專利名稱：一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)及其脫濕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐的沖渣水余熱回收及鼓風(fēng)脫濕技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)及其脫濕方法。
背景技術(shù)：
一方面，高爐煉鐵過程產(chǎn)生的液態(tài)爐渣溫度在1400°C左右，一般采用水淬法對(duì)其冷卻，從而生成大量的高爐渣及沖渣水，每沖制一噸高爐渣會(huì)產(chǎn)生約10噸溫度為75 90°C的沖渣水。沖渣水雖具有大量的低品位余熱，但屬于硬度很高、雜質(zhì)較多的濁環(huán)水，因此除少數(shù)北方鋼鐵企業(yè)僅在冬季利用很少比例的沖渣水供暖外，現(xiàn)在沒有其它回收或再利用途徑，只能送到冷卻塔排放到環(huán)境中去，這樣做不僅熱能白白散失，而且對(duì)周邊環(huán)境造 成了熱污染。另一方面，高爐鼓風(fēng)脫濕技術(shù)可有效降低焦比、提高噴煤量、穩(wěn)定工況，隨著“高噴煤、高富氧、高風(fēng)溫”等高爐冶煉技術(shù)的發(fā)展，鼓風(fēng)脫濕有著越來越顯著的經(jīng)濟(jì)效益。冷凝脫濕是鼓風(fēng)脫濕的主要方法，也即將高爐送風(fēng)降低到露點(diǎn)溫度以下以使得空氣水分凝結(jié)?，F(xiàn)有技術(shù)中主要采用兩類冷卻除濕設(shè)備，一類是電力驅(qū)動(dòng)的壓縮式制冷機(jī)，一類是熱能驅(qū)動(dòng)的吸收式制冷機(jī)降溫。前者單機(jī)功率有限以至機(jī)組設(shè)備龐大，且電費(fèi)不菲，絕非鼓風(fēng)脫濕未來的發(fā)展方向；后者一般以煉鐵、燒結(jié)、轉(zhuǎn)爐和加熱爐的汽化冷卻等工序所副產(chǎn)的蒸汽做驅(qū)動(dòng)，充分利用了余熱，但現(xiàn)有技術(shù)中完全采用蒸汽型吸收式制冷機(jī)作為除濕冷源的方式對(duì)蒸汽消耗量非常大，而隨著節(jié)能減排的深入開展，越來越多的鋼鐵企業(yè)實(shí)施了余熱發(fā)電項(xiàng)目，蒸汽不再像過去那么富裕。高爐煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)最耗能的工藝環(huán)節(jié)，如果能將沖渣水這部分品位很低、但總量很大的余熱有效應(yīng)用到鼓風(fēng)脫濕過程中，會(huì)對(duì)鋼鐵行業(yè)的節(jié)能產(chǎn)生較大影響，但現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中還未見有這方面的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了填補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的空白，本發(fā)明的目的是提供一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)及其脫濕方法。它將高爐沖渣水所含的低溫余熱應(yīng)用到鼓風(fēng)脫濕過程中，在創(chuàng)造效益的同時(shí)節(jié)約了能源、減少了熱污染、保護(hù)了環(huán)境。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)，它包括沖渣水循環(huán)、鼓風(fēng)脫濕和吸收式制冷機(jī)三個(gè)子系統(tǒng)。沖渣水子系統(tǒng)包括依次相連的高爐、沖渣槽、沉淀過濾池、蓄水池、泵一和冷卻塔三。在冷卻塔三與高爐之間的連接管路上置有截止閥一，在冷卻塔三與蓄水池之間的返送管路上置有截止閥二。