专利名称：一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统及其脱湿方法
技术领域：
本发明涉及高炉的冲渣水余热回收及鼓风脱湿技术领域，特别是用于高炉的余热型鼓风脱湿系统及其脱湿方法。
背景技术：
一方面，高炉炼铁过程产生的液态炉渣温度在1400°C左右，一般采用水淬法对其冷却，从而生成大量的高炉渣及冲渣水，每冲制一吨高炉渣会产生约10吨温度为75 90°C的冲渣水。冲渣水虽具有大量的低品位余热，但属于硬度很高、杂质较多的浊环水，因此除少数北方钢铁企业仅在冬季利用很少比例的冲渣水供暖外，现在没有其它回收或再利用途径，只能送到冷却塔排放到环境中去，这样做不仅热能白白散失，而且对周边环境造 成了热污染。另一方面，高炉鼓风脱湿技术可有效降低焦比、提高喷煤量、稳定工况，随着“高喷煤、高富氧、高风温”等高炉冶炼技术的发展，鼓风脱湿有着越来越显著的经济效益。冷凝脱湿是鼓风脱湿的主要方法，也即将高炉送风降低到露点温度以下以使得空气水分凝结。现有技术中主要采用两类冷却除湿设备，一类是电力驱动的压缩式制冷机，一类是热能驱动的吸收式制冷机降温。前者单机功率有限以至机组设备庞大，且电费不菲，绝非鼓风脱湿未来的发展方向；后者一般以炼铁、烧结、转炉和加热炉的汽化冷却等工序所副产的蒸汽做驱动，充分利用了余热，但现有技术中完全采用蒸汽型吸收式制冷机作为除湿冷源的方式对蒸汽消耗量非常大，而随着节能减排的深入开展，越来越多的钢铁企业实施了余热发电项目，蒸汽不再像过去那么富裕。高炉炼铁是钢铁生产最耗能的工艺环节，如果能将冲渣水这部分品位很低、但总量很大的余热有效应用到鼓风脱湿过程中，会对钢铁行业的节能产生较大影响，但现有技术文献中还未见有这方面的报道。
发明内容
为了填补上述现有技术的空白，本发明的目的是提供一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统及其脱湿方法。它将高炉冲渣水所含的低温余热应用到鼓风脱湿过程中，在创造效益的同时节约了能源、减少了热污染、保护了环境。为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统，它包括冲渣水循环、鼓风脱湿和吸收式制冷机三个子系统。冲渣水子系统包括依次相连的高炉、冲渣槽、沉淀过滤池、蓄水池、泵一和冷却塔三。在冷却塔三与高炉之间的连接管路上置有截止阀一，在冷却塔三与蓄水池之间的返送管路上置有截止阀二。鼓风脱湿子系统由依次相连的过滤器、预冷却器、再冷却器、除雾器、鼓风机和热风炉组成，除雾器下方设置脱湿水排放管道。所述吸收式制冷机子系统包括热水型吸收式制冷机和蒸汽型吸收式制冷机两部分。蒸汽型吸收式制冷机发生器换热管束的进、出口分别与蒸汽管道和凝结水管道相连接，蒸汽型吸收式制冷机的吸收器/冷凝器串联换热管束通过泵三与冷却塔二的上下水管相连，蒸汽型吸收式制冷机的蒸发器换热管束通过泵六与再冷却器的换热管束相连。其结构特点是，热水型吸收式制冷机的吸收器/冷凝器串联换热管束通过泵二与冷却塔一的上下水管相连，热水型吸收式制冷机的蒸发器换热管束通过泵四与预冷却器换热管束相连，热水型吸收式制冷机的发生器换热管束通过泵五与放置在蓄水池内的换热器的换热管束相连。在上述鼓风脱湿系统中，所述换热器采用表面式换热器。一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统的脱湿方法，其步骤为I)空气依次经过滤器过滤、预冷却器初步冷却、再冷却器再次冷却、除雾器汽水分离、鼓风机加压压缩、热风炉提升风温这些工序后，再送入高炉；2)高炉冲渣水从高炉经冲渣槽流至沉淀过滤池沉淀、撇油和过滤之后，送入蓄水池储存以备在出铁冲渣时段冲入高炉；
