CN103361458A - 高炉鼓风***湿度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉鼓风***湿度调节装置，是采用工业余热作为热源气体，它包括：具有除湿区（2）和再生区(3)的能循环除湿后再生的转轮式除湿机（1）、处理风管路、换热器（9）、再生风管路；处理风管路将处理空气输入除湿区(2)进行除湿，再生风管路将经过交换加温的再生空气输入再生区（3）作为转轮式除湿机（1）的驱动热源；所述热源气体为高炉荒煤气、热风炉高温废气、工业加热炉余热、管网蒸汽中的一种。本发明实现了转轮***在高炉炼铁工艺里的灵活应用，达到夏季除湿冬季增湿的效果，***安全可靠，高效节能。

Description

高炉鼓风***湿度调节装置

技术领域

本发明涉及高炉炼铁领域，具体涉及高炉鼓风***湿度调节装置。

背景技术

高炉鼓风所含水分不但在热风炉加热过程中就要消耗一定热量，而且在高炉冶炼过程中会与焦碳发生反应，该反应是一个吸热反应：C(固)+H₂O(气)=CO(气)+H₂(气)一131.3kJ。

鼓风带入高炉的湿分(即水蒸气)在风口前燃烧带(温度在1600℃以上)内分解吸收热量(13440kJ/kg水)，这些热量将由焦炭燃烧来进行补充。鼓风除湿以后，由于节省了水蒸气分解消耗的热量，加之炉况的改善，焦比将会降低，高炉鼓风除湿1g/m³，焦比降低0.8～1kg/t。

在高炉实际生产中，要想大喷煤比必须做到风温1250℃左右、精料(低渣、成分稳定等)、富氧5％～8％以及高炉鼓风除湿。鼓风中湿分每降低1g/m³，理论燃烧温度可提高5～6℃，在其它冶炼条件不变的情况下，可以增加2.23kg/t左右的喷煤比。

如果环境湿度过低，如寒冷地区的冬季，直接鼓风也会影响高炉运行经济性，此时，希望能够适当对空气进行加湿。通过湿度调节措施，在降低能耗成本的同时，还可提高高炉生铁产量，会产生明显的经济效益。

现有技术中的转轮式除湿装置，特点是可实现深度除湿，特别是利用上海交大复合干燥剂转轮装置，采用物理与化学吸附耦合方法，实现对传统吸附材料如硅胶的改性处理，能够实现更低的再生温度和更高的除湿效率。其工作原理是利用加热后的再生空气（可以是蒸汽加热、燃气加热或烟气加热等），通过除湿转轮装置的再生区，再生转轮干燥剂，再生后的干燥剂在电机的带动下，旋转进入除湿区，处理空气流过除湿区，其湿分被干燥剂吸附，达到除湿效果。采用了秀的流程的干燥剂材料，处理空气露点温度可达-40℃以下，例如中国发明专利申请No.200710045901.2.7，“可利用低品位热源的两级转轮式除湿空调装置”申请日2007.09.13，但该除湿装置尚未应用于高炉鼓风***的除湿。

发明内容

本发明的目的是提供了一种应于高炉鼓风***湿度调节装置，是利用高炉余热驱动转轮式除湿机，对高炉鼓风***进行除湿或增湿，可有效提高热能利用效率。

为解决上述问题，本发明提出了如下技术方案：

一种高炉鼓风***湿度调节装置，是采用工业余热作为热源气体，它包括具有除湿区2和再生区3的能循环除湿后再生的转轮式除湿机1、处理风管路、换热器9、再生风管路；处理风管路将处理空气输入除湿区2进行除湿，再生风管路将经过交换加温的再生空气输入再生区3作为转轮式除湿机1的驱动热源；所述热源气体为高炉荒煤气、热风炉高温废气、工业加热炉余热、管网蒸汽中的一种。

