制冷机以提供低温冷水，但制冷机电耗和水耗较大。

根据道尔顿分压定律和空气绝对湿度与蒸汽分压的关系，某一绝对湿度对应的饱和空气温度随空气压力的升高而升高。空气压力较低时，维持其湿度的所需温度较低，空气压力较高时，维持湿度所需温度较高。高炉鼓风机机后脱湿系统作为一种脱湿新工艺，其脱湿装置位于高炉鼓风机后，在高炉鼓风机对大气进行压缩、增压后进行脱湿处理，根据上述原理，脱湿温度可大大提高。假设高炉鼓风机增压后的空气绝对压力为0.5 MPa，要求鼓风湿度9 g/m³，计算或查表可知对应空气的饱和温度为34.7 ℃，所以当空气温度冷却到34.7 ℃时，空气中所含水分即达到所要求的9 g/m³。显然当采用新工艺时，脱湿系统可采用常温介质，如循环水、江河水或海水实现冷却脱湿，无需设置制冷机提供低温冷冻水 。

机后脱湿系统布置在高炉鼓风机出口，经高炉鼓风机增压后大气压力约为0.3~0.6 MPa，温度约为180~280 ℃，温度和压力较高的空气进入机后脱湿系统，在机后脱湿系统中被常温水冷却到30~40 ℃以脱除空气中多余的水分。

由于高炉鼓风机风量大，经鼓风机压缩后的空气温度高，热焓高，如果直接采用冷却水进行脱湿，脱湿系统换热量非常大，脱湿所需换热面积和冷却水量大大增加，系统投资费用较高，运行能耗大，不符合机后脱湿节能降耗的初衷，同时采用直接冷却脱湿空气温度低，鼓风进入热风炉预热需要消耗更多的燃料。因此机后脱湿系统设置预冷回热回路，利用热媒吸收高温空气大部分热量，对高温空气进行预冷，预冷后的低温空气在脱湿冷却器中冷却除湿，而吸收热量后的热媒用于加热脱湿后的空气，热媒在脱湿系统中循环使用。

高炉鼓风机机后脱湿的工作包括三个流程：空气流程、脱湿流程和回热流程。

空气流程：来自鼓风机出口的空气在预冷器与低温热媒进行热交换，预冷后送至脱湿冷却器脱出水分，由回热器进行加热后送往热风炉。

脱湿流程：常温水经水泵加压后送到脱湿冷却器对空气进行脱湿，脱湿冷却器由间壁式换热器和除雾器组成，水蒸气在换热器表面凝结成水滴并通过除雾器实现气水分离。

回热流程：在预冷器中被加热后热媒回流到膨胀罐，然后再送至回热器被脱湿后的冷空气冷却，冷空气被加热，热媒再由循环泵加压送回预冷器入口循环使用。

机后脱湿系统利用在预冷器和回热器间循环流动的热媒传递热量、降低脱湿冷却器负荷，而预冷器中鼓风机送来的空气最高温度高达280 ℃，选择合适的热媒对系统长期稳定运行尤为重要。工业中常用的热媒包括有机物、水、导热油等，有机物沸点较低，多用于制冷导热系统，水具有比热容大、导热性好的优点，但水易汽化，机后脱湿系统中热媒最高工作温度约为250 ℃，如果以水为热媒，水压需提高到约4.0 MPa 在循环过程中才不会汽化，因此系统运行压力高，要求有完善的安全保护措施。导热油则具有工作温度高的特性，如X6D-310 导热油，其最高工作温度为300 ℃、比热容为2.68 kJ/kg.℃，耐温能力和传热能力均较好，在预热器和回热器中可稳定运行，因此机后脱湿系统采用导热油为热媒 。

高炉鼓风机机后脱湿系统作为一种新的鼓风脱湿工艺在技术上是可行的，脱湿系统满足高炉对鼓风湿度控制的要求和热风炉对鼓风的温度要求。机后脱湿工艺可采用江河水直接冷却，水系统投资和能源消耗大大降低，同时机后脱湿工艺避免了对冷冻水或低温制冷剂的需求，无需设置制冷机需要，投资、占地和电耗均小于机前脱湿系统。因此机后脱湿系统更符合当前冶金企业节能降耗、节约用地和节省投资的要求。

高炉鼓风机机后脱湿系统作为一种新的鼓风脱湿工艺尚处于推广应用阶段，特别适用于对现有中小型高炉鼓风系统改造，增加供风能力、提高产量的炼铁厂，已有多家钢铁企业拟进行实际应用 。