鼓風(fēng)脫濕子系統(tǒng)由依次相連的過濾器、預(yù)冷卻器、再冷卻器、除霧器、鼓風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)爐組成，除霧器下方設(shè)置脫濕水排放管道。所述吸收式制冷機(jī)子系統(tǒng)包括熱水型吸收式制冷機(jī)和蒸汽型吸收式制冷機(jī)兩部分。蒸汽型吸收式制冷機(jī)發(fā)生器換熱管束的進(jìn)、出口分別與蒸汽管道和凝結(jié)水管道相連接，蒸汽型吸收式制冷機(jī)的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束通過泵三與冷卻塔二的上下水管相連，蒸汽型吸收式制冷機(jī)的蒸發(fā)器換熱管束通過泵六與再冷卻器的換熱管束相連。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，熱水型吸收式制冷機(jī)的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束通過泵二與冷卻塔一的上下水管相連，熱水型吸收式制冷機(jī)的蒸發(fā)器換熱管束通過泵四與預(yù)冷卻器換熱管束相連，熱水型吸收式制冷機(jī)的發(fā)生器換熱管束通過泵五與放置在蓄水池內(nèi)的換熱器的換熱管束相連。在上述鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)中，所述換熱器采用表面式換熱器。一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)的脫濕方法，其步驟為I)空氣依次經(jīng)過濾器過濾、預(yù)冷卻器初步冷卻、再冷卻器再次冷卻、除霧器汽水分離、鼓風(fēng)機(jī)加壓壓縮、熱風(fēng)爐提升風(fēng)溫這些工序后，再送入高爐；2)高爐沖渣水從高爐經(jīng)沖渣槽流至沉淀過濾池沉淀、撇油和過濾之后，送入蓄水池儲(chǔ)存以備在出鐵沖渣時(shí)段沖入高爐；
3)蓄水池內(nèi)安置了表面式換熱器，換熱制得的二次熱水用來驅(qū)動(dòng)初步冷卻工序所需的熱水型吸收式制冷機(jī)，熱水型吸收式制冷機(jī)為預(yù)冷卻器提供冷量，以對(duì)從過濾器過來的空氣進(jìn)行初步冷卻；4)采用蒸汽來驅(qū)動(dòng)蒸汽型吸收式制冷機(jī)，蒸汽型吸收式制冷機(jī)為再冷卻器提供冷量，以對(duì)從預(yù)冷卻器過來的空氣進(jìn)行再次冷卻。本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)和方法，以與高爐沖渣水換熱所得熱水作為第一級(jí)吸收式制冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)熱源，對(duì)高爐進(jìn)風(fēng)進(jìn)行一級(jí)除濕，再以蒸汽作為第二級(jí)吸收式制冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)熱源，對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行二級(jí)除濕。本發(fā)明不僅有效利用了高爐沖渣水所含的低溫余熱，減少?zèng)_渣水上塔冷卻所耗的泵能、冷卻塔的散熱負(fù)荷及熱污染，還能有效減少蒸汽型吸收式制冷機(jī)的制冷負(fù)荷及蒸汽消耗量，節(jié)省出的蒸汽可以用于生產(chǎn)工藝或余熱發(fā)電。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參看附圖，本發(fā)明包括沖渣水循環(huán)、鼓風(fēng)脫濕和吸收式制冷機(jī)三個(gè)子系統(tǒng)。沖渣水子系統(tǒng)包括依次相連的高爐I、沖渣槽2、沉淀過濾池3、蓄水池4、泵一 51和冷卻塔三5。在冷卻塔三5與高爐I之間的連接管路上置有截止閥一 52，在冷卻塔三5與蓄水池4之間的返送管路上置有截止閥二 53。