所述换热器9为气-气换热器，且风道入口均设有过滤装置。

所述处理风管路和再生风管路的风管均由耐热耐湿的绝热材料制成，并且在每一根风管的弯道处都设有消火装置。

所述转轮式除湿机1包括外壳5、置于外壳内的过滤器、转轮和转轮电机4，过滤器置于转轮的前方；转轮由铝制外壳包裹，被密封条分为两个扇形区域：除湿区2和再生区3，面积比为3:1，两个区域位置固定，转轮中心由转轮电机（4）带动旋转，循环往复地经过除湿区2和再生区3，转轮为以复合材料料为基材的硅胶分子筛转轮。

流经转轮式除湿机的再生空气和处理空气为逆向流动，且再生区风速和除湿区风速均控制在2.5～3m/s。

当热源气体为高炉荒煤气时，为如下除湿装置：

部分高炉荒煤气引入换热器9，与再生空气进行热交换，将再生空气加热到120℃后，输入转轮式除湿机1的再生区3作为转轮式除湿机1的驱动热源，然后由再生区出口的风机12排入环境中；热交换后的荒煤气引入热风炉16中燃烧；

处理空气经转轮式除湿机1的除湿区2除湿后，输入热风炉16加热到1000-1600℃，然后鼓风至高炉。

当热源气体为热风炉高温废气时，为如下除湿装置：

将高炉荒煤气输入热风炉16中作为燃料，热风炉产生的高温废气输入换热器9作为热源气体，与再生空气进行热交换，经交换升温的再生空气经转轮式除湿机1的再生区3作为转轮式除湿机1的驱动热源，然后由再生区出口的风机12排入环境中；

将处理空气通过转轮式除湿机1的除湿区2除湿后，输入热风炉16加热到1000-1600℃，然后鼓风至高炉。

当热源气体为管网蒸汽或工业加热炉废气时，为如下除湿装置：

将热源气体输入换热器9与再生空气进行热交换，经交换升温的再生空气穿过转轮式除湿机1的再生区3作为转轮式除湿机1的驱动热源，然后由再生区出口的风机12排入环境中；

处理空气经风管13引入转轮式除湿机1的除湿区2除湿后，输入热风炉16加热到1600℃，然后鼓风至高炉。

当热源气体为高温蒸汽时，为如下热驱动吸收制冷机冷凝除湿与转轮除湿的组合除湿装置：

将炼铁厂的高温蒸汽引入热驱动吸收制冷机作为热源，对处理空气进行冷却除湿；然后将经冷却除湿的处理空气输入转轮式除湿机1的除湿区2进一步除湿，经上述组合除湿的空气，输入热风炉加热到1600℃，然后鼓风至高炉；

将热源气体经蒸汽风管17输入换热器9与再生空气进行热交换，经交换升温的再生空气经转轮式除湿机1的再生区3作为转轮式除湿机1的驱动热源，然后由再生区出口的风机12排入环境中。

所述热驱动吸收制冷机冷凝除湿具有以下结构：高温蒸汽通过风管17引入吸收式制冷机组22的发生器，冷却塔21里的水通过冷却水泵20流入吸收式制冷机组22的冷凝器内，吸收式制冷机组22产生的冷水流入表冷器19，处理空气通过风管13引入表冷器19，被冷却除湿。

所述吸收式制冷机组为蒸汽双效溴化锂吸收式。

当热源气体为高温蒸汽时，为如下增湿装置：

再生空气通过风管10引入换热器9，所述高温蒸汽通过换热器9的另一条风道，对再生空气进行加热，再生空气经过换热器9流入转轮式除湿机1的再生区3，带走除湿转轮中吸附剂所吸附的水分，经上述增湿的再生空气，输入热风炉加热到1600-2200℃，然后鼓风至高炉；

