專利名稱：一種用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統及其脫濕方法
技術領域：
本發明涉及高爐的沖渣水余熱回收及鼓風脫濕技術領域，特別是用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統及其脫濕方法。
背景技術：
一方面，高爐煉鐵過程產生的液態爐渣溫度在1400°C左右，一般采用水淬法對其冷卻，從而生成大量的高爐渣及沖渣水，每沖制一噸高爐渣會產生約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、雜質較多的濁環水，因此除少數北方鋼鐵企業僅在冬季利用很少比例的沖渣水供暖外，現在沒有其它回收或再利用途徑，只能送到冷卻塔排放到環境中去，這樣做不僅熱能白白散失，而且對周邊環境造 成了熱污染。另一方面，高爐鼓風脫濕技術可有效降低焦比、提高噴煤量、穩定工況，隨著“高噴煤、高富氧、高風溫”等高爐冶煉技術的發展，鼓風脫濕有著越來越顯著的經濟效益。冷凝脫濕是鼓風脫濕的主要方法，也即將高爐送風降低到露點溫度以下以使得空氣水分凝結。現有技術中主要采用兩類冷卻除濕設備，一類是電力驅動的壓縮式制冷機，一類是熱能驅動的吸收式制冷機降溫。前者單機功率有限以至機組設備龐大，且電費不菲，絕非鼓風脫濕未來的發展方向；后者一般以煉鐵、燒結、轉爐和加熱爐的汽化冷卻等工序所副產的蒸汽做驅動，充分利用了余熱，但現有技術中完全采用蒸汽型吸收式制冷機作為除濕冷源的方式對蒸汽消耗量非常大，而隨著節能減排的深入開展，越來越多的鋼鐵企業實施了余熱發電項目，蒸汽不再像過去那么富裕。高爐煉鐵是鋼鐵生產最耗能的工藝環節，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用到鼓風脫濕過程中，會對鋼鐵行業的節能產生較大影響，但現有技術文獻中還未見有這方面的報道。
發明內容
為了填補上述現有技術的空白，本發明的目的是提供一種用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統及其脫濕方法。它將高爐沖渣水所含的低溫余熱應用到鼓風脫濕過程中，在創造效益的同時節約了能源、減少了熱污染、保護了環境。為了達到上述發明目的，本發明的技術方案以如下方式實現一種用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統，它包括沖渣水循環、鼓風脫濕和吸收式制冷機三個子系統。沖渣水子系統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。鼓風脫濕子系統由依次相連的過濾器、預冷卻器、再冷卻器、除霧器、鼓風機和熱風爐組成，除霧器下方設置脫濕水排放管道。所述吸收式制冷機子系統包括熱水型吸收式制冷機和蒸汽型吸收式制冷機兩部分。蒸汽型吸收式制冷機發生器換熱管束的進、出口分別與蒸汽管道和凝結水管道相連接，蒸汽型吸收式制冷機的吸收器/冷凝器串聯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的蒸發器換熱管束通過泵六與再冷卻器的換熱管束相連。其結構特點是，熱水型吸收式制冷機的吸收器/冷凝器串聯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的蒸發器換熱管束通過泵四與預冷卻器換熱管束相連，熱水型吸收式制冷機的發生器換熱管束通過泵五與放置在蓄水池內的換熱器的換熱管束相連。在上述鼓風脫濕系統中，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脫濕系統的脫濕方法，其步驟為I)空氣依次經過濾器過濾、預冷卻器初步冷卻、再冷卻器再次冷卻、除霧器汽水分離、鼓風機加壓壓縮、熱風爐提升風溫這些工序后，再送入高爐；2)高爐沖渣水從高爐經沖渣槽流至沉淀過濾池沉淀、撇油和過濾之后，送入蓄水池儲存以備在出鐵沖渣時段沖入高爐；
3)蓄水池內安置了表面式換熱器，換熱制得的二次熱水用來驅動初步冷卻工序所需的熱水型吸收式制冷機，熱水型吸收式制冷機為預冷卻器提供冷量，以對從過濾器過來的空氣進行初步冷卻；4)采用蒸汽來驅動蒸汽型吸收式制冷機，蒸汽型吸收式制冷機為再冷卻器提供冷量，以對從預冷卻器過來的空氣進行再次冷卻。本發明由于采用了上述結構和方法，以與高爐沖渣水換熱所得熱水作為第一級吸收式制冷機的驅動熱源，對高爐進風進行一級除濕，再以蒸汽作為第二級吸收式制冷機的驅動熱源，對進風進行二級除濕。本發明不僅有效利用了高爐沖渣水所含的低溫余熱，減少沖渣水上塔冷卻所耗的泵能、冷卻塔的散熱負荷及熱污染，還能有效減少蒸汽型吸收式制冷機的制冷負荷及蒸汽消耗量，節省出的蒸汽可以用于生產工藝或余熱發電。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