鼓風(fēng)脫濕子系統(tǒng)由依次相連的過濾器7、預(yù)冷卻器8、再冷卻器9、除霧器10、鼓風(fēng)機(jī)11和熱風(fēng)爐12組成，除霧器10下方設(shè)置脫濕水排放管道101。吸收式制冷機(jī)子系統(tǒng)包括熱水型吸收式制冷機(jī)80和蒸汽型吸收式制冷機(jī)90兩部分。熱水型吸收式制冷機(jī)80的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束通過泵二 85與冷卻塔一 82的上下水管相連，熱水型吸收式制冷機(jī)80的蒸發(fā)器換熱管束通過泵四84與預(yù)冷卻器8換熱管束相連。熱水型吸收式制冷機(jī)80的發(fā)生器換熱管束通過泵五83與放置在蓄水池4內(nèi)的表面式換熱器81的換熱管束相連。蒸汽型吸收式制冷機(jī)90發(fā)生器換熱管束的進(jìn)、出口分別與蒸汽管道91和凝結(jié)水管道92相連接，蒸汽型吸收式制冷機(jī)90的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束通過泵三95與冷卻塔二 93的上下水管相連，蒸汽型吸收式制冷機(jī)90的蒸發(fā)器換熱管束通過泵六94與再冷卻器9的換熱管束相連。本發(fā)明包含的三個(gè)子系統(tǒng)分別介紹如下一、沖渣水循環(huán)子系統(tǒng)高爐I出鐵時(shí)爐渣和沖渣水經(jīng)沖渣槽2和沉淀過濾池3后，爐渣被轉(zhuǎn)移，而經(jīng)沉淀和過濾后的沖渣水則被輸送到蓄水池4中。蓄積沖渣水時(shí)，截止閥一 52關(guān)閉，截止閥二 53開啟。蓄水池4中的沖渣水的溫度為80 90°C，被泵一 51送至沖渣水冷卻塔三5，經(jīng)冷卻后降溫到50 60°C，返送至蓄水池4中以備下次沖渣所用。沖渣時(shí)，截止閥一 52開啟，截止閥二 53關(guān)閉，蓄水池4中的水被泵一 51送至高爐I。考慮到蓄水池4內(nèi)的沖渣水仍屬于超高硬度、堿度和腐蝕性的熱水，換熱器81最好采用自制、廉價(jià)、易清洗的排管換熱器，且固定30天清洗一次，2年更換一次，以避免換熱效率下降及腐蝕穿孔相比于該換熱器81所回收余熱的價(jià)值，更換是非常值得的。 二、鼓風(fēng)脫濕子系統(tǒng)空氣6經(jīng)過濾器7除塵后，經(jīng)鼓風(fēng)脫濕子系統(tǒng)入口風(fēng)道導(dǎo)流均勻送入預(yù)冷卻器8初步降溫至約18°C，再送入再冷卻器9 二次降溫到約8°C，然后經(jīng)除霧器10霧水分離、鼓風(fēng)機(jī)11增壓、熱風(fēng)爐12增溫送入高爐I的通風(fēng)口 ；除霧器10內(nèi)分離出的脫濕水匯集于底部的水槽，由自動(dòng)排水器經(jīng)脫濕水排放管道101送至排水溝或作為冷媒供廠區(qū)空調(diào)使用。預(yù)冷卻器8和再冷卻器9均為連續(xù)翅片銅質(zhì)管式氣水換熱器(管程走冷媒水，殼程進(jìn)空氣)或鋁質(zhì)板式氣水換熱器；除霧器10由帶傾斜角度的碳鋼擋板和不銹鋼濾網(wǎng)構(gòu)成；預(yù)冷卻器8、再冷卻器9和除霧器10外側(cè)均有足夠厚度的保溫層。在南方及沿海等濕度偏高的地區(qū)，夏季大氣絕對(duì)濕度為20 45g/m3，冬季大氣絕對(duì)濕度為10g/m3左右,年脫濕期為6 9個(gè)月。在脫濕期內(nèi)，當(dāng)大氣絕對(duì)濕度高于18g/m3時(shí)，開啟泵二 85、泵三95、泵四84、泵五83和泵六94，大氣經(jīng)預(yù)冷卻器8后絕對(duì)濕度降至約15g/m3，經(jīng)再冷卻器9后絕對(duì)濕度降至約8g/m3 ;當(dāng)大氣絕對(duì)濕度下降到低于18g/m3時(shí)，開啟泵一 51、泵六94和泵三95，大氣經(jīng)再冷卻器9后絕對(duì)濕度降至約8g/m3 ;脫濕期外，只開啟泵一 51。