处理空气通过风管13输入转轮式除湿机1的除湿区2，除湿后再经由处理风机23排出。

与现有技术相比，本发明涉及几种关于高炉鼓风组合转轮除湿或加湿的应用方案，主要包括具有除湿区域和再生区域的能循环除湿的除湿转轮、处理风路径***、换热器、再生风路径***、以及不同方案所需的热源。本发明根据不同的气候条件和高炉工况提出了结合除湿转轮技术的四种除湿和一种加湿方案，其中除湿方案包括利用荒煤气余热、工业加热炉余热、管网蒸汽作为再生热源的转轮除湿以及结合冷凝过程的复合除湿。加湿方案是在空气过于干燥的条件下将除湿转轮中吸附剂所吸附的水分通过鼓风机送入高炉内实现增湿的目的。上述方案中所采用的转轮除湿***包括转轮除湿区域和再生区域且能循环除湿后而再生的转轮除湿机；转轮除湿区域的两侧分别设置再生空气入口风管和再生空气出口风管。根据不同的热源以及不同的组合方式对再生及管路进行设计，这些用于基于转轮除湿***的不同高炉鼓风除湿和加湿方案，运行稳定、节能高效，且可根据不同的工况灵活调整。

附图说明

图1为本发明高炉鼓风***湿度调节装置之利用荒煤气作为热源气体进行除湿的结构示意图；

图2为本发明高炉鼓风***湿度调节装置之利用燃烧炉的高温烟气作热源气体进行除湿的结构示意图；

图3为本发明高炉鼓风***湿度调节装置之利用蒸汽作为热源气体进行除湿的结构示意图；

图4为本发明高炉鼓风***湿度调节装置之热驱动吸收制冷机冷凝除湿与转轮除湿组合的结构示意图。

图5为本发明高炉鼓风***湿度调节装置之冬季转轮增湿的结构示意图。

图6为本发明高炉鼓风***湿度调节装置之转轮除湿机的结构示意图。

附图标记：

转轮式除湿机1               除湿区2

再生区3                     转轮电机4

外壳5                       高炉6

荒煤气引出风管7             荒煤气引出风管蝶阀8

换热器9                     再生空气引入风管10

再生空气引入风管蝶阀11      再生风机12

处理空气入口风管13          处理空气入口风管蝶阀14

高炉鼓风机15                热风炉16

蒸汽风管17                  外部燃气进出风管18

表冷器19                    冷却水泵20

冷却塔21                    吸收式制冷机组22

处理风机23

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细介绍。

本发明给出了五种利用高炉余热驱动除湿转轮除湿与加湿的方案。依据热源和除湿/加湿可以分为五个不同的***，分别为利用荒煤气余热、工业加热炉余热、管网蒸汽为再生热源的转轮除湿，结合冷凝过程的复合除湿***，以及加湿***。

实施例1采用高炉荒煤气

参见图1，利用荒煤气余热作为再生热源的转轮除湿方法，高炉6产生的高温荒煤气通过荒煤气引出风管7引入到换热器9，该荒煤气引出风管7的管道上安装荒煤气引出风管蝶阀8，换热器9的荒煤气出口再通过一条风管与热风炉16的入口相连。换热器9的另一条风道入口：再生空气引入风管10的管道上安装再生空气引入风管蝶阀11，换热器9的另一个出口通过风管连接再生区3的入口，再生区3的出口通过风管连接再生风机12，其中流过的是再生空气。除湿区2入口的处理空气入口风管13上安装有处理空气入口风管蝶阀14，除湿区2的出口与高炉鼓风机15、热风炉16、高炉6的入口依次用风管连接，其中流入的是处理空气。荒煤气在热风炉16中燃烧后废气通过风管排出。

高炉6产生的高温荒煤气通过荒煤气引出风管7引出一部分进入换热器9，与再生空气进行换热，将再生空气加热到120℃，在再生区3进行再生，再生空气经由再生风机12排入环境中。再将换热后的荒煤气通过风管引入热风炉16中燃烧，处理空气通过除湿区2后通过高炉鼓风机15进入热风6炉16，被加热到1600℃的高温，送到高炉6里。