附圖為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式參看附圖，本發明包括沖渣水循環、鼓風脫濕和吸收式制冷機三個子系統。沖渣水子系統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。鼓風脫濕子系統由依次相連的過濾器7、預冷卻器8、再冷卻器9、除霧器10、鼓風機11和熱風爐12組成，除霧器10下方設置脫濕水排放管道101。吸收式制冷機子系統包括熱水型吸收式制冷機80和蒸汽型吸收式制冷機90兩部分。熱水型吸收式制冷機80的吸收器/冷凝器串聯換熱管束通過泵二 85與冷卻塔一 82的上下水管相連，熱水型吸收式制冷機80的蒸發器換熱管束通過泵四84與預冷卻器8換熱管束相連。熱水型吸收式制冷機80的發生器換熱管束通過泵五83與放置在蓄水池4內的表面式換熱器81的換熱管束相連。蒸汽型吸收式制冷機90發生器換熱管束的進、出口分別與蒸汽管道91和凝結水管道92相連接，蒸汽型吸收式制冷機90的吸收器/冷凝器串聯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90的蒸發器換熱管束通過泵六94與再冷卻器9的換熱管束相連。本發明包含的三個子系統分別介紹如下一、沖渣水循環子系統高爐I出鐵時爐渣和沖渣水經沖渣槽2和沉淀過濾池3后，爐渣被轉移，而經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，截止閥一 52關閉，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，截止閥一 52開啟，截止閥二 53關閉，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、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所回收余熱的價值，更換是非常值得的。 二、鼓風脫濕子系統空氣6經過濾器7除塵后，經鼓風脫濕子系統入口風道導流均勻送入預冷卻器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，然后經除霧器10霧水分離、鼓風機11增壓、熱風爐12增溫送入高爐I的通風口 ；除霧器10內分離出的脫濕水匯集于底部的水槽，由自動排水器經脫濕水排放管道101送至排水溝或作為冷媒供廠區空調使用。預冷卻器8和再冷卻器9均為連續翅片銅質管式氣水換熱器(管程走冷媒水，殼程進空氣)或鋁質板式氣水換熱器；除霧器10由帶傾斜角度的碳鋼擋板和不銹鋼濾網構成；預冷卻器8、再冷卻器9和除霧器10外側均有足夠厚度的保溫層。在南方及沿海等濕度偏高的地區，夏季大氣絕對濕度為20 45g/m3，冬季大氣絕對濕度為10g/m3左右,年脫濕期為6 9個月。在脫濕期內，當大氣絕對濕度高于18g/m3時，開啟泵二 85、泵三95、泵四84、泵五83和泵六94，大氣經預冷卻器8后絕對濕度降至約15g/m3，經再冷卻器9后絕對濕度降至約8g/m3 ;當大氣絕對濕度下降到低于18g/m3時，開啟泵一 51、泵六94和泵三95，大氣經再冷卻器9后絕對濕度降至約8g/m3 ;脫濕期外，只開啟泵一 51。三、吸收式制冷機系統熱水型吸收式制冷機80以沖渣水為驅動熱源，通過放置于蓄水池4內的換熱器81、泵五83及輸水管道將這部分低溫余熱帶到制冷機80的發生器內換熱，蓄水池4內的沖渣水溫度為75 85°C，發生器入口的熱水溫度為72 82°C，發生器出口的熱水溫度為69 79°C ;冷卻水先后進入制冷機80的蒸發器和冷凝器、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80的進出口溫度約為30°C和40°C ;20°C左右的冷媒水進入制冷機80的蒸發器被冷卻至15°C，然后為泵四84輸送到預冷卻器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90以O. I IMPa的低壓飽和蒸汽為驅動熱源，蒸汽經蒸汽管道91進入制冷機90的發生器放熱后，凝結為溫度80 90°C的凝結水并由凝結水管道92排出，可以直接排入地溝或回收它用。冷卻水先后進入制冷機90的蒸發器和冷凝器、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90的進出口溫度約為30°C和40°C;約10°C左右的冷媒水進入制冷機90的蒸發器被冷卻至約5°C，然后為泵六94輸送到再冷卻器9以再次冷卻從預冷卻器過來的空氣。
