湘钢喷煤压缩空气冷冻干燥系统设计

　　湘钢喷煤压缩空气冷冻干燥系统设计李汉明（湘潭钢铁公司）1引§随着高炉喷煤量的提高，要求煤粉输送稳定均匀，料流顺畅，脉动现象少。因此，近年来人们对于煤粉输送介质压缩空气的质量也提出了更高的要求，要求压缩空气无污染。

　　压缩空气中的污染物有三种，即油、尘和水。油来源于压缩机润滑机油，有些常分解形成氧化物，如有机酸，其水溶性物质腐蚀性很强，另一些液态氧化物，形成油污及粘性残留物。液态水有可能含有离子态可溶性气体，如co2，当水与钢接触时通常生成氧化铁水合物，这种红褐色粉末状物质不溶于水，也会形成污秽物，造成某些部件的堵塞。

　　2两种常用的压缩空气干燥法比较工业上常用的压缩空气干燥法有两种：吸附法和冷冻法。吸附法是采用特殊的干燥剂，利用其物理性能吸附压缩空气中的水分，并采用变压或变温的方式进行解释再生以达到重复利用的目的。吸附法适合于制造露点在一20C以上的压缩空气，该法气损较大，一般为15%20%，适用于寒冷地区。冷冻法采用冷冻原理，通过降低压缩空气的温度来实现空气干燥的目的。冷冻干燥机是在70年代末，80年代初发展起来的一种普及型干燥设备，它不消耗任何干燥剂，也无需再生用气，出气露点稳定，价格较低。该法适用于制造露点温度为陨系难顾蹩掌M急为水冷型冷冻机的工作原理。湿空气首先进入―0820联系人：李汉明高级工程师（1101）湖南省湘潭市湘潭钢铁公司设计院预冷器，与冷冻后的出口空气进行热交换――预冷（可预冷至25C）；然后进入蒸发器与冷媒介质（氟利昂）进行热交换一一冷却，冷却至23C（压力露点相当于大气压力露点一23C）；冷却后的空气进入油水分离器，除去机械水和油滴，而后进入预冷器将新进来的湿空气进行预冷，*后从出气口进入管网。预冷器的作用有：①将入口湿空气进行预冷，节约能源；②将出口冷空气进行加热，防止外部出口空气管路和下游管路中的二次结露和管外结露，并提高了压缩空气的容水量。

　　3湘钢压缩空气冷冻干燥系统设计湘钢喷煤车间现有两系列煤粉制备系统和三系列高炉喷煤系统，另有一套煤粉输送站，供3座高炉（1000m3X2，750m3Xl）喷煤用，目前的总用气量为lm3/min.车间空压站有40m3/minX3和20m3/minX2活塞式空气压缩机。原系统未设压缩空气干燥装置，只能靠贮气罐去除部分机械水，因此，压缩空气含水量和含油量较大。生产中，尤其是在春夏多雨季节，经常发生堵管、下煤口堵塞等设备故障，严重时，检修下煤口，常发现煤粉滴水现象。过去，湘钢高炉生产水平低，对喷煤节焦的认识不足，对喷煤系统的技术改造缺少足够的投入。随着高炉技术指标的不断改善，特别是产铁量有了较大幅度的提高，公司焦化厂焦炭供应日趋紧张，高炉喷煤已成为高炉生产的重要工艺环节。为保证高炉能稳定均地进行喷煤，公司于1998年对喷煤车间压缩空气干燥系统进行了改造，以解决由于压缩空气含水含油过高给喷煤造成的困难。

　　湘钢炼铁喷煤压缩空气干燥采用冷冻机干燥法，其工艺流程如所示。设计原始参数为：空气处理量120m3/min，贮气罐出口温度5060"C，空气含油量环境参数：大气温度23X：，大气压力98kPa，大气湿度80%.用户-油冷空压站冷水冻却分干器离燥器机困2湘钢冷冻千燥机工艺流程厂推荐选用2台或3台60mVmin冷冻干燥机（两用一备）并联布置。设计考虑到由于管线布置系统等差异，生产中均衡2台冷冻干燥机的进气量较为困难，故选用了1台120m3/min冷冻干燥机，将系统简化。至于两用一备，不仅增加投资，而耳管线布置长，阀门多，系统复杂，占地多。从系统运行的角度来看，也没有多大的必要。因为制造厂许诺冷冻干燥机可长年运行（类似家用电冰箱），46系统除油水分离器需更换滤网外，无其他易损件，而且更换滤网的时间极短。因此，没有必要增加投资。

　　冷冻干燥机按入口空气温度分为普通型和高温型。空气入口温度<45C采用普通型，<80'C需采用高温型。湘钢喷煤空压机后虽设有后部冷却器，但冷却器后的压缩空气温度仍较高，一般为5060C.乙厂建议选用高温型冷冻干燥机，这样可以取消冷冻干燥机前的冷却器。但设计考虑到湘钢所用的是活塞式空压机，且已使用多年，压缩空气含油量较大，如果压缩空气在进入冷冻干燥机前不能有效地进行除油，多油气体进入冷冻干燥机的冷媒蒸发器时，低温冷媒铜管很容易被油粘连，从而将降低其制冷效率。

