本發明涉及鋼材熱軋及煤化工技術領域，特別是指一種對軋鋼加熱爐用煤氣進行冷凍脫濕的設備及方法。
背景技術：
近年來鋼鐵工業發展，對棒線材的產品質量要求越來越高，目前軋鋼廠加熱爐大多使用轉爐煤氣加熱，因線材產品存在脫碳問題，經過分析轉爐煤氣含水量較大是產品燒損增加、脫碳嚴重的主要原因之一，產品表面質量會出現問題，造成棒線材扭曲、開裂等內在質量差等問題，嚴重阻礙了產品檔次的提升，質量異議會不斷，需要徹底解決，需要對轉爐煤氣脫濕進行研究顯得至關重要和迫切。根據工藝要求，可在煤氣管道上設置煤氣除濕裝置，這樣可以解決進入加熱爐煤氣除濕問題，來提高煤氣熱值，進一步減少線材脫碳，提高產品質量。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種對軋鋼加熱爐用煤氣進行冷凍脫濕的設備及方法，降低濕熱轉爐煤氣的含水量，以解決現有產品燒損增加、脫碳嚴重，產品表面質量會出現問題，及造成棒線材扭曲、開裂等內在質量差等問題。
該設備包括換熱裝置、煤氣排水器、溴化鋰冷水機組、濕溫度檢測系統和管路系統平臺，其中，換熱裝置包括氣/氣換熱器、氣/水換熱器，溴化鋰冷水機組包括蒸汽輸入管路、冷卻水出入管路和溴化鋰冷水裝置，溫濕度檢測系統包括溫濕度變送器、數據傳輸線路、數據處理裝置及顯示屏；
換熱裝置、煤氣排水器、溴化鋰冷水機組、溫濕度檢測系統設置在管路系統平臺上，溫濕度變送器設置在煤氣管路上，氣/氣換熱器和氣/水換熱器通過煤氣管路相連，氣/水換熱器和溴化鋰冷水裝置通過冷凍水管相連，氣/氣換熱器和氣/水換熱器下部均通過排水管與煤氣排水器相連，煤氣排水器下方設有用于儲存水的集水池，溴化鋰冷水裝置與蒸汽輸入管路和冷卻水出入管路相連，溫濕度變送器采集的數據通過數據傳輸線路傳送到數據處理裝置及顯示屏。
其中，溫濕度變送器有四個，分別設置在煤氣管路進入氣/氣換熱器入口段、經過氣/氣換熱器升溫余熱的煤氣管路出口段、煤氣管路進入水/氣換熱器入口段、經過水/氣換熱器冷凍降溫的煤氣管路出口段。
換熱裝置包括氣/氣換熱器和氣/水換熱器各一臺，氣/氣換熱器選用不銹鋼列管式固定板換熱器，型號為：1200，F＝250m2；氣/水換熱器選用不銹鋼列管式固定板換熱器，型號為：1000，F＝230m2。
煤氣排水器結構為立式水封式排水器，擊穿壓力P：1.8m水柱，采用兩級以上水封，適用壓力：低于15KPa的煤氣。
管路系統平臺由鋼板及鋼構架組成，配置安全護欄和爬梯，上面安裝管路和設備，管路系統平臺根據工藝要求設置在高空或地面。
采用該設備進行煤氣冷凍脫濕的方法，包括如下步驟：
S1、斷開煤氣主管道，串聯氣/氣換熱器和氣/水換熱器；
S2、設置氣/氣換熱器，承擔輸入濕熱煤氣與剛從氣/水換熱器輸出的干冷煤氣進行交換；
S3、設置氣/水換熱器，承擔輸入濕熱煤氣與剛從溴化鋰冷水機組輸出的冷凍水進行交換；
S4、設置煤氣排水器，承擔氣/氣換熱器、氣/水換熱器凝結水的排泄功能；
S5、設置溫濕度變送器，及時了解煤氣溫濕度狀況；
S6、設置溴化鋰冷水機組，通過蒸汽與溴化鋰之間進行熱交換，實現提供冷凍水，冷凍水與濕煤氣在氣/水換熱器中進行熱交換，升溫后的冷凍水再次進入溴化鋰冷水裝置進行冷卻，再進行下一次循環冷卻；
