干燥设备报道:武汉地区高炉鼓风除湿技术节能潜力的模拟研究

  • 2021-05-21 11:11:13
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大,室内显热比小于60%,空气出口露点温度低于5C的系统。优点是除湿效果好,能连续工作,兼有清洁空气的功能。缺点是备比较复杂,初投资高,再生时需要有热源,冷却水耗量大。

湿空气通过以吸湿材料加工成的载体,如氯化锂转轮,在水蒸气分压力差的作用下,吸收或者吸附空气中的水分成为结晶水,而不变成水溶液;转轮旋转至另一半空间时,吸湿载体通过加热而被再生。适用温度范围宽,特别适宜于低温、低湿状态下应用。优点是吸湿面积大,性能稳定,能连续进行除湿,湿度可调,除湿量大,能全自动运行。缺点是设备较复杂,并需要再生。

高炉鼓风除湿普遍使用冷冻除湿法对室外湿空气进行除湿,系统流程见下图:1-溴化锂制冷机组,2-过滤器,3-除湿器,4-除雾器,5-冷凝水箱,6-冷水泵,7-冷却水泵,8-过滤器,9-冷却塔,10-鼓风机。

该系统包括空气系统、冷水系统、冷却水系统、蒸汽系统以及冷凝水排水系统几个部分。

空气系统:室外空气进入空气过滤器,除去灰尘后进入除湿装置降温除湿,除湿后的空气进入除雾器,除去小雾滴,然后再进入鼓风机,经鼓风机升压后送入热风炉、高炉。

冷水系统:溴化锂制冷机组将制取冷水通过冷水泵输送到除湿装置,为除湿装置提供冷源,利用后的高温冷水流回制冷机组,继续制冷并循环使用。

冷却水系统:溴化锂制冷机组通过冷却水将机组内废热带走,保证制冷机组的正常运行。

冷却水利用冷却水泵为其提供动力,利用冷却塔为其降温。

蒸汽系统:溴化锂制冷机组使用蒸汽作为其动力热源。

冷凝水排水系统:除湿器和除雾器中凝结的水分必须及时的通过冷凝水排水系统排出,保证鼓风系统的安全运行。

2设计参数2.1气象参数武汉属于夏热冬冷地区,常年空气湿度较大。武汉典型气象年的温度和湿度分布如下图空气逐时温度分布空气逐时含湿量分布2.2设计参数选择2500m3高炉鼓风系统为对象,设计鼓风风量3600Nm3由于冬天空气####含湿量较小,除湿潜力有限,设定高炉鼓风除湿装置年运行时间为5月10月。高炉鼓风除湿系统设计参数如下表:表1除湿器除湿设计工况除湿前除湿后温度。c相对湿度含湿量g/kg.A 2.3设备选择蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机组选用2台制冷机。单台制冷量2250kff,电功率为20kW,额定蒸汽耗量为2.为0.6MPa饱和蒸汽;冷水进、出水温度为12C、7C,流量为390m3/h;冷却水进、出水冷水泵选用3台冷水泵,2用一备。单台水泵流量为506m3/h,扬程17. 6m,电机功率37kff.冷却塔选用3台冷却塔。单台散热量为2613kW,冷却塔风机风量242000m3/h,风机功率llkW.冷却水泵选用3台冷水泵,2用一备。单台水泵流量为728m3/h,扬程32m,电机功率90kW. 3除湿器模型及除湿量计算3.1除湿器模型除湿器显热热交换效率的定义为:除湿器的显热热交换效率t,除湿前空气的干球温度,°C t2除湿后空气的干球温度,°Ctw冷水初温,c除湿器内,冷水通过盘管与空气换热,空气被冷却后析出水分,以空气侧表达的总换热量为:Q除湿器总换热量,kff G空气质量流量,kg/s/除湿前空气的焓值,k/kg冷水吸收空气热量后温度增加,循环至制冷机组继续制冷,以冷水侧表达的总换热量为——cw水的比热容,取4.析湿系数值的大小直接反映了除湿器上凝结水析出的多少,除湿器干工况时的析湿系数为1.析湿系数的定义式如下:析湿系数析湿系数和下列变量有关:ru-水蒸气的平均温度,c tw除湿器的盘管表面平均温度,c dl2湿空气进出冷却设备的平均含湿量,kg/kg.a dw湿空气对应盘管表面温度下的饱和含湿量,kg/kg.a rQ水的气化潜热,取2501k/kg cnv水蒸气的定压比热,取1.86k/(kg 32除湿量计算调用武汉气象参数,使用逐时方法对除湿器进行除湿量模拟。除湿器显热热交换效率受室外空气参数变化较小,这里取保守值70%.除湿器除湿量大小与析湿系数有关,析湿系数受到室外空气温湿度的影响。首先算得除湿器运行时期析湿系数大小,然后再计算除湿量大小。