三、吸收式制冷機(jī)系統(tǒng)熱水型吸收式制冷機(jī)80以沖渣水為驅(qū)動(dòng)熱源，通過放置于蓄水池4內(nèi)的換熱器81、泵五83及輸水管道將這部分低溫余熱帶到制冷機(jī)80的發(fā)生器內(nèi)換熱，蓄水池4內(nèi)的沖渣水溫度為75 85°C，發(fā)生器入口的熱水溫度為72 82°C，發(fā)生器出口的熱水溫度為69 79°C ;冷卻水先后進(jìn)入制冷機(jī)80的蒸發(fā)器和冷凝器、帶走熱量并隨之為泵二 85輸送到冷卻塔一 82散熱降溫，冷卻水在制冷機(jī)80的進(jìn)出口溫度約為30°C和40°C ;20°C左右的冷媒水進(jìn)入制冷機(jī)80的蒸發(fā)器被冷卻至15°C，然后為泵四84輸送到預(yù)冷卻器8以初步冷卻從過濾器7過來的空氣。蒸汽型吸收式制冷機(jī)90以O(shè). I IMPa的低壓飽和蒸汽為驅(qū)動(dòng)熱源，蒸汽經(jīng)蒸汽管道91進(jìn)入制冷機(jī)90的發(fā)生器放熱后，凝結(jié)為溫度80 90°C的凝結(jié)水并由凝結(jié)水管道92排出，可以直接排入地溝或回收它用。冷卻水先后進(jìn)入制冷機(jī)90的蒸發(fā)器和冷凝器、帶走熱量并隨之為泵三95輸送到冷卻塔二 93散熱降溫，冷卻水在制冷機(jī)90的進(jìn)出口溫度約為30°C和40°C;約10°C左右的冷媒水進(jìn)入制冷機(jī)90的蒸發(fā)器被冷卻至約5°C，然后為泵六94輸送到再冷卻器9以再次冷卻從預(yù)冷卻器過來的空氣。
按照散熱量的大小和機(jī)組規(guī)格不同，冷卻塔一 82和冷卻塔二 93可以合二為一或串、并聯(lián)運(yùn)行。本發(fā)明的脫濕方法步驟為I)空氣6依次經(jīng)過濾器7過濾、預(yù)冷卻器8初步冷卻、再冷卻器9再次冷卻、除霧器10汽水分離、鼓風(fēng)機(jī)11加壓壓縮、熱風(fēng)爐12提升風(fēng)溫這些工序后，再送入高爐I ;2)高爐沖渣水從高爐I經(jīng)沖渣槽2流至沉淀過濾池3沉淀、撇油和過濾之后，送入蓄水池4儲(chǔ)存以備在出鐵沖渣時(shí)段沖入高爐I ;3)蓄水池4內(nèi)安置了表面式換熱器81，換熱制得的二次熱水用來驅(qū)動(dòng)初步冷卻工序所需的熱水型吸收式制冷機(jī)80，熱水型吸收式制冷機(jī)80為預(yù)冷卻器8提供冷量，以對(duì)從過濾器7過來的空氣進(jìn)行初步冷卻；
4)采用蒸汽來驅(qū)動(dòng)蒸汽型吸收式制冷機(jī)90，蒸汽型吸收式制冷機(jī)90為再冷卻器9提供冷量，以對(duì)從預(yù)冷卻器8過來的空氣進(jìn)行再次冷卻。本發(fā)明相對(duì)于完全采用蒸汽型吸收式制冷機(jī)作為除濕冷源的現(xiàn)有技術(shù)而言，當(dāng)大氣的絕對(duì)濕度分別為20、30和40g/m3時(shí)，本發(fā)明可相應(yīng)節(jié)約40%、70%和80%的蒸汽，因此尤其適合高溫高濕度地區(qū)的煉鐵生產(chǎn)應(yīng)用；不僅如此，本發(fā)明也有效減少了高爐沖渣水進(jìn)入冷卻塔的散熱量及對(duì)應(yīng)泵的輸送所消耗的機(jī)械能。
權(quán)利要求
1.一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)，它包括沖渣水循環(huán)、鼓風(fēng)脫濕和吸收式制冷機(jī)三個(gè)子系統(tǒng)，所述沖渣水子系統(tǒng)包括依次相連的高爐(I)、沖渣槽(2)、沉淀過濾池(3)、蓄水池(4)、泵一(51)和冷卻塔三(5)，在冷卻塔三(5)與高爐(I)之間的連接管路上置有截止閥一(52)，在冷卻塔三(5)與蓄水池(4)之間的返送管路上置有截止閥二(53);所述鼓風(fēng)脫濕子系統(tǒng)由依次相連的過濾器(7)、預(yù)冷卻器(8)、再冷卻器(9)、除霧器(10)、鼓風(fēng)機(jī)(11)和熱風(fēng)爐(12)組成，除霧器(10)下方設(shè)置脫濕水排放管道(101);所述吸收式制冷機(jī)子系統(tǒng)包括熱水型吸收式制冷機(jī)(80)和蒸汽型吸收式制冷機(jī)(90