S7、通過數據傳輸線路，把溫濕度變送器的數據傳輸到數據處理裝置；
S8、利用數據處理裝置，通過處理，把溫度、濕度在顯示屏上顯示出來，設置極端情況報警裝置，提醒操作人員進行人工干預；
S9、除濕升溫后的煤氣通過管道往加熱爐處輸送；
S10、工作完成。
本發明的上述技術方案的有益效果如下：
上述方案中，讓濕空氣流經低溫表面，使濕空氣的溫度降至露點溫度以下，這樣就可以將濕空氣中的水汽冷凝析出，從而達到減少空氣中含濕量的目的。其優點是工作可靠，能連續工作，系統性能穩定。在露點溫度高于4℃的場合該方法均可適用。該設備及方法提高了煤氣溫度，有利于燃燒，可以確保解決輸入加熱爐的煤氣除濕問題，來提高煤氣熱值，進一步減少線材脫碳，提高產品質量。
附圖說明
圖1為本發明的對軋鋼加熱爐用煤氣進行冷凍脫濕的設備結構示意圖。
其中：
1-溫濕度變送器；
2-氣/氣換熱器；
3-煤氣排水器；
4-氣/水換熱器；
5-溴化鋰冷水裝置；
6-煤氣管路；
7-排水管；
8-冷凍水管；
9-冷卻水出入管路；
10-蒸汽輸入管路；
11-管路系統平臺；
12-集水池；
13-數據處理裝置及顯示屏。
具體實施方式
為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
本發明針對目前軋鋼廠加熱爐大多使用轉爐煤氣加熱，線材產品存在脫碳問題，經過分析轉爐煤氣含水量較大是產品燒損增加、脫碳嚴重的主要原因之一，產品表面質量會出現問題，造成棒線材扭曲、開裂等內在質量差等問題，進行了設計和探索，提供一種對軋鋼加熱爐用煤氣進行冷凍脫濕的設備及方法，可以解決進入加熱爐煤氣除濕問題，提高了煤氣熱值，進一步減少線材脫碳，提高產品質量，使產品性能更加優良，更加具有市場競爭力。
如圖1所示，為該設備的結構示意圖。該設備中，換熱裝置、煤氣排水器3、溴化鋰冷水機組、溫濕度檢測系統設置在管路系統平臺11上，溫濕度變送器1設置在煤氣管路6上，氣/氣換熱器2和氣/水換熱器4通過煤氣管路6相連，氣/水換熱器4和溴化鋰冷水裝置5通過冷凍水管8相連，氣/氣換熱器2和氣/水換熱器4下部均通過排水管7與煤氣排水器3相連，煤氣排水器3下方設有用于儲存水的集水池12，溴化鋰冷水裝置5與蒸汽輸入管路10和冷卻水出入管路9相連，溫濕度變送器1采集的數據通過數據傳輸線路傳送到數據處理裝置及顯示屏13。
其中，溫濕度變送器1有四個，分別設置在煤氣管路6進入氣/氣換熱器2入口段、經過氣/氣換熱器2升溫余熱的煤氣管路6出口段、煤氣管路6進入水/氣換熱器4入口段、經過水/氣換熱器4冷凍降溫的煤氣管路6出口段。
煤氣管路6直徑900mm，排水管7直徑25mm，冷凍水管8直徑100mm，冷卻水出入管路9直徑125mm，蒸汽輸入管路10直徑65mm。