该方法主要利用高炉荒煤气作为辅助热源，先通过换热对转轮中的再生空气进行加热，再利用其在热风炉燃烧获得的化学能加热鼓入高炉的处理空气。

实施例2采用热风炉高温废气

参见图2，利用热风炉16的高温烟气作为再生热源的转轮除湿方法。高炉6产生的高温荒煤气通过荒煤气引出风管7引入热风炉16的燃气入口，该荒煤气引出风管7安装有荒煤气引出风管碟阀8，在热风炉16中燃烧后的高温废气通过风管流入换热器9的入口，并通过换热器9的出口排出。换热器9另一条风道入口：再生空气引入风管10，该风道装有再生空气引入风管蝶阀11，换热器9出口与再生区3、再生风机12依次用风管连接，其中流入再生空气。除湿区2入口的处理空气入口风管13上安装有处理空气入口风管蝶阀14，除湿区2的出口与高炉鼓风机15、热风炉16、高炉6的入口依次用风管连接。

高炉6排出的高温荒煤气通过荒煤气引出风管7引入热风炉16中燃烧，荒煤气燃烧产生的高温废气通过风管引入换热器9，与再生空气进行换热，将再生空气加热到120℃，在再生区3进行再生，再生空气经由再生风机12排入环境中。处理空气通过除湿区2后通过高炉鼓风机15进入热风炉16，被加热到1600℃的高温，送到高炉6里。

该方法也是主要利用高温荒煤气作为辅助热源，只是与前一方法所述荒煤气利用顺序不同。先是利用其在热风炉中燃烧所得的化学能加热被鼓入高炉的处理空气，再将燃烧之后的烟气通入换热器加热再生空气，最后排入大气中。

实施例3采用管网蒸汽

参见图3，炼铁厂的蒸汽作为再生热源通过蒸汽风管17引入换热器9，再生空气通过再生空气引入风管10引入换热器9，与蒸汽进行换热，再流经再生区3进行再生，通过再生风机12排出。在高炉6余热量不够或者已做其他用途的时候，通过外部燃气进出风管18从外部供给天然气等燃料作为热风炉16的热源，处理空气经处理空气入口风管13引入除湿区2，再通过高炉鼓风机15流入热风炉16被加热到1600℃左右的高温，送入高炉6。

该方法主要考虑到当高炉中的荒煤气等副产物不够或者有其他用处时，可用蒸汽管网中的蒸汽作为除湿转轮再生热源，并利用外部燃气等作为热源加热送入鼓风高炉的处理空气。

实施例4组合除湿

参见图4，炼铁厂的蒸汽用风管引入吸收式制冷机组22的发生器入口，冷却塔21进出水管与吸收式制冷机组22的冷凝器相连，吸收式制冷机组22的冷媒水出入口通过水管与表冷器19的水道口相连。空气通过处理空气入口风管13引入表冷器19的风道入口，该风道装有处理空气入口风管蝶阀14。表冷器19风道出口与除湿区2入口、除湿区2出口、鼓风机15、热风炉16依次通过风管连接。换热器9的一条风道由蒸汽风管17引入高温蒸汽，对再生热源进行加热。换热器9的另一条风道入口：再生空气引入风管10安装有再生空气引入风管蝶阀11，出口通过风管连接再生区3入口、再生区3的出口通过风管连接再生风机12，其中流过再生空气。

驱动吸收制冷机冷凝除湿与转轮除湿组合除湿方法，炼铁厂里的高温蒸汽通过蒸汽风管17引入吸收式制冷机组22的发生器，冷却塔21里的水通过冷却水泵20流入吸收式制冷机组22的冷凝器内。吸收式制冷机组22产生的冷水流入表冷器19，空气通过处理空气入口风管13引入表冷器19，被冷却除湿，再进入除湿区2被进一步除湿，再通过高炉鼓风机15进入热风炉16被加热，送入高炉6内。空气通过再生空气引入风管10引入换热器9内被加热，再经过再生区3进行再生，通过再生风机12排出。换热器9另一条风道由蒸汽风管17引入高温蒸汽，对再生热源进行加热。