3)蓄水池内安置了表面式换热器，换热制得的二次热水用来驱动初步冷却工序所需的热水型吸收式制冷机，热水型吸收式制冷机为预冷却器提供冷量，以对从过滤器过来的空气进行初步冷却；4)采用蒸汽来驱动蒸汽型吸收式制冷机，蒸汽型吸收式制冷机为再冷却器提供冷量，以对从预冷却器过来的空气进行再次冷却。本发明由于采用了上述结构和方法，以与高炉冲渣水换热所得热水作为第一级吸收式制冷机的驱动热源，对高炉进风进行一级除湿，再以蒸汽作为第二级吸收式制冷机的驱动热源，对进风进行二级除湿。本发明不仅有效利用了高炉冲渣水所含的低温余热，减少冲渣水上塔冷却所耗的泵能、冷却塔的散热负荷及热污染，还能有效减少蒸汽型吸收式制冷机的制冷负荷及蒸汽消耗量，节省出的蒸汽可以用于生产工艺或余热发电。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
附图为本发明的结构示意图。
具体实施例方式参看附图，本发明包括冲渣水循环、鼓风脱湿和吸收式制冷机三个子系统。冲渣水子系统包括依次相连的高炉I、冲渣槽2、沉淀过滤池3、蓄水池4、泵一 51和冷却塔三5。在冷却塔三5与高炉I之间的连接管路上置有截止阀一 52，在冷却塔三5与蓄水池4之间的返送管路上置有截止阀二 53。鼓风脱湿子系统由依次相连的过滤器7、预冷却器8、再冷却器9、除雾器10、鼓风机11和热风炉12组成，除雾器10下方设置脱湿水排放管道101。吸收式制冷机子系统包括热水型吸收式制冷机80和蒸汽型吸收式制冷机90两部分。热水型吸收式制冷机80的吸收器/冷凝器串联换热管束通过泵二 85与冷却塔一 82的上下水管相连，热水型吸收式制冷机80的蒸发器换热管束通过泵四84与预冷却器8换热管束相连。热水型吸收式制冷机80的发生器换热管束通过泵五83与放置在蓄水池4内的表面式换热器81的换热管束相连。蒸汽型吸收式制冷机90发生器换热管束的进、出口分别与蒸汽管道91和凝结水管道92相连接，蒸汽型吸收式制冷机90的吸收器/冷凝器串联换热管束通过泵三95与冷却塔二 93的上下水管相连，蒸汽型吸收式制冷机90的蒸发器换热管束通过泵六94与再冷却器9的换热管束相连。本发明包含的三个子系统分别介绍如下一、冲渣水循环子系统高炉I出铁时炉渣和冲渣水经冲渣槽2和沉淀过滤池3后，炉渣被转移，而经沉淀和过滤后的冲渣水则被输送到蓄水池4中。蓄积冲渣水时，截止阀一 52关闭，截止阀二 53开启。蓄水池4中的冲渣水的温度为80 90°C，被泵一 51送至冲渣水冷却塔三5，经冷却后降温到50 60°C，返送至蓄水池4中以备下次冲渣所用。冲渣时，截止阀一 52开启，截止阀二 53关闭，蓄水池4中的水被泵一 51送至高炉I。考虑到蓄水池4内的冲渣水仍属于超高硬度、碱度和腐蚀性的热水，换热器81最好采用自制、廉价、易清洗的排管换热器，且固定30天清洗一次，2年更换一次，以避免换热效率下降及腐蚀穿孔相比于该换热器81所回收余热的价值，更换是非常值得的。 二、鼓风脱湿子系统空气6经过滤器7除尘后，经鼓风脱湿子系统入口风道导流均匀送入预冷却器8初步降温至约18°C，再送入再冷却器9 二次降温到约8°C，然后经除雾器10雾水分离、鼓风机11增压、热风炉12增温送入高炉I的通风口 ；除雾器10内分离出的脱湿水汇集于底部的水槽，由自动排水器经脱湿水排放管道101送至排水沟或作为冷媒供厂区空调使用。