換熱裝置包括氣/氣換熱器2、氣/水換熱器4各一臺，氣/氣換熱器2選用不銹鋼列管式固定板換熱器(1200，F＝250m2)，承擔輸入濕熱煤氣與剛從氣/水換熱器輸出的干冷煤氣進行交換，設定煤氣流量：20000m3/h，結果可以高溫煤氣進出口溫度：約53/45℃，高溫煤氣進出口濕度：約63.7/48.4g/kg，溫煤氣進出口溫度：約10/40℃，低溫煤氣進出口濕度：約7/7g/kg；氣/水換熱器4選用不銹鋼列管式固定板換熱器(1000，F＝230m2)，承擔輸入濕熱煤氣與剛從溴化鋰冷水機組輸出的冷凍水進行交換，結果溫煤氣進出口溫度：約45/10℃，溫煤氣進出口濕度：約48.4/7g/kg，冷凍水流量：63.5t/h，冷凍水進出口溫度：約7/12℃。
煤氣排水器3結構為立式水封式排水器，擊穿壓力P：1.8m水柱，采用多級水封，適用壓力：低于15KPa的煤氣。通過多次溢流，保證水與煤氣脫離，保證煤氣不泄露。水下排至附近用于儲存水的集水池。
使用該設備的具體步驟如下：
S1、斷開煤氣主管道，串聯氣/氣換熱器和氣/水換熱器；
S2、設置氣/氣換熱器，承擔輸入濕熱煤氣與剛從氣/水換熱器輸出的干冷煤氣進行交換；
S3、設置氣/水換熱器，承擔輸入濕熱煤氣與剛從溴化鋰冷水機組輸出的冷凍水進行交換；
S4、設置煤氣排水器，承擔氣/氣換熱器、氣/水換熱器凝結水的排泄功能；
S5、設置溫濕度變送器，及時了解煤氣溫濕度狀況；
S6、設置溴化鋰冷水機組，通過蒸汽與溴化鋰之間進行熱交換，實現提供冷凍水，冷凍水與濕煤氣在氣/水換熱器中進行熱交換，升溫后的冷凍水再次進入溴化鋰冷水裝置進行冷卻，再進行下一次循環冷卻；
S7、通過數據傳輸線路，把溫濕度變送器的數據傳輸到數據處理裝置；
S8、利用數據處理裝置，通過處理，把溫度、濕度在顯示屏上顯示出來，設置極端情況報警裝置，提醒操作人員進行人工干預；
S9、除濕升溫后的煤氣通過管道往加熱爐處輸送；
S10、工作完成。
在使用中，約53℃濕熱煤氣首先進入氣/氣換熱器2，與脫濕后的干冷煤氣進行換熱而被預冷。然后進入水/氣換熱器4與冷凍水換熱，濕熱煤氣被冷卻至接近10℃。被冷卻的煤氣進人煤氣排水器3與水霧分離，析出的水排向用于儲存水的集水池12。脫濕后的干冷煤氣進人氣/氣換熱器2與進入本裝置的濕煤氣進行換熱，充分利用其冷量，對濕煤氣進行降溫，干冷煤氣得到預熱接近45℃，提高了其溫度，有利于燃燒。
蒸汽輸入溴化鋰冷水機組，對水進行冷凍，冷凍水通過管道進入水/氣換熱器4與濕熱煤氣換熱，升溫后的冷凍水通過管道回到溴化鋰冷水機組繼續冷凍，循環冷卻水對溴化鋰冷水機組本身進行降溫冷卻，保證設備安全運行，再進行下一次循環冷卻。
其中，溫濕度變送器1采用濕度與溫度變送器，測量相對濕度范圍為0-100％全量程，溫度可達180℃，耐受壓力最大為100bar。
管路系統平臺由鋼板及鋼構架組成，配置安全護欄和爬梯，上面安裝管路和設備，管路系統平臺根據工藝要求設置在高空或地面，必須保證管路、設備布置合理、操作方便、安全可靠。
本發明在上述方案中，就降低濕熱轉爐煤氣的含水量，以解決現有產品燒損增加、脫碳嚴重，產品表面質量會出現問題，及造成棒線材扭曲、開裂等內在質量差等問題，進行了一系列研究和探索，基本解決了上述問題。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。