该方案利用蒸汽驱动双效吸收式制冷机组产生7～12℃冷冻水，通过表冷器先把高炉送风温度和湿度降低，此时除湿方法为冷凝除湿，大约能够处理空气湿度到11～13g/kg干空气，然后利用转轮进一步除湿到7g/kg干空气，经热风炉加热到送风温度后，送到高炉。该***通过设置智能控制和不同运行模式，可实现优先转轮除湿，转轮除湿经济性下降或不能满足送风湿度要求时，启动组合除湿模式。热驱动吸收制冷机除满足高炉组合除湿要求以外，还可用于厂区办公楼、车间等的制冷空调需求。这里采用的热源可以是蒸汽，也可以与上述三个方法一样，采用荒煤气加热炉以及烟气余热，通过综合能源利用实现节能减排。组合方案吸收式制冷机需要设置制冷机房，需要布置冷却塔，占地方面会大一些，初投资也增加一部分，但调节性强，使用范围不仅是除湿，还能解决办公和工作区域的必要空调等需要。

所述吸收式制冷机组22为蒸汽双效溴化锂吸收式。

实施例5冬季增湿

参见图5，冬季转轮增湿方法中，空气通过再生空气引入风管10引入换热器9，该再生空气引入风管10管道上安装再生空气引入风管蝶阀11，高炉厂里的蒸汽通过蒸汽风管17引入换热器9的另一条风道，对再生空气进行加热，再生空气经过换热器9流入再生区3，带走水分，再生区3与高炉鼓风机15、热风炉16依次通过风管连接，湿热的再生空气再通过高炉鼓风机15流入热风炉16，进入高炉6里。处理空气通过处理空气入口风管13引入除湿区2，除湿区2的入口：处理空气入口风管13安装有处理空气入口风管蝶阀14，除湿后再经由处理风机23排出。

该方法主要考虑到环境湿度较低，空气过于干燥对于高炉生产过程也是不利的。此时，除湿转轮***再生环节不需要加热器工作，环境空气直接通过转轮，空气中的水分被除湿转轮中的吸附剂吸附，转轮转到处理空气区域时，高炉送风经加热器加热后在处理区将除湿转轮吸附的水分带走，此时空气湿度增加，温度降低，经鼓风机后被加热到合适温度，送往高炉。由于整个过程为水分吸附/脱附过程，因此属于无水加湿，仅仅通过运行模式的切换，即可实现夏季除湿、冬季增湿的功能。

本发明的转轮式除湿机1，包括外壳5、置于外壳5内的转轮过滤器、除湿转轮和转轮电机4。转轮过滤器置于除湿转轮的一侧。转轮由铝制外壳包裹，被密封条分为两个扇形区域：除湿区2和再生区3，面积比为3:1，两个区域位置固定，转轮的中心连一转轮电机4带动转轮旋转，循环往复地经过两个区域。转轮为以复合材料料为基材的硅胶分子筛转轮。

上述五种装置所述的换热器均为气气换热器，且风道入口均设有过滤装置。

上述五种装置所采用的风管均由耐热耐湿的绝热材料制成，并且在每一根风管的弯道处都设有消火装置。

流经转轮的再生空气和处理空气为逆向流动。且再生区风速和除湿区风速均控制在2.5～3m/s。

Claims (12)

1.一种高炉鼓风***湿度调节装置，是采用工业余热作为热源气体，其特征在于：它包括具有除湿区（2）和再生区（3）的能循环除湿后再生的转轮式除湿机（1）、处理风管路、换热器（9）、再生风管路；处理风管路将处理空气输入除湿区（2）进行除湿，再生风管路将经过交换加温的再生空气输入再生区（3）作为转轮式除湿机（1）的驱动热源；所述热源气体为高炉荒煤气、热风炉高温废气、工业加热炉余热、管网蒸汽中的一种。

2.根据权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，所述换热器（9）为气-气换热器，且风道入口均设有过滤装置。

3.根据权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，所述处理风管路和再生风管路的风管均由耐热耐湿的绝热材料制成，并且在每一根风管的弯道处都设有消火装置。

4.根据权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：所述转轮式除湿机（1）包括外壳（5）、置于外壳内的过滤器、转轮和转轮电机（4），过滤器置于转轮的前方；转轮由铝制外壳包裹，被密封条分为两个扇形区域：除湿区（2）和再生区（3），面积比为3:1，两个区域位置固定，转轮中心由转轮电机（4）带动旋转，循环往复地经过除湿区（2）和再生区（3），转轮为以复合材料料为基材的硅胶分子筛转轮。