预冷却器8和再冷却器9均为连续翅片铜质管式气水换热器(管程走冷媒水，壳程进空气)或铝质板式气水换热器；除雾器10由带倾斜角度的碳钢挡板和不锈钢滤网构成；预冷却器8、再冷却器9和除雾器10外侧均有足够厚度的保温层。在南方及沿海等湿度偏高的地区，夏季大气绝对湿度为20 45g/m3，冬季大气绝对湿度为10g/m3左右,年脱湿期为6 9个月。在脱湿期内，当大气绝对湿度高于18g/m3时，开启泵二 85、泵三95、泵四84、泵五83和泵六94，大气经预冷却器8后绝对湿度降至约15g/m3，经再冷却器9后绝对湿度降至约8g/m3 ;当大气绝对湿度下降到低于18g/m3时，开启泵一 51、泵六94和泵三95，大气经再冷却器9后绝对湿度降至约8g/m3 ;脱湿期外，只开启泵一 51。三、吸收式制冷机系统热水型吸收式制冷机80以冲渣水为驱动热源，通过放置于蓄水池4内的换热器81、泵五83及输水管道将这部分低温余热带到制冷机80的发生器内换热，蓄水池4内的冲渣水温度为75 85°C，发生器入口的热水温度为72 82°C，发生器出口的热水温度为69 79°C ;冷却水先后进入制冷机80的蒸发器和冷凝器、带走热量并随之为泵二 85输送到冷却塔一 82散热降温，冷却水在制冷机80的进出口温度约为30°C和40°C ;20°C左右的冷媒水进入制冷机80的蒸发器被冷却至15°C，然后为泵四84输送到预冷却器8以初步冷却从过滤器7过来的空气。蒸汽型吸收式制冷机90以O. I IMPa的低压饱和蒸汽为驱动热源，蒸汽经蒸汽管道91进入制冷机90的发生器放热后，凝结为温度80 90°C的凝结水并由凝结水管道92排出，可以直接排入地沟或回收它用。冷却水先后进入制冷机90的蒸发器和冷凝器、带走热量并随之为泵三95输送到冷却塔二 93散热降温，冷却水在制冷机90的进出口温度约为30°C和40°C;约10°C左右的冷媒水进入制冷机90的蒸发器被冷却至约5°C，然后为泵六94输送到再冷却器9以再次冷却从预冷却器过来的空气。
按照散热量的大小和机组规格不同，冷却塔一 82和冷却塔二 93可以合二为一或串、并联运行。本发明的脱湿方法步骤为I)空气6依次经过滤器7过滤、预冷却器8初步冷却、再冷却器9再次冷却、除雾器10汽水分离、鼓风机11加压压缩、热风炉12提升风温这些工序后，再送入高炉I ;2)高炉冲渣水从高炉I经冲渣槽2流至沉淀过滤池3沉淀、撇油和过滤之后，送入蓄水池4储存以备在出铁冲渣时段冲入高炉I ;3)蓄水池4内安置了表面式换热器81，换热制得的二次热水用来驱动初步冷却工序所需的热水型吸收式制冷机80，热水型吸收式制冷机80为预冷却器8提供冷量，以对从过滤器7过来的空气进行初步冷却；
4)采用蒸汽来驱动蒸汽型吸收式制冷机90，蒸汽型吸收式制冷机90为再冷却器9提供冷量，以对从预冷却器8过来的空气进行再次冷却。本发明相对于完全采用蒸汽型吸收式制冷机作为除湿冷源的现有技术而言，当大气的绝对湿度分别为20、30和40g/m3时，本发明可相应节约40%、70%和80%的蒸汽，因此尤其适合高温高湿度地区的炼铁生产应用；不仅如此，本发明也有效减少了高炉冲渣水进入冷却塔的散热量及对应泵的输送所消耗的机械能。
权利要求
