高炉脱湿鼓风可研方案含投资和效益分析DOCWord下载.docx
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(3)鼓风含湿量每减少1g/Nm3,风温提高,可以多喷1.5-2.0kg/吨铁的煤粉,置换焦炭,进一步降低焦比。
(4)因炉况稳定和焦比下降以及风量增加等因素,鼓风含湿量每减少1g/m3,高炉平均增产0.1%~0.5%左右;
(5)对空气再次过滤,有效保护鼓风机的叶片不被磨损,延长鼓风机使用寿命等。
脱湿鼓风对高炉的影响如下图1所示:
图1脱湿鼓风对于高炉的影响
1.2汉中气象地理条件
汉中地区气象资料:
年平均温度14.6℃;
最冷月平均-4℃
最热月平均28.2℃
极端最高温度38.0℃;
极端最低温度-10.2℃;
冬季平均大气压力96.5kpa;
夏季平均大气压力94.52kpa;
年平均大气压力95.68kpa;
冬季平均湿度73%;
夏季平均湿度81%;
年平均湿度77.4%;
年平均降水量786.7mm;
地震烈度:
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.05g(第三组)。
根据查询相关气象数据,可知该项目所在区域一年内各月平均温度、平均相对湿度以及平均绝对湿度相关数据如下:
表1汉中地区气象参数
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均温度/℃
-2.2
1.8
12.5
16.4
23.2
25.8
28.2
26.5
22.1
15.0
8.8
3.3
平均相对湿度/%
57
76
73
75
78
82
80
79
60
平均绝对湿度X/g/Nm3
2.2
3.6
8.0
10.5
16.2
19.8
21.2
19.6
13.9
10.1
6.8
2.8
可知汉中地区月平均绝对湿度随月份变化趋势如下图所示:
图2.汉中地区月平均绝对湿度变化曲线
根据上述分析,可知该工程脱湿后空气含湿量控制在6g左右比较合理,脱湿期为每年4~10月份,工程建成投产后可将入炉空气湿度常年稳定在3~6g/Nm3,最大限度的稳定炉况,提高脱湿效益。
根据计算可知采用冷冻除湿工艺,需将空气温度降至4℃。
即本工程需采用初冷和深冷两级冷却的脱湿方式。
1.3高炉和鼓风机站概况
鼓风机站具体参数如下表2所示:
表2汉钢高炉风机配置
风机站
机组参数
风机号
压缩机
炉容m3
型号
进口平均流量
Nm3/min
平均出口压力
Mpa(A)
平均轴功率
/KW
1#鼓风机站
1#电动风机
1080
AV63
2500
0.32
~12775
2#电动风机
2#鼓风机站
3#电动风机
2280
AV80
4500
0.422
~25538
4#电动风机
AV71
2工艺设施
2.1工艺流程
目前,国内外高炉脱湿鼓风装置主要有电制冷脱湿以及蒸汽制冷脱湿两种类型。
本可研方案需对两种方案进行技术经济性比较。
(1)方案1——初冷采用电动离心式制冷机组
本方案主要流程鼓风机吸风经过过滤器后先经过一级换热器降温至10℃左右,再经过二级换热器降温至4℃,之后通过机械除雾后进入鼓风机。
初冷冷水通过离心式电动冷水机组制取,冷水通过冷水泵组送入一级换热器。
深冷冷冻液通过电动冷冻机组制取,冷冻液通过冷冻液泵送入二级换热器。
制冷机组所需循环冷却水由新建循环水泵房供应。
工艺系统流程:
空气系统:
外界大气通过鼓风机吸风过滤器进入脱湿器,首先经过一级换热器降温至10℃左右,除去部分水份,再进入二级换热器进一步降温至4℃左右,空气绝对湿度达到~6.4g/Nm3,最后经过除雾器除雾后进入鼓风机,进鼓风机升压后进入热风炉、高炉。
冷水系统:
从初冷制冷机蒸发器侧出来的冷水(约7℃)通过冷水泵组升压进入脱湿器一级换热器与空气进行热交换,冷水升温至~12℃后返回制冷机内,循环使用。
冷冻液系统:
