專利名稱：冶金高爐供風系統的節能降耗方法
技術領域：
本發明是關于冶金高爐的，特別涉及冶金高爐的供風系統。
背景技術：
目前，冶金高爐是冶金領域生產的高能耗設備，高爐的燃料燃燒需要供風系統即空氣除濕預熱系統，該系統的節能潛力極大。高爐空氣除濕預熱系統的傳統方法是利用制冷エ藝對空氣實施降溫，根據除濕程度的要求將環境空氣降溫到5-10°C，使空氣中的水分在低溫的條件下凝結析出，之后再利用礦物能加熱提升空氣溫度，從而獲得干燥的預熱空氣，之后再將已除濕的空氣加熱升溫和壓縮，送入高爐中。另外，高爐自身沖渣水的排放數量巨大，沖渣水排放的余熱溫度一般在80度以上，由此造成了嚴重能源浪費和環境污染。如何利用現有資源，實現高爐除濕預熱系統的節能降耗，達到節能減排的雙重目標，這是一項不容忽視的重要工作。
發明內容
本發明的目的，是克服現有技術的能耗高、設備復雜的缺點，省去昂貴的制冷エ藝設備及其相應的能耗，同時利用排放的沖渣水的余熱再生除濕轉輪和加熱空氣，提供ー種新的冶金高爐供風系統的エ藝方法。本發明冶金高爐供風系統的節能降耗方法，具有如下步驟(I)將處理空氣通過空氣過濾器進入轉輪除濕機實施空氣除濕，以高爐沖渣水的余熱作為熱源將轉輪除濕機所需再生風加熱到60度以上，確保轉輪除濕機的連續除濕運行，同吋，將處理空氣由環境溫度加熱至< 50°C ;降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣エ藝中循環使用；(2)將步驟(I)加熱至45°C的處理空氣送入預熱器I，以高爐沖渣水的余熱作為加熱熱源，將處理空氣進ー步加熱到65 80°C ;降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣エ藝中循環使用；(3)將步驟⑵加熱到65 80°C的處理空氣送入鼓風機，鼓風機將處理空氣壓縮，使處理空氣升溫至180°C ；(4)將步驟(3)加熱到180°C的處理空氣送入預熱器II，預熱器II通過常規加熱方式將處理空氣加熱到300°C ；(5)將步驟(4)加熱到300°C處理空氣送入熱風爐，熱風爐通過常規加熱方式進ー步將處理空氣加熱到1200°C，送入冶金高爐。所述步驟⑴的高爐沖渣水的余熱溫度為60 90°C。本發明的有益效果是，利用轉輪除濕方法和高爐沖渣水余熱再生轉輪并加熱空氣的方法，使原排放的沖渣水余熱得到充分利用，同時降低了沖渣水余熱的排放量，減輕了對環境的熱污染。取消了冷卻塔降溫設備，并以轉輪除濕裝備取代原有的制冷除濕系統，實現了高爐供風系統的節能降耗，達到了節能減排的雙重目標。綜合效益分析(I)原有高爐送風系統利用電能除濕，新的技術利用高爐沖渣水的廢熱除濕，節省了高品位能量，減少了環境的熱污染；(2)原有高爐送風系統利用高能降溫達到空氣除濕，新的系統不存在降溫過程，節省了此部分的熱能消耗； (3)將沖渣水余熱用做高爐送風的第一級加熱，節省了該溫區原有的加熱量；(4)高爐沖渣水熱量用于高爐送風系統，可降低沖渣水余熱的排放量；(5)節省了復雜昂貴的制冷初始裝備，代之以簡單低能耗的轉輪除濕設備，節省了運行管理費用；經濟效益分析(I)本方案平均除濕量按9g/Nm3計算,焦比可降低6. 3kg/t鐵,折合6. 12kgce/tfe ;以全年除濕運行6500小時計算，高爐產鐵量為150萬噸，可增加產能0.9%。(2)平均除濕量按9g/Nm3計算，這些水分在熱風爐中由20°C加熱至1200°C時消耗的熱量為42. 7kJ ;在高爐中與炭發生化學反應是ー個吸熱過程，消耗的熱量為65. 