本发明涉及钢材热轧及煤化工技术领域，特别是指一种对轧钢加热炉用煤气进行冷冻脱湿的设备及方法。
背景技术：
近年来钢铁工业发展，对棒线材的产品质量要求越来越高，目前轧钢厂加热炉大多使用转炉煤气加热，因线材产品存在脱碳问题，经过分析转炉煤气含水量较大是产品烧损增加、脱碳严重的主要原因之一，产品表面质量会出现问题，造成棒线材扭曲、开裂等内在质量差等问题，严重阻碍了产品档次的提升，质量异议会不断，需要彻底解决，需要对转炉煤气脱湿进行研究显得至关重要和迫切。根据工艺要求，可在煤气管道上设置煤气除湿装置，这样可以解决进入加热炉煤气除湿问题，来提高煤气热值，进一步减少线材脱碳，提高产品质量。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种对轧钢加热炉用煤气进行冷冻脱湿的设备及方法，降低湿热转炉煤气的含水量，以解决现有产品烧损增加、脱碳严重，产品表面质量会出现问题，及造成棒线材扭曲、开裂等内在质量差等问题。
该设备包括换热装置、煤气排水器、溴化锂冷水机组、湿温度检测系统和管路系统平台，其中，换热装置包括气/气换热器、气/水换热器，溴化锂冷水机组包括蒸汽输入管路、冷却水出入管路和溴化锂冷水装置，温湿度检测系统包括温湿度变送器、数据传输线路、数据处理装置及显示屏；
换热装置、煤气排水器、溴化锂冷水机组、温湿度检测系统设置在管路系统平台上，温湿度变送器设置在煤气管路上，气/气换热器和气/水换热器通过煤气管路相连，气/水换热器和溴化锂冷水装置通过冷冻水管相连，气/气换热器和气/水换热器下部均通过排水管与煤气排水器相连，煤气排水器下方设有用于储存水的集水池，溴化锂冷水装置与蒸汽输入管路和冷却水出入管路相连，温湿度变送器采集的数据通过数据传输线路传送到数据处理装置及显示屏。
其中，温湿度变送器有四个，分别设置在煤气管路进入气/气换热器入口段、经过气/气换热器升温余热的煤气管路出口段、煤气管路进入水/气换热器入口段、经过水/气换热器冷冻降温的煤气管路出口段。
换热装置包括气/气换热器和气/水换热器各一台，气/气换热器选用不锈钢列管式固定板换热器，型号为：1200，F＝250m2；气/水换热器选用不锈钢列管式固定板换热器，型号为：1000，F＝230m2。
煤气排水器结构为立式水封式排水器，击穿压力P：1.8m水柱，采用两级以上水封，适用压力：低于15KPa的煤气。
管路系统平台由钢板及钢构架组成，配置安全护栏和爬梯，上面安装管路和设备，管路系统平台根据工艺要求设置在高空或地面。
采用该设备进行煤气冷冻脱湿的方法，包括如下步骤：
S1、断开煤气主管道，串联气/气换热器和气/水换热器；
S2、设置气/气换热器，承担输入湿热煤气与刚从气/水换热器输出的干冷煤气进行交换；
S3、设置气/水换热器，承担输入湿热煤气与刚从溴化锂冷水机组输出的冷冻水进行交换；
S4、设置煤气排水器，承担气/气换热器、气/水换热器凝结水的排泄功能；
S5、设置温湿度变送器，及时了解煤气温湿度状况；
S6、设置溴化锂冷水机组，通过蒸汽与溴化锂之间进行热交换，实现提供冷冻水，冷冻水与湿煤气在气/水换热器中进行热交换，升温后的冷冻水再次进入溴化锂冷水装置进行冷却，再进行下一次循环冷却；
S7、通过数据传输线路，把温湿度变送器的数据传输到数据处理装置；
S8、利用数据处理装置，通过处理，把温度、湿度在显示屏上显示出来，设置极端情况报警装置，提醒操作人员进行人工干预；
S9、除湿升温后的煤气通过管道往加热炉处输送；
S10、工作完成。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，让湿空气流经低温表面，使湿空气的温度降至露点温度以下，这样就可以将湿空气中的水汽冷凝析出，从而达到减少空气中含湿量的目的。其优点是工作可靠，能连续工作，系统性能稳定。在露点温度高于4℃的场合该方法均可适用。该设备及方法提高了煤气温度，有利于燃烧，可以确保解决输入加热炉的煤气除湿问题，来提高煤气热值，进一步减少线材脱碳，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明的对轧钢加热炉用煤气进行冷冻脱湿的设备结构示意图。
其中：
1-温湿度变送器；
2-气/气换热器；
3-煤气排水器；
4-气/水换热器；
5-溴化锂冷水装置；
6-煤气管路；
7-排水管；
8-冷冻水管；
9-冷却水出入管路；
10-蒸汽输入管路；
11-管路系统平台；
12-集水池；