按照散熱量的大小和機組規格不同，冷卻塔一 82和冷卻塔二 93可以合二為一或串、并聯運行。本發明的脫濕方法步驟為I)空氣6依次經過濾器7過濾、預冷卻器8初步冷卻、再冷卻器9再次冷卻、除霧器10汽水分離、鼓風機11加壓壓縮、熱風爐12提升風溫這些工序后，再送入高爐I ;2)高爐沖渣水從高爐I經沖渣槽2流至沉淀過濾池3沉淀、撇油和過濾之后，送入蓄水池4儲存以備在出鐵沖渣時段沖入高爐I ;3)蓄水池4內安置了表面式換熱器81，換熱制得的二次熱水用來驅動初步冷卻工序所需的熱水型吸收式制冷機80，熱水型吸收式制冷機80為預冷卻器8提供冷量，以對從過濾器7過來的空氣進行初步冷卻；
4)采用蒸汽來驅動蒸汽型吸收式制冷機90，蒸汽型吸收式制冷機90為再冷卻器9提供冷量，以對從預冷卻器8過來的空氣進行再次冷卻。本發明相對于完全采用蒸汽型吸收式制冷機作為除濕冷源的現有技術而言，當大氣的絕對濕度分別為20、30和40g/m3時，本發明可相應節約40%、70%和80%的蒸汽，因此尤其適合高溫高濕度地區的煉鐵生產應用；不僅如此，本發明也有效減少了高爐沖渣水進入冷卻塔的散熱量及對應泵的輸送所消耗的機械能。
權利要求
1.一種用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統，它包括沖渣水循環、鼓風脫濕和吸收式制冷機三個子系統，所述沖渣水子系統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);所述鼓風脫濕子系統由依次相連的過濾器(7)、預冷卻器(8)、再冷卻器(9)、除霧器(10)、鼓風機(11)和熱風爐(12)組成，除霧器(10)下方設置脫濕水排放管道(101);所述吸收式制冷機子系統包括熱水型吸收式制冷機(80)和蒸汽型吸收式制冷機(90)兩部分，蒸汽型吸收式制冷機(90)發生器換熱管束的進、出口分別與蒸汽管道(91)和凝結水管道(92)相連接，蒸汽型吸收式制冷機(90)的吸收器/冷凝器串聯換熱管束通過泵三(95)與冷卻塔二(93)的上下水管相連，蒸汽型吸收式制冷機(90)的蒸發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(80)的吸收器/冷凝器串聯換熱管束通過泵二(85)與冷卻塔一(82)的上下水管相連，熱水型吸收式制冷機(80)的蒸發器換熱管束通過泵四(84)與預冷卻器(8)換熱管束相連，熱水型吸收式制冷機(80)的發生器換熱管束通過泵五(83)與放置在蓄水池(4)內的換熱器(81)的換熱管束相連。
2.根據權利要求I所述的用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統，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脫濕系統的脫濕方法，其步驟為 1)空氣(6)依次經過濾器(7)過濾、預冷卻器(8)初步冷卻、再冷卻器(9)再次冷卻、除霧器(10)汽水分離、鼓風機(11)加壓壓縮、熱風爐(12)提升風溫這些工序后，再送入高爐⑴; 2)高爐沖渣水從高爐(I)經沖渣槽(2)流至沉淀過濾池(3)沉淀、撇油和過濾之后，送入蓄水池(4)儲存以備在出鐵沖渣時段沖入高爐(I)； 3)蓄水池(4)內安置了表面式換熱器(81)，換熱制得的二次熱水用來驅動初步冷卻工序所需的熱水型吸收式制冷機(80)，熱水型吸收式制冷機(80)為預冷卻器(8)提供冷量，以對從過濾器(7)過來的空氣進行初步冷卻； 4)采用蒸汽來驅動蒸汽型吸收式制冷機(90)，蒸汽型吸收式制冷機(90)為再冷卻器(9)提供冷量，以對從預冷卻器(8)過來的空氣進行再次冷卻。
全文摘要
一種用于高爐的余熱型鼓風脫濕系統及其脫濕方法，涉及高爐的沖渣水余熱回收及鼓風脫濕技術領域。本發明系統的沖渣水子系統包括高爐、沖渣槽、沉淀過濾池、蓄水池、泵一和冷卻塔三。鼓風脫濕子系統由過濾器、預冷卻器、再冷卻器、除霧器、鼓風機和熱風爐組成。吸收式制冷機子系統包括熱水型吸收式制冷機和蒸汽型吸收式制冷機。熱水型吸收式制冷機的吸收器/冷凝器串聯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的蒸發器換熱管束與預冷卻器換熱管束相連，熱水型吸收式制冷機的發生器換熱管束與換熱器的換熱管束相連。本發明能將高爐沖渣水所含的低溫余熱應用到鼓風脫濕過程中，在創造效益的同時節約了能源、減少了熱污染、保護了環境。
文檔編號C21B3/08GK102925609SQ20111023162
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者孫鵬, 徐齊越, 范新, 李國強, 賈明興, 常保輝 申請人:同方節能工程技術有限公司