从深冷制冷机蒸发器侧出来的冷冻液(乙二醇溶液,约-5℃)通过冷冻液泵升压进入脱湿器二级换热器与空气进行热交换,冷水升温至0℃左右返回制冷机内,循环使用。
循环冷却水系统:
系统所需循环冷却水由循环水泵房送至制冷机冷凝器侧,在冷凝器内进行热交换后升温再回到水泵房,经水泵房冷却塔降温后循环使用。
图3.电动制冷脱湿系统流程图
(2)方案2——初冷采用蒸汽溴化锂制冷机组
本方案同样是空气经过滤器进入脱湿器,在脱湿器内经过两级换热至4℃,再经除雾后进入鼓风机。
但初冷制冷机采用蒸汽(或其他中低温热源)驱动的溴化锂制冷机组制取冷水,钢厂需额外提供低压蒸汽,深冷仍采用电制冷。
该方案需增加了蒸汽供应系统,其他冷水循环系统、冷冻液循环系统以及循环冷却水系统与方案一基本相同。
图4.蒸汽溴化锂制冷脱湿系统流程图
方案一与方案二相比,前者投资较低,循环冷却水量较小、运行效率(COP)较高、占地小,无低压蒸汽系统。
但是耗电较大、配电系统复杂,运行成本相对较高。
2.2设计参数
根据两座高炉现有风机房设计和运行数据可知:
(1)1#高炉鼓风脱湿设计数据选取
1#高炉主风机设计数据如下表所示:
表21#高炉AV-63风机设计参数
项目
单位
主要参数
夏季平均
冬季平均
年平均
工况点
A
B
C
D
E
大气压力
kPa
94.52
96.5
95.68
大气温度
℃
29.7
-4
14.3
相对湿度
mPa
79.5
74.5
77
排气压力
bar(A)
3.5
2.15
3.05
3.2
标态流量
3200
2950
1950
2100
轴功率
KW
14399
11196
5884
7334
9701
转速
r/min
3000
根据分析,1#高炉鼓风脱湿系统设计数据如下:
Ø
空气流量2500Nm3/min;
空气进口温度28.2℃;
空气进口相对湿度83%;
空气进口含湿量21.2g/Nm3;
空气出口温度4℃;
空气出口含湿量6.5g/Nm3;
冷水进/出口温度7/12℃;
冷水流量574m3/h;
低温水进/出口温度-5/0℃;
低温水流量160m3/h;
总换热面积≥8500m2;
数量1套;
(2)2#高炉鼓风脱湿设计数据选取
2#高炉主风机设计数据如下表所示:
表32#高炉AV-80风机设计参数
5.4452
5.0
5.16
5500
4950
3950
30036
21284
11096
17218
21246
4150
根据分析,2#高炉鼓风脱湿系统设计数据如下:
空气流量4500Nm3/min;
冷水流量1000m3/h;
低温水流量280m3/h;
总换热面积≥15400m2;
2.3工艺设施的布置
根据目前1#、2#鼓风机站的布置现状,新增的工艺设施全部布置在厂房外空地上。
1#高炉设计在主风机(AV-63)机组上,与备用风机之间设置连通管,2#高炉设计在主风机(AV-80)机组上,与备用风机之间不设置联通管。
本工程1#和2#鼓风机站距离较近,为了减少占地和减少工程投资及运行费用,考虑两套脱湿装置共建一个制冷站,两套脱湿装置所需制冷量统一考虑,制冷机组产生冷水汇集至一根母管,在通过支管道和控制阀门调整各脱湿装置冷水分配。
工艺设施主要包括集中制冷站,循环水站、脱湿器本体以及能源介质管道。
根据1#、2#高炉鼓风机站的实际总图布置情况以及业主要求,本工程脱湿系统布置方案如下:
(1)制冷站
本工程制冷站考虑布置在现有2#鼓风机站西北角空地上,根据现场情况尽量不拆除该区域内现有设施,局部位置需对该区域地下能源介质管线进行改造。
制冷站分为两部分,一部分设有2台初冷制冷机组,1台深冷制冷机组以及冷水泵和冷冻液泵等工艺设施,另一部分为变、配电室。
制冷站内设有循环冷却水管沟,管沟设缸盖板,其余管道采用架空敷设。
(2)循环水站
本工程制冷机组需要大量工业循环冷却水,本工程考虑新建一个循环冷却水站,水站考虑布置在现有1#鼓风机
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