1.一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统，它包括冲渣水循环、鼓风脱湿和吸收式制冷机三个子系统，所述冲渣水子系统包括依次相连的高炉(I)、冲渣槽(2)、沉淀过滤池(3)、蓄水池(4)、泵一(51)和冷却塔三(5)，在冷却塔三(5)与高炉(I)之间的连接管路上置有截止阀一(52)，在冷却塔三(5)与蓄水池(4)之间的返送管路上置有截止阀二(53);所述鼓风脱湿子系统由依次相连的过滤器(7)、预冷却器(8)、再冷却器(9)、除雾器(10)、鼓风机(11)和热风炉(12)组成，除雾器(10)下方设置脱湿水排放管道(101);所述吸收式制冷机子系统包括热水型吸收式制冷机(80)和蒸汽型吸收式制冷机(90)两部分，蒸汽型吸收式制冷机(90)发生器换热管束的进、出口分别与蒸汽管道(91)和凝结水管道(92)相连接，蒸汽型吸收式制冷机(90)的吸收器/冷凝器串联换热管束通过泵三(95)与冷却塔二(93)的上下水管相连，蒸汽型吸收式制冷机(90)的蒸发器换热管束通过泵六(94)与再冷却器(9)的换热管束相连；其特征在于，热水型吸收式制冷机(80)的吸收器/冷凝器串联换热管束通过泵二(85)与冷却塔一(82)的上下水管相连，热水型吸收式制冷机(80)的蒸发器换热管束通过泵四(84)与预冷却器(8)换热管束相连，热水型吸收式制冷机(80)的发生器换热管束通过泵五(83)与放置在蓄水池(4)内的换热器(81)的换热管束相连。
2.根据权利要求I所述的用于高炉的余热型鼓风脱湿系统，其特征在于，所述换热器(81)采用表面式换热器。
3.一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统的脱湿方法，其步骤为 1)空气(6)依次经过滤器(7)过滤、预冷却器(8)初步冷却、再冷却器(9)再次冷却、除雾器(10)汽水分离、鼓风机(11)加压压缩、热风炉(12)提升风温这些工序后，再送入高炉⑴; 2)高炉冲渣水从高炉(I)经冲渣槽(2)流至沉淀过滤池(3)沉淀、撇油和过滤之后，送入蓄水池(4)储存以备在出铁冲渣时段冲入高炉(I)； 3)蓄水池(4)内安置了表面式换热器(81)，换热制得的二次热水用来驱动初步冷却工序所需的热水型吸收式制冷机(80)，热水型吸收式制冷机(80)为预冷却器(8)提供冷量，以对从过滤器(7)过来的空气进行初步冷却； 4)采用蒸汽来驱动蒸汽型吸收式制冷机(90)，蒸汽型吸收式制冷机(90)为再冷却器(9)提供冷量，以对从预冷却器(8)过来的空气进行再次冷却。
全文摘要
一种用于高炉的余热型鼓风脱湿系统及其脱湿方法，涉及高炉的冲渣水余热回收及鼓风脱湿技术领域。本发明系统的冲渣水子系统包括高炉、冲渣槽、沉淀过滤池、蓄水池、泵一和冷却塔三。鼓风脱湿子系统由过滤器、预冷却器、再冷却器、除雾器、鼓风机和热风炉组成。吸收式制冷机子系统包括热水型吸收式制冷机和蒸汽型吸收式制冷机。热水型吸收式制冷机的吸收器/冷凝器串联换热管束与冷却塔一的上下水管相连，热水型吸收式制冷机的蒸发器换热管束与预冷却器换热管束相连，热水型吸收式制冷机的发生器换热管束与换热器的换热管束相连。本发明能将高炉冲渣水所含的低温余热应用到鼓风脱湿过程中，在创造效益的同时节约了能源、减少了热污染、保护了环境。
文档编号C21B3/08GK102925609SQ20111023162
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者孙鹏, 徐齐越, 范新, 李国强, 贾明兴, 常保辉 申请人:同方节能工程技术有限公司