除湿装置年运行时间为4416h.为析湿系数随室外空气参数变化的逐时值。为除湿器运行时除湿前后空气含湿量大小比较图。

从下表中可以看到,7月、8月除湿总量*多,10月除湿总量*少。除湿装置在夏季运行时具有较好的除湿效果。

表2除湿期空气月除湿量除湿前湿量/kg除湿后湿量/kg除湿总量/kg 5月6月7月8月9月10月4经济效益分析4.1除湿装置消耗能量制冷机组蒸汽耗量与其制冷量大小有关,实用供热空调设计手册,对于0.6MPa蒸汽热源,单位制冷量热源蒸汽耗量为1.31kg/(hkff),根据模拟的制冷机组逐时制冷量可得到制冷机的年运行蒸汽耗量。除湿装置各设备耗电量按照其功率和运行时间计算得到。

将除湿装置各设备耗能量数据汇总,结果可见表3.除湿装置年运行蒸汽耗量为1.55表3除湿装置各设备能耗量项目设备耗能蒸汽溴化锂吸收式制冷机组电溴化锂吸收式制冷机组冷水泵冷却塔冷却水泵电合计4.2焦比减少量、喷煤增加量及篼炉增产量高炉鼓风除湿装置年运行平均除湿量为l.85g/Nm3,日产铁水5550t,除湿时间共计184天,除湿时期铁水总产量1.02X106t.按照高炉鼓风含湿量每降低lg/Nni3,综合焦比降低0.7kg/tFe;高炉鼓风含湿量每降低lg/Nm3,增加喷煤2.23kg/tFe,高炉鼓风含湿量每降低lg/Nm3,由于高炉顺行增加产能约0.1%0.5%计,可以得到高炉鼓风系统增加除湿装置后减少焦炭量、增加喷煤量及高炉增产量如下:表4焦炭减少量、喷煤增加量及高炉增产量减少焦炭量/万t增加喷煤量/万t高炉增产量/万t同时,减小高炉鼓风系统空气含湿量还能够提高风口前理论燃烧温度,稳定高炉运行。

4.3净效益钢铁厂蒸汽较富裕,这里仅考虑电价和焦炭的运行费用。按照电价0.7元/kWh,焦炭1200元/t计算,可以得到高炉鼓风除湿装置年运行增加电耗费用101万元,节省焦炭费用930万元。

4.4设备投资概算制冷机组按照每瓦冷量0. 7元计,2台蒸汽吸收式溴化锂制冷机组投资315万元,除湿器及除雾器投资300万元,水泵及冷却塔投资200万元,管道投资300万元,土建、设备安装及调试费用150万元,设计费用100万元,合计1365万元。

4.5投资回收周期高炉鼓风除湿装置初投资1365万元,年运行节省费用829万元,可得到投资回报周期5结论以武汉地区为对象,高炉鼓风除湿在7月、8月两月除湿潜力巨大,可以显著减少空气中水分。高炉鼓风除湿技术利用蒸汽作为溴化锂制冷机组动力热源,可以充分利用钢铁厂现有蒸汽资源,节省运行费用,并且投资回报周期短。鼓风空气经过除湿降温,密度升高,减少鼓风机做功能耗;除湿过程前,空气经过过滤除尘,减少了鼓风机叶片的磨损。

在武汉地区使用高炉鼓风除湿技术,可以显著减少高炉焦比,增加喷煤量,具有积极的节能减排意义。

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