65kJ，兩項合計耗熱108. 35kJ。以除濕運行6500h、高爐鼓風量90000Nm3/h計算，該部分水分在熱風爐和高爐中消耗的熱量為6. 338xl011kJ，折合標準煤約2164t，價值約259萬元。(3)利用制冷進行除濕需制冷量為Q’ = 90000X0. 3093 X (31-5) = 72. 4萬大卡/時(840kWh);取制冷機組的COP = 3，則制冷機組運行電耗280kWh，另外冷凝水泵電耗40千瓦時，則制冷系統運行能耗約計320千瓦吋。以全年運行6500小時計算，總的電能量為208萬度電。如果電費為0.8元/度，則節省電費166. 4萬元。
圖I是傳統高爐供風系統的流程圖；圖2是本發明高爐供風系統的節能降耗方法流程圖。
具體實施例方式圖I是傳統高爐供風系統的流程圖，由圖I可以看出，傳統的高爐供風系統是利用制冷エ藝對空氣實施降溫，根據除濕程度的要求將環境空氣降溫到5-10°C，使空氣中的水分在低溫的條件下凝結析出，之后再利用礦物能加熱提升空氣溫度，從而獲得干燥的預熱空氣，之后再將已除濕的空氣加熱升溫和壓縮，送入高爐中。圖2是本發明高爐供風系統的流程圖，由圖2可以看出，本發明是使用轉輪除濕裝備取代原有的制冷除濕系統，并且利用換熱器裝置，將沖渣水中余熱取出，使沖渣水得以降溫回用。取出的熱量部分用于作為轉輪除濕裝備所需的再生空氣加熱，以確保轉輪除濕裝置的持續正常工作，使除濕下來的水分排放到大氣中；其余部分的沖渣水余熱對被處理后的干空氣繼續進行加熱升溫，達到余熱溫度允許的加熱極限，使余熱得到充分的利用。降溫后的沖渣水無需經過冷卻塔，可直接回用，確保沖渣水循環量滿足高爐生產エ藝的要求。本發明具體實例及如下基本情況500立方米高爐一臺，沖渣水溫度85_90°C，160噸/時；
預熱空氣量75000立方米至90000立方米/小時。高爐沖渣水是循環使用的エ業冷卻水，除渣熱水需通過冷卻水塔降溫至60°C后再循環使用，致使大量的余熱排放到大氣中。根據沖渣水溫降和流量計算，排放到大氣中的余熱有(按90°C計算)Q = 160 X 1000 X (90-60) = 480 萬大卡 / 時(約 5600kWh)由于沖渣水溫度的限制，空氣余熱溫度最高達到80°C，針對500立方高爐的空氣余熱量計算(按90000立方米/小時計算)所需的空氣預熱熱量計算如下Q’ = 90000X0. 3093 X (80-25) = 153 萬大卡 / 時(1748kffh)或Q’= 90000X0. 3093 X (80-31) = 136 萬大卡 / 時(1424kffh)計算顯示預熱空氣所需熱量Q’遠遠小于沖渣水可提供的熱量Q。本實施例的轉輪除濕機選用HTM型，空氣過濾器為自帶配套產品。預熱器和熱風爐為天津華能能源設備有限公司產品。新的高爐送風除濕加熱方法是采用轉輪除濕エ藝完成的。借助于吸附材料制成的除濕轉輪的吸濕功能，當需要處理的濕空氣穿過除濕轉輪時，空氣中的水分被除濕轉輪吸附下來，排出干空氣完成初始過程。同時轉輪中含有的水分需要不斷地排到大氣中，確保轉輪的持續吸濕能力，這個過程是依靠較高溫度的再生空氣穿過轉輪完成的。因此再生空氣需要加熱到60°C以上。而高爐沖渣水的溫度為60 90°C，因此足以滿足再生空氣加熱的溫度需求。