)兩部分，蒸汽型吸收式制冷機(jī)(90)發(fā)生器換熱管束的進(jìn)、出口分別與蒸汽管道(91)和凝結(jié)水管道(92)相連接，蒸汽型吸收式制冷機(jī)(90)的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束通過泵三(95)與冷卻塔二(93)的上下水管相連，蒸汽型吸收式制冷機(jī)(90)的蒸發(fā)器換熱管束通過泵六(94)與再冷卻器(9)的換熱管束相連；其特征在于，熱水型吸收式制冷機(jī)(80)的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束通過泵二(85)與冷卻塔一(82)的上下水管相連，熱水型吸收式制冷機(jī)(80)的蒸發(fā)器換熱管束通過泵四(84)與預(yù)冷卻器(8)換熱管束相連，熱水型吸收式制冷機(jī)(80)的發(fā)生器換熱管束通過泵五(83)與放置在蓄水池(4)內(nèi)的換熱器(81)的換熱管束相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器(81)采用表面式換熱器。
3.一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)的脫濕方法，其步驟為 1)空氣(6)依次經(jīng)過濾器(7)過濾、預(yù)冷卻器(8)初步冷卻、再冷卻器(9)再次冷卻、除霧器(10)汽水分離、鼓風(fēng)機(jī)(11)加壓壓縮、熱風(fēng)爐(12)提升風(fēng)溫這些工序后，再送入高爐⑴; 2)高爐沖渣水從高爐(I)經(jīng)沖渣槽(2)流至沉淀過濾池(3)沉淀、撇油和過濾之后，送入蓄水池(4)儲(chǔ)存以備在出鐵沖渣時(shí)段沖入高爐(I)； 3)蓄水池(4)內(nèi)安置了表面式換熱器(81)，換熱制得的二次熱水用來驅(qū)動(dòng)初步冷卻工序所需的熱水型吸收式制冷機(jī)(80)，熱水型吸收式制冷機(jī)(80)為預(yù)冷卻器(8)提供冷量，以對(duì)從過濾器(7)過來的空氣進(jìn)行初步冷卻； 4)采用蒸汽來驅(qū)動(dòng)蒸汽型吸收式制冷機(jī)(90)，蒸汽型吸收式制冷機(jī)(90)為再冷卻器(9)提供冷量，以對(duì)從預(yù)冷卻器(8)過來的空氣進(jìn)行再次冷卻。
全文摘要
一種用于高爐的余熱型鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)及其脫濕方法，涉及高爐的沖渣水余熱回收及鼓風(fēng)脫濕技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明系統(tǒng)的沖渣水子系統(tǒng)包括高爐、沖渣槽、沉淀過濾池、蓄水池、泵一和冷卻塔三。鼓風(fēng)脫濕子系統(tǒng)由過濾器、預(yù)冷卻器、再冷卻器、除霧器、鼓風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)爐組成。吸收式制冷機(jī)子系統(tǒng)包括熱水型吸收式制冷機(jī)和蒸汽型吸收式制冷機(jī)。熱水型吸收式制冷機(jī)的吸收器/冷凝器串聯(lián)換熱管束與冷卻塔一的上下水管相連，熱水型吸收式制冷機(jī)的蒸發(fā)器換熱管束與預(yù)冷卻器換熱管束相連，熱水型吸收式制冷機(jī)的發(fā)生器換熱管束與換熱器的換熱管束相連。本發(fā)明能將高爐沖渣水所含的低溫余熱應(yīng)用到鼓風(fēng)脫濕過程中，在創(chuàng)造效益的同時(shí)節(jié)約了能源、減少了熱污染、保護(hù)了環(huán)境。
文檔編號(hào)C21B3/08GK102925609SQ20111023162
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者孫鵬, 徐齊越, 范新, 李國(guó)強(qiáng), 賈明興, 常保輝 申請(qǐng)人:同方節(jié)能工程技術(shù)有限公司