湘鋼噴煤壓縮空氣冷凍干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)李漢明（湘潭鋼鐵公司）1引§隨著高爐噴煤量的提高，要求煤粉輸送穩(wěn)定均勻，料流順暢，脈動(dòng)現(xiàn)象少。因此，近年來人們對于煤粉輸送介質(zhì)壓縮空氣的質(zhì)量也提出了更高的要求，要求壓縮空氣無污染。

　　壓縮空氣中的污染物有三種，即油、塵和水。油來源于壓縮機(jī)潤滑機(jī)油，有些常分解形成氧化物，如有機(jī)酸，其水溶性物質(zhì)腐蝕性很強(qiáng)，另一些液態(tài)氧化物，形成油污及粘性殘留物。液態(tài)水有可能含有離子態(tài)可溶性氣體，如co2，當(dāng)水與鋼接觸時(shí)通常生成氧化鐵水合物，這種紅褐色粉末狀物質(zhì)不溶于水，也會形成污穢物，造成某些部件的堵塞。

　　2兩種常用的壓縮空氣干燥法比較工業(yè)上常用的壓縮空氣干燥法有兩種：吸附法和冷凍法。吸附法是采用特殊的干燥劑，利用其物理性能吸附壓縮空氣中的水分，并采用變壓或變溫的方式進(jìn)行解釋再生以達(dá)到重復(fù)利用的目的。吸附法適合于制造露點(diǎn)在一20C以上的壓縮空氣，該法氣損較大，一般為15%20%，適用于寒冷地區(qū)。冷凍法采用冷凍原理，通過降低壓縮空氣的溫度來實(shí)現(xiàn)空氣干燥的目的。冷凍干燥機(jī)是在70年代末，80年代初發(fā)展起來的一種普及型干燥設(shè)備，它不消耗任何干燥劑，也無需再生用氣，出氣露點(diǎn)穩(wěn)定，價(jià)格較低。該法適用于制造露點(diǎn)溫度為隕系難顧蹩掌M急為水冷型冷凍機(jī)的工作原理。濕空氣首先進(jìn)入―0820聯(lián)系人：李漢明高級工程師（1101）湖南省湘潭市湘潭鋼鐵公司設(shè)計(jì)院預(yù)冷器，與冷凍后的出口空氣進(jìn)行熱交換――預(yù)冷（可預(yù)冷至25C）；然后進(jìn)入蒸發(fā)器與冷媒介質(zhì)（氟利昂）進(jìn)行熱交換一一冷卻，冷卻至23C（壓力露點(diǎn)相當(dāng)于大氣壓力露點(diǎn)一23C）；冷卻后的空氣進(jìn)入油水分離器，除去機(jī)械水和油滴，而后進(jìn)入預(yù)冷器將新進(jìn)來的濕空氣進(jìn)行預(yù)冷，*后從出氣口進(jìn)入管網(wǎng)。預(yù)冷器的作用有：①將入口濕空氣進(jìn)行預(yù)冷，節(jié)約能源；②將出口冷空氣進(jìn)行加熱，防止外部出口空氣管路和下游管路中的二次結(jié)露和管外結(jié)露，并提高了壓縮空氣的容水量。

　　3湘鋼壓縮空氣冷凍干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)湘鋼噴煤車間現(xiàn)有兩系列煤粉制備系統(tǒng)和三系列高爐噴煤系統(tǒng)，另有一套煤粉輸送站，供3座高爐（1000m3X2，750m3Xl）噴煤用，目前的總用氣量為lm3/min.車間空壓站有40m3/minX3和20m3/minX2活塞式空氣壓縮機(jī)。原系統(tǒng)未設(shè)壓縮空氣干燥裝置，只能靠貯氣罐去除部分機(jī)械水，因此，壓縮空氣含水量和含油量較大。生產(chǎn)中，尤其是在春夏多雨季節(jié)，經(jīng)常發(fā)生堵管、下煤口堵塞等設(shè)備故障，嚴(yán)重時(shí)，檢修下煤口，常發(fā)現(xiàn)煤粉滴水現(xiàn)象。過去，湘鋼高爐生產(chǎn)水平低，對噴煤節(jié)焦的認(rèn)識不足，對噴煤系統(tǒng)的技術(shù)改造缺少足夠的投入。隨著高爐技術(shù)指標(biāo)的不斷改善，特別是產(chǎn)鐵量有了較大幅度的提高，公司焦化廠焦炭供應(yīng)日趨緊張，高爐噴煤已成為高爐生產(chǎn)的重要工藝環(huán)節(jié)。為保證高爐能穩(wěn)定均地進(jìn)行噴煤，公司于1998年對噴煤車間壓縮空氣干燥系統(tǒng)進(jìn)行了改造，以解決由于壓縮空氣含水含油過高給噴煤造成的困難。