　　湘钢喷煤空压机活塞缸使用100号润滑油，机械润滑油的运动粘度与温度成反比关系，因此，要想压缩空气在进入冷冻干燥机前的油水分离器时能有效地进行除油，降低油水分离器前的压缩空气温度是非常必要的。粘度增大后，油雾滴直径相应增大，分离器的滤油效率将大为提高。

　　本设计在冷冻干燥机前的油水分离器前设置了压缩空气冷却器，冷冻干燥机选用水冷普通型。

　　油水分离器的合理选择和使用也是冷冻干燥系统能否适应喷煤用气的重要环节。分离器的等级越高，油水分离的效率也越高，但气体阻损也越大。系统中分离器设置所遵循的原则应该是冷冻干燥机前的级别低，其后的级别高。冷冻干燥机内的油水分离器的过滤粒径一般为3fun，本设计选用冷冻干燥机前油水分离器的过滤粒径为5fim（甚至为10fxm），而取消了冻干燥后的油水分离器。其原因是：精细油水分离器的阻损大，将会影响喷煤用气的压力要求；喷煤工艺并不要求过分“纯净”的压缩空气；精细分离器的脱水数量占系统脱水量的比重较小。

　　冷冻干燥系统的设置尽量靠近空压而非用户（喷煤站），这是因为空气的露点随着压力的变化而变化。湘钢喷煤空压站至喷煤站的压缩空气压降约为05MPa，不含冷冻干燥系统阻损。

　　冷冻干燥机出口气体温度较低，从冷冻千燥系统至喷煤站的管道输送过程中，还存一个升温的过程（尤其是在南方地区）。压缩空气温度提高，可增大其容水量，即减少了气体湿度，这是冷冻干燥系统靠近空压站的另一好处。由此可以得到启发，压缩空气干燥可采用干燥法，是否也可以用其反面，采用加热法，其实，加热法已经有了实践。

　　4运行效果的冷冻干燥系统。A厂供两座高炉使用的2台80mVmin冷冻干燥机投产不足两个月即停止使用。B厂的1台60m3/min冷冻干燥机亦基本失败，其压缩空气部分通过冷冻干燥机，部分走旁通管，若全走冷冻干燥机，压缩空气阻损太大，不能满足喷煤的压力要求，冷冻干燥机实际上处于半瘫痪状态。只有C厂的1台80mVmin的冷冻干燥机当时已运行半年，效果较好，但该系统压缩空气从冷冻干燥机出来后，进入喷煤站之前，增设了压缩空气加热装置（据现场反映，未装加热器前，冷冻千燥系统不好用，喷煤常堵管）。这三个厂压缩空气从空压站储气罐出来进入冷冻干燥机前不再设冷却器进行冷却，且冷冻干燥系统紧靠喷煤站设置。

　　湘钢喷煤压缩空气冷冻干燥系统运行2个月，现场反映效果非常好，尚未发生堵管现象，喷煤均匀稳定。1号高炉原来喷煤量为7t/h，现在达到10t/h，在不富氧的情况下，喷煤量达1kg/t以上。冷冻干燥系统提供高质量的压缩空气是其重要前提，用气的设备故障也大为减少，尤其是过去经常发生堵塞等故障的电磁阀，几乎不再发生堵塞。

　　实践证明，该冷冻千燥系统的设计是成功的，工艺合理，设备选型恰当；系统简单。投资少；压缩空气脱水效果好，满足了生产要求，达到了预期的。

　　（责任编辑胡慧丽）。技术信息。“单层双面自清理悬臂筛网振动筛在750m3高炉上的研制与应用”通过鉴定“单层双面自清理悬臂筛网振动筛在750m3高炉上的研制与应用”项0于1999年10月27日通过了山东省冶金工业总公司主持的鉴定。

　　以莱芜钢铁集团有限公司莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂为主，济南中燃实业开发公司协助完成的“单层双面自清理悬臂筛网振动筛在750m3高炉上的研制与应用”项目取得了良好的经济效益和社会效益，莱钢两座75m3高炉一年可创经济效益1多万元。单层双面自清理悬臂筛网振动筛的研制与应用，在国内尚属首次。由于其结构合理，设计先进，因此具有重量轻、耐磨性强、能耗低、寿命长、筛分效率高且稳定等特点。莱钢750m3高炉应用该技术后，大大降低了进入高炉的粉末量，烧结矿中<5mm的粉末控制在3.5%左右，同时还减少了进入返矿的合格品的数量，使返矿中的合格矿小于20%，平均筛分效率高达80%，且能长期保持稳定，减少了清理筛网的工作量，从而提高了料柱的透气性，改善了高炉顺行，提高了产量，减少了成品烧结矿的消耗，降低了生铁成本。

　　该技术已取得国家专利。它的研制及应用不仅从根本上解决了炼铁界原料筛分长期以来存在的关键技术问题，而且也为其他行业提高筛分质量提供了成功经验。

　　C武汉钢铁设计研究总院成建国）