脱湿技术在高炉汽动鼓风机组中的研究与应用

摘 要 汽轮鼓风机主要任务，就是利用轴流压缩鼓风机，将空气进行压缩利用送入高炉，满足高炉的冶炼的供风需要。在这一过程中，空气由风机吸入到输出变成冷风，冷风中水会在高炉炼铁时影响焦炭的利用效率，影响了高炉生产。本文就如何降低冷风湿度，从而实现降低汽轮机汽耗，提高冷风质量进行了分析论证。

关键词 脱湿；鼓风机；制冷；饱和温度

中图分类号TF57 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0207-02

1 冷风脱湿的必要性及技术难点

1.1 冷风脱湿改造的必要性

通过对冷风中的含水量进行研究发现，温度降低时，空气中的饱和湿度也会降低。如果冷风湿度过高，温度变化时，空气体积发生变化，影响到鼓风机进气量，风机需要调整负荷来适应空气体积的变化。同时，夏季温度较高，单位质量内的空气体积较大，影响了风机的空气吸入量，相较与其他季节，夏季的风机汽耗量较高。而冷风温度、湿度的变化，直接影响鼓风机→高炉生产线稳定性。

1.2 冷风脱湿改造技术难点

1）原有空气过滤器为低压脉冲袋式过滤器，过滤精度和设备密封强度均达不到脱湿设备要求；

2）过滤器更换后采用过滤精度1μm的DH320高精细滤芯，过滤精度远超过原布袋式过滤，风机处于高炉生产区，含尘量较高，DH320易污染，需采取措施，延长滤芯过滤周期，减少因滤芯更换对风机生产影响；

3） 空气脱湿处理后，空气温度降低，体积减小，密度升高，对风机生产工况势必会造成影响；

4）空气制冷脱湿后，风机管道会随之减温，远低于夏季周围环境温度，势必会造成冷风管道外部结露，对管道造成腐蚀。

2 脱湿原理分析及技术分析

2.1冷风脱湿原理

27℃时空气饱和湿度26g/m37℃时空气饱和湿度6g/m3脱出水分20g/m3

如上图所示，当空气中湿度大于该状态下饱和湿度时，水分就会无法继续溶解而被析出。制冷式脱湿就是通过改变空气温度的手段起到改变空气饱和湿度的目的，达到脱去空气中水分的最终目标。

2.2 冷风脱湿技术分析

1） 风机侧技术分析

在风机吸入压力相同的情况下，根据当地常年平均气象条件，引入理想气体状态方程：

由理想气体状态方程可得：

即：

可知： ≈93%

空气制冷脱湿后，空气体积降低了近7%，变向增加了汽轮鼓风机组7%的进气量 。

2）高炉侧技术分析

在高炉鼓风中的水蒸气会在燃烧的状态下发生如下化学反应：

H2O+C=CO+H2

在此化学反应的过程中，分解1g水需要消耗0.67g碳同时需要吸收7.31kj的热量；其中需要吸收的热量是由以下化学反应所产生和提供的：

2C+O2=2CO

在此化学反应过程中，1g碳燃烧释放9.21kj热量，因此，若需要产生7.31kj的热量则需要消耗0.79g碳，综上所述，在高炉炉缸内分解1g水蒸气需要消耗： 0.69+0.79=1.46g碳，折合消耗焦炭1.72g（焦炭含碳量85%计算）。

考虑到以上化学反应所生成的CO和H2会在高炉的上部进行一定的化学反应，会释放和回收一部分的热量，回收率一般会在40%左右。这样1g水实际消耗的焦炭为1.72×60%=1.03g焦炭。也就是说，空气中1g水需要消耗1.03g焦炭，造成了能源浪费。

3 改造方案实施

AV80-15汽轮鼓风机组的脱湿生产流程，就是利用轴流压缩机，将空气经过过滤和脱湿处理后压缩送入高炉，满足高炉的冶炼的供风需要。

脱湿设备运行时，利用溴化锂制冷机和乙二醇制冷器作为制冷源，将冷源循环水降低到7℃左右，制冷后循环水通过水泵组加压进入各滤清器内部的板翅式冷却器进行制冷，制冷后的冷却水和空气中脱出的冷凝水经过水箱回收进入脱湿机组再次循环

4 冷风脱湿对风机的影响及技术措施

4.1 过滤器内部因素对风机的影响

降温脱湿过程中，空气温度会出现快速的降低，当空气温度低于水蒸汽饱和温度以下时，水蒸汽会凝结成液体水珠析出，在这个过程中，能否及时排出脱湿器内的凝结水，是关系到脱湿器以及风机的安全运行的关键环节。通过在空气过滤器外部增加一层粗滤，使空气经过粗滤后再进入精密滤芯，保证了滤芯处空气的洁净程度。粗滤更换时间短，最快半天即完成更换，能及时保证空气过滤器压差不超标。同时，延长了费用较高的精密滤芯的更换周期，降低了设备成本。

4.2 低温结露对风机的影响

脱湿降温后的吸人空气温度可达7℃左右，所以，风机吸入管道及低压缸侧缸壁的温度肯定低于大气的露点温度，在夏季，很容易出现结露，当外部空气与低温管壁和缸壁接触，便产生凝水，凝水越积越多，就会产生滴水，进而造成管道腐蚀。所以，对管路及风机低压侧缸壁进行保温，保温材质选用高品质岩棉，隔热性好（导热系数0.029W/moK），而且保温层安装时不留空隙。确保了低温结露效应对冷风管道的腐蚀影响。

4.3 空气脱湿后的风机性能参数分析。

空气密度的变化会影响风机本身性能曲线（主要是影响吸入风压、进气量、轴功率等性能参数），各项性能参数的变化需进一步验证。我们进行脱湿投运试验验证后：汽动鼓风机吸入空气温度降低，空气密度增加，同时空气含湿量减少，空气绝对湿度由平均夏季20g/m3左右，降低到10g/m3左右。

保持风机功率不变：

汽动鼓风机风量较以往增加了6%～13%；

质量流量增加5%～15%；

保持风机的质量流量不变：

汽动鼓风机轴功率减少5%～15%。

5 技术创新点

1）空气制冷脱湿，减小了空气，降低了汽轮鼓风机组汽耗，汽耗量由原来的3.71t/万m3降至2011年的3.51t/万m3；

2）有效降低了冷风含水量，提高了冷风的品质，减低了高炉生产的焦炭配比，提高了焦炭利用率，保证了生产质量。

参考文献

[1]工程热力学.北京：高等教育出版社，2007.

[2]汽轮机设备与运行.北京：中国电力出版社，2008.