轉輪除濕エ藝的工作原理如下處理空氣通過空氣過濾器進入轉輪除濕機實施空氣除濕，同時以高爐沖渣水的余熱作為熱源將處理空氣由環境溫度加熱至< 50°C，并將轉輪除濕機所需再生風加熱到60度以上，確保轉輪除濕機的連續除濕運行；降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣エ藝中循環使用；將加熱后的處理空氣送入預熱器I，繼續以高爐沖渣水的余熱作為加熱熱源，將處理空氣進ー步加熱到65 80°C ;降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣エ藝中循環使用；將加熱到65 80°C的處理空氣送入鼓風機，鼓風機將處理空氣壓縮，使其至180°C;再送入預熱器II，將處理空氣加熱到300°C，此時的加熱方式采用常規的換熱器加熱方式。將加熱到300°C處理空氣送入熱風爐，進ー步加熱到1200°C，最后送入冶金高爐，此時的加熱方式采用常規的高溫熱風爐加熱方式。由于新的除濕方式不降低空氣溫度，必將使預熱熱量降低，產生第一歩的節能效應；由于使用部分高爐沖渣水熱量作為除濕機的再生熱源，致使原制冷機組設備消耗的電能得到了節省，這是第二部的節能效應；由于使用部分高爐沖渣水熱量作為預熱熱源，可節省原有的外部加熱能耗，產生第三部的節能效應；由于高爐沖渣水的部分熱量用于高爐送風系統后，使原來的沖渣水熱負荷大大降低，由此帶來沖渣水冷卻能耗的下降，這是第四步節能效應。其總的效應會使高爐生產的能耗和廢熱排放降低。
權利要求
1.一種冶金高爐供風系統的節能降耗方法，具有如下步驟 (1)將處理空氣通過空氣過濾器進入轉輪除濕機實施空氣除濕，以高爐沖渣水的余熱作為熱源將轉輪除濕機所需再生風加熱到60度以上，確保轉輪除濕機的連續除濕運行，同時，將處理空氣由環境溫度加熱至< 50°C ;降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣工藝中循環使用。
(2)將步驟(I)加熱至45°C的處理空氣送入預熱器I，以高爐沖渣水的余熱作為加熱熱源，將處理空氣進一步加熱到65 80°C ;降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣工藝中循環使用； (3)將步驟(2)加熱到65 80°C的處理空氣送入鼓風機，鼓風機將處理空氣壓縮，使處理空氣升溫至180°C ； (4)將步驟(3)加熱到180°C的處理空氣送入預熱器II，預熱器II通過常規加熱方式將處理空氣加熱到300°C ； (5)將步驟(4)加熱到300°C處理空氣送入熱風爐，熱風爐通過常規加熱方式進一步將處理空氣加熱到1200°C，送入冶金高爐。
2.根據權利要求I的冶金高爐供風系統的節能降耗方法，其特征在于，所述步驟(I)的高爐沖渣水的余熱溫度為60 90°C。
全文摘要
本發明公開了一種冶金高爐供風系統的節能降耗方法，將處理空氣通過空氣過濾器進入轉輪除濕機實施空氣除濕，以高爐沖渣水的余熱作為熱源將轉輪除濕機所需再生風加熱到60度以上，同時，將處理空氣由環境溫度加熱至＜50℃；降溫后的沖渣水回用到高爐沖渣工藝中循環使用；再通過預熱器I、鼓風機、預熱器II、熱風爐將處理空氣加熱到1200℃，送入冶金高爐。本發明使原排放的沖渣水余熱得到充分利用，同時降低了沖渣水余熱的排放量，減輕了對環境的熱污染。取消了冷卻塔降溫設備，并以轉輪除濕裝備取代原有的制冷除濕系統，實現了高爐供風系統的節能降耗，達到了節能減排的雙重目標。
文檔編號C21B9/00GK102628090SQ201210119680
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者張于峰, 王筱林 申請人:天津大學, 江蘇煌明能源科技有限公司