　　湘鋼煉鐵噴煤壓縮空氣干燥采用冷凍機(jī)干燥法，其工藝流程如所示。設(shè)計(jì)原始參數(shù)為：空氣處理量120m3/min，貯氣罐出口溫度5060"C，空氣含油量環(huán)境參數(shù)：大氣溫度23X：，大氣壓力98kPa，大氣濕度80%.用戶-油冷空壓站冷水凍卻分干器離燥器機(jī)困2湘鋼冷凍千燥機(jī)工藝流程廠推薦選用2臺或3臺60mVmin冷凍干燥機(jī)（兩用一備）并聯(lián)布置。設(shè)計(jì)考慮到由于管線布置系統(tǒng)等差異，生產(chǎn)中均衡2臺冷凍干燥機(jī)的進(jìn)氣量較為困難，故選用了1臺120m3/min冷凍干燥機(jī)，將系統(tǒng)簡化。至于兩用一備，不僅增加投資，而耳管線布置長，閥門多，系統(tǒng)復(fù)雜，占地多。從系統(tǒng)運(yùn)行的角度來看，也沒有多大的必要。因?yàn)橹圃鞆S許諾冷凍干燥機(jī)可長年運(yùn)行（類似家用電冰箱），46系統(tǒng)除油水分離器需更換濾網(wǎng)外，無其他易損件，而且更換濾網(wǎng)的時(shí)間極短。因此，沒有必要增加投資。

　　冷凍干燥機(jī)按入口空氣溫度分為普通型和高溫型?？諝馊肟跍囟?45C采用普通型，<80'C需采用高溫型。湘鋼噴煤空壓機(jī)后雖設(shè)有后部冷卻器，但冷卻器后的壓縮空氣溫度仍較高，一般為5060C.乙廠建議選用高溫型冷凍干燥機(jī)，這樣可以取消冷凍干燥機(jī)前的冷卻器。但設(shè)計(jì)考慮到湘鋼所用的是活塞式空壓機(jī)，且已使用多年，壓縮空氣含油量較大，如果壓縮空氣在進(jìn)入冷凍干燥機(jī)前不能有效地進(jìn)行除油，多油氣體進(jìn)入冷凍干燥機(jī)的冷媒蒸發(fā)器時(shí)，低溫冷媒銅管很容易被油粘連，從而將降低其制冷效率。

　　湘鋼噴煤空壓機(jī)活塞缸使用100號潤滑油，機(jī)械潤滑油的運(yùn)動(dòng)粘度與溫度成反比關(guān)系，因此，要想壓縮空氣在進(jìn)入冷凍干燥機(jī)前的油水分離器時(shí)能有效地進(jìn)行除油，降低油水分離器前的壓縮空氣溫度是非常必要的。粘度增大后，油霧滴直徑相應(yīng)增大，分離器的濾油效率將大為提高。

　　本設(shè)計(jì)在冷凍干燥機(jī)前的油水分離器前設(shè)置了壓縮空氣冷卻器，冷凍干燥機(jī)選用水冷普通型。

　　油水分離器的合理選擇和使用也是冷凍干燥系統(tǒng)能否適應(yīng)噴煤用氣的重要環(huán)節(jié)。分離器的等級越高，油水分離的效率也越高，但氣體阻損也越大。系統(tǒng)中分離器設(shè)置所遵循的原則應(yīng)該是冷凍干燥機(jī)前的級別低，其后的級別高。冷凍干燥機(jī)內(nèi)的油水分離器的過濾粒徑一般為3fun，本設(shè)計(jì)選用冷凍干燥機(jī)前油水分離器的過濾粒徑為5fim（甚至為10fxm），而取消了凍干燥后的油水分離器。其原因是：精細(xì)油水分離器的阻損大，將會影響噴煤用氣的壓力要求；噴煤工藝并不要求過分“純凈”的壓縮空氣；精細(xì)分離器的脫水?dāng)?shù)量占系統(tǒng)脫水量的比重較小。

　　冷凍干燥系統(tǒng)的設(shè)置盡量靠近空壓而非用戶（噴煤站），這是因?yàn)榭諝獾穆饵c(diǎn)隨著壓力的變化而變化。湘鋼噴煤空壓站至噴煤站的壓縮空氣壓降約為05MPa，不含冷凍干燥系統(tǒng)阻損。