13-数据处理装置及显示屏。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对目前轧钢厂加热炉大多使用转炉煤气加热，线材产品存在脱碳问题，经过分析转炉煤气含水量较大是产品烧损增加、脱碳严重的主要原因之一，产品表面质量会出现问题，造成棒线材扭曲、开裂等内在质量差等问题，进行了设计和探索，提供一种对轧钢加热炉用煤气进行冷冻脱湿的设备及方法，可以解决进入加热炉煤气除湿问题，提高了煤气热值，进一步减少线材脱碳，提高产品质量，使产品性能更加优良，更加具有市场竞争力。
如图1所示，为该设备的结构示意图。该设备中，换热装置、煤气排水器3、溴化锂冷水机组、温湿度检测系统设置在管路系统平台11上，温湿度变送器1设置在煤气管路6上，气/气换热器2和气/水换热器4通过煤气管路6相连，气/水换热器4和溴化锂冷水装置5通过冷冻水管8相连，气/气换热器2和气/水换热器4下部均通过排水管7与煤气排水器3相连，煤气排水器3下方设有用于储存水的集水池12，溴化锂冷水装置5与蒸汽输入管路10和冷却水出入管路9相连，温湿度变送器1采集的数据通过数据传输线路传送到数据处理装置及显示屏13。
其中，温湿度变送器1有四个，分别设置在煤气管路6进入气/气换热器2入口段、经过气/气换热器2升温余热的煤气管路6出口段、煤气管路6进入水/气换热器4入口段、经过水/气换热器4冷冻降温的煤气管路6出口段。
煤气管路6直径900mm，排水管7直径25mm，冷冻水管8直径100mm，冷却水出入管路9直径125mm，蒸汽输入管路10直径65mm。
换热装置包括气/气换热器2、气/水换热器4各一台，气/气换热器2选用不锈钢列管式固定板换热器(1200，F＝250m2)，承担输入湿热煤气与刚从气/水换热器输出的干冷煤气进行交换，设定煤气流量：20000m3/h，结果可以高温煤气进出口温度：约53/45℃，高温煤气进出口湿度：约63.7/48.4g/kg，温煤气进出口温度：约10/40℃，低温煤气进出口湿度：约7/7g/kg；气/水换热器4选用不锈钢列管式固定板换热器(1000，F＝230m2)，承担输入湿热煤气与刚从溴化锂冷水机组输出的冷冻水进行交换，结果温煤气进出口温度：约45/10℃，温煤气进出口湿度：约48.4/7g/kg，冷冻水流量：63.5t/h，冷冻水进出口温度：约7/12℃。
煤气排水器3结构为立式水封式排水器，击穿压力P：1.8m水柱，采用多级水封，适用压力：低于15KPa的煤气。通过多次溢流，保证水与煤气脱离，保证煤气不泄露。水下排至附近用于储存水的集水池。
使用该设备的具体步骤如下：
S1、断开煤气主管道，串联气/气换热器和气/水换热器；
S2、设置气/气换热器，承担输入湿热煤气与刚从气/水换热器输出的干冷煤气进行交换；
S3、设置气/水换热器，承担输入湿热煤气与刚从溴化锂冷水机组输出的冷冻水进行交换；
S4、设置煤气排水器，承担气/气换热器、气/水换热器凝结水的排泄功能；
S5、设置温湿度变送器，及时了解煤气温湿度状况；
S6、设置溴化锂冷水机组，通过蒸汽与溴化锂之间进行热交换，实现提供冷冻水，冷冻水与湿煤气在气/水换热器中进行热交换，升温后的冷冻水再次进入溴化锂冷水装置进行冷却，再进行下一次循环冷却；
S7、通过数据传输线路，把温湿度变送器的数据传输到数据处理装置；
S8、利用数据处理装置，通过处理，把温度、湿度在显示屏上显示出来，设置极端情况报警装置，提醒操作人员进行人工干预；
S9、除湿升温后的煤气通过管道往加热炉处输送；
S10、工作完成。
在使用中，约53℃湿热煤气首先进入气/气换热器2，与脱湿后的干冷煤气进行换热而被预冷。然后进入水/气换热器4与冷冻水换热，湿热煤气被冷却至接近10℃。被冷却的煤气进人煤气排水器3与水雾分离，析出的水排向用于储存水的集水池12。脱湿后的干冷煤气进人气/气换热器2与进入本装置的湿煤气进行换热，充分利用其冷量，对湿煤气进行降温，干冷煤气得到预热接近45℃，提高了其温度，有利于燃烧。
蒸汽输入溴化锂冷水机组，对水进行冷冻，冷冻水通过管道进入水/气换热器4与湿热煤气换热，升温后的冷冻水通过管道回到溴化锂冷水机组继续冷冻，循环冷却水对溴化锂冷水机组本身进行降温冷却，保证设备安全运行，再进行下一次循环冷却。
其中，温湿度变送器1采用湿度与温度变送器，测量相对湿度范围为0-100％全量程，温度可达180℃，耐受压力最大为100bar。
管路系统平台由钢板及钢构架组成，配置安全护栏和爬梯，上面安装管路和设备，管路系统平台根据工艺要求设置在高空或地面，必须保证管路、设备布置合理、操作方便、安全可靠。
本发明在上述方案中，就降低湿热转炉煤气的含水量，以解决现有产品烧损增加、脱碳严重，产品表面质量会出现问题，及造成棒线材扭曲、开裂等内在质量差等问题，进行了一系列研究和探索，基本解决了上述问题。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。