5.根据权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于，流经转轮式除湿机的再生空气和处理空气为逆向流动，且再生区风速和除湿区风速均控制在2.5～3m/s。

6.如权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：当热源气体为高炉荒煤气时，为如下除湿装置：

部分高炉荒煤气引入换热器（9），与再生空气进行热交换，将再生空气加热到120℃后，输入转轮式除湿机（1）的再生区（3）作为转轮式除湿机（1）的驱动热源，然后由再生区出口的风机（12）排入环境中；热交换后的荒煤气引入热风炉（16）中燃烧；

处理空气经转轮式除湿机（1）的除湿区（2）除湿后，输入热风炉（16）加热到1000-1600℃，然后鼓风至高炉。

7.如权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：当热源气体为热风炉高温废气时，为如下除湿装置：

将高炉荒煤气输入热风炉（16）中作为燃料，热风炉产生的高温废气输入换热器（9）作为热源气体，与再生空气进行热交换，经交换升温的再生空气经转轮式除湿机（1）的再生区（3）作为转轮式除湿机（1）的驱动热源，然后由再生区出口的风机（12）排入环境中；

将处理空气通过转轮式除湿机（1）的除湿区（2）除湿后，输入热风炉（16）加热到1000-1600℃，然后鼓风至高炉。

8.如权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：当热源气体为管网蒸汽或工业加热炉废气时，为如下除湿装置：

将热源气体输入换热器（9）与再生空气进行热交换，经交换升温的再生空气穿过转轮式除湿机（1）的再生区（3）作为转轮式除湿机（1）的驱动热源，然后由再生区出口的风机（12）排入环境中；

处理空气经风管（13）引入转轮式除湿机（1）的除湿区（2）除湿后，输入热风炉（16）加热到1600℃，然后鼓风至高炉。

9.如权利要求1所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：当热源气体为高温蒸汽时，为如下热驱动吸收制冷机冷凝除湿与转轮除湿的组合除湿装置：

将炼铁厂的高温蒸汽引入热驱动吸收制冷机作为热源，对处理空气进行冷却除湿；然后将经冷却除湿的处理空气输入转轮式除湿机（1）的除湿区（2）进一步除湿，经上述组合除湿的空气，输入热风炉加热到1600℃，然后鼓风至高炉；

将热源气体经蒸汽风管（17）输入换热器（9）与再生空气进行热交换，经交换升温的再生空气经转轮式除湿机（1）的再生区（3）作为转轮式除湿机（1）的驱动热源，然后由再生区出口的风机（12）排入环境中。

10.如权利要求9所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：所述热驱动吸收制冷机冷凝除湿具有以下结构：高温蒸汽通过风管（17）引入吸收式制冷机组（22）的发生器，冷却塔（21）里的水通过冷却水泵（20）流入吸收式制冷机组（22）的冷凝器内，吸收式制冷机组（22）产生的冷水流入表冷器（19），处理空气通过风管（13）引入表冷器（19），被冷却除湿。

11.根据权利要求9所述的高炉鼓风***湿度调节装置，其特征在于：所述吸收式制冷机组为蒸汽双效溴化锂吸收式。

12.一种高炉鼓风***湿度调节装置，是采用工业余热作为热源气体，其特征在于：当热源气体为高温蒸汽时，为如下增湿装置：

再生空气通过风管（10）引入换热器（9），所述高温蒸汽通过换热器（9）的另一条风道，对再生空气进行加热，再生空气经过换热器（9）流入转轮式除湿机（1）的再生区（3），带走除湿转轮中吸附剂所吸附的水分，经上述增湿的再生空气，输入热风炉加热到1600-2200℃，然后鼓风至高炉；

处理空气通过风管（13）输入转轮式除湿机（1）的除湿区（2），除湿后再经由处理风机（23）排出。

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