　　冷凍干燥機(jī)出口氣體溫度較低，從冷凍千燥系統(tǒng)至噴煤站的管道輸送過程中，還存一個(gè)升溫的過程（尤其是在南方地區(qū)）。壓縮空氣溫度提高，可增大其容水量，即減少了氣體濕度，這是冷凍干燥系統(tǒng)靠近空壓站的另一好處。由此可以得到啟發(fā)，壓縮空氣干燥可采用干燥法，是否也可以用其反面，采用加熱法，其實(shí)，加熱法已經(jīng)有了實(shí)踐。

　　4運(yùn)行效果的冷凍干燥系統(tǒng)。A廠供兩座高爐使用的2臺80mVmin冷凍干燥機(jī)投產(chǎn)不足兩個(gè)月即停止使用。B廠的1臺60m3/min冷凍干燥機(jī)亦基本失敗，其壓縮空氣部分通過冷凍干燥機(jī)，部分走旁通管，若全走冷凍干燥機(jī)，壓縮空氣阻損太大，不能滿足噴煤的壓力要求，冷凍干燥機(jī)實(shí)際上處于半癱瘓狀態(tài)。只有C廠的1臺80mVmin的冷凍干燥機(jī)當(dāng)時(shí)已運(yùn)行半年，效果較好，但該系統(tǒng)壓縮空氣從冷凍干燥機(jī)出來后，進(jìn)入噴煤站之前，增設(shè)了壓縮空氣加熱裝置（據(jù)現(xiàn)場反映，未裝加熱器前，冷凍千燥系統(tǒng)不好用，噴煤常堵管）。這三個(gè)廠壓縮空氣從空壓站儲氣罐出來進(jìn)入冷凍干燥機(jī)前不再設(shè)冷卻器進(jìn)行冷卻，且冷凍干燥系統(tǒng)緊靠噴煤站設(shè)置。

　　湘鋼噴煤壓縮空氣冷凍干燥系統(tǒng)運(yùn)行2個(gè)月，現(xiàn)場反映效果非常好，尚未發(fā)生堵管現(xiàn)象，噴煤均勻穩(wěn)定。1號高爐原來噴煤量為7t/h，現(xiàn)在達(dá)到10t/h，在不富氧的情況下，噴煤量達(dá)1kg/t以上。冷凍干燥系統(tǒng)提供高質(zhì)量的壓縮空氣是其重要前提，用氣的設(shè)備故障也大為減少，尤其是過去經(jīng)常發(fā)生堵塞等故障的電磁閥，幾乎不再發(fā)生堵塞。

　　實(shí)踐證明，該冷凍千燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是成功的，工藝合理，設(shè)備選型恰當(dāng)；系統(tǒng)簡單。投資少；壓縮空氣脫水效果好，滿足了生產(chǎn)要求，達(dá)到了預(yù)期的。

　?。ㄘ?zé)任編輯胡慧麗）。技術(shù)信息?！皢螌与p面自清理懸臂篩網(wǎng)振動(dòng)篩在750m3高爐上的研制與應(yīng)用”通過鑒定“單層雙面自清理懸臂篩網(wǎng)振動(dòng)篩在750m3高爐上的研制與應(yīng)用”項(xiàng)0于1999年10月27日通過了山東省冶金工業(yè)總公司主持的鑒定。

　　以萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鐵廠為主，濟(jì)南中燃實(shí)業(yè)開發(fā)公司協(xié)助完成的“單層雙面自清理懸臂篩網(wǎng)振動(dòng)篩在750m3高爐上的研制與應(yīng)用”項(xiàng)目取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，萊鋼兩座75m3高爐一年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益1多萬元。單層雙面自清理懸臂篩網(wǎng)振動(dòng)篩的研制與應(yīng)用，在國內(nèi)尚屬首次。由于其結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)先進(jìn)，因此具有重量輕、耐磨性強(qiáng)、能耗低、壽命長、篩分效率高且穩(wěn)定等特點(diǎn)。萊鋼750m3高爐應(yīng)用該技術(shù)后，大大降低了進(jìn)入高爐的粉末量，燒結(jié)礦中<5mm的粉末控制在3.5%左右，同時(shí)還減少了進(jìn)入返礦的合格品的數(shù)量，使返礦中的合格礦小于20%，平均篩分效率高達(dá)80%，且能長期保持穩(wěn)定，減少了清理篩網(wǎng)的工作量，從而提高了料柱的透氣性，改善了高爐順行，提高了產(chǎn)量，減少了成品燒結(jié)礦的消耗，降低了生鐵成本。

　　該技術(shù)已取得國家專利。它的研制及應(yīng)用不僅從根本上解決了煉鐵界原料篩分長期以來存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，而且也為其他行業(yè)提高篩分質(zhì)量提供了成功經(jīng)驗(yàn)。

　　C武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院成建國）