專利名稱：高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對(duì)高爐鼓風(fēng)流程設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)性節(jié)能增效技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度提高高爐冶煉強(qiáng)度，降低焦比，實(shí)現(xiàn)高爐的高效化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
背景技術(shù)：
目前，中國國內(nèi)一次能源轉(zhuǎn)換有25%的節(jié)能潛力，能源終端消費(fèi)有26%的節(jié)能潛力，一次能源消費(fèi)的平均節(jié)能潛力達(dá)26%。中國全社會(huì)能耗的70%集中在工業(yè)領(lǐng)域，其中占我國全社會(huì)總能耗15% 20%的冶金行業(yè)成了國家節(jié)能減排工作的重中之重。高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行，受多因素相互耦合影響。高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，占到冶金流程總能耗的20 30%。為了確保高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的低能耗高效順行、提高高爐的利用系數(shù)、降低焦比，本發(fā)明根據(jù)中國高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)、工業(yè)余熱回收技術(shù)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)原理、現(xiàn)代控制理論和變頻調(diào)速方法，創(chuàng)新研發(fā)了高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，從而可進(jìn)一步提高高爐的冶煉強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高爐的高效化生產(chǎn)，推進(jìn)冶金行業(yè)的節(jié)能減排。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了進(jìn)一步提高高爐煉鐵的冶煉強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高爐的高效化生產(chǎn)，推進(jìn)冶金行業(yè)的節(jié)能減排，發(fā)明了高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，主要包括三大子技術(shù)，即鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)和鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)，其中變頻調(diào)速優(yōu)化技術(shù)與ASCV系列鼓風(fēng)防喘閥技術(shù)有機(jī)結(jié)合。本發(fā)明的上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)施的一種高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，包括鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)和鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，利用所述鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)，對(duì)進(jìn)入高爐鼓風(fēng)機(jī)前的濕熱空氣進(jìn)行熱濕分治，其步驟如下
A)根據(jù)冶煉主流程所需空氣荷載以及相應(yīng)的環(huán)境工況，使?jié)駸峥諝馐紫冉?jīng)過空氣過濾工藝段，進(jìn)行預(yù)過濾和除塵處理；
B)經(jīng)過預(yù)過濾和除塵處理的空氣進(jìn)入多流程低阻型一級(jí)表冷裝置進(jìn)行初步降溫，該一級(jí)表冷裝置將空氣的溫度降低到能夠?yàn)橹蟮某凉窆に嚩翁峁┧璧娜肟诠r并且保證其除濕率效的相應(yīng)溫度；
C)經(jīng)過初步降溫的空氣進(jìn)入除濕裝置，進(jìn)行進(jìn)一步脫濕；
D)脫濕后的空氣進(jìn)入多流程低阻型二級(jí)表冷裝置，進(jìn)行二級(jí)降溫；
完成上述熱濕分治后，空氣的溫度和絕對(duì)濕度均達(dá)到相應(yīng)的取值點(diǎn)，此時(shí)，空氣的溫度、濕度和流量控制在基準(zhǔn)工況點(diǎn)上，所述的基準(zhǔn)工況設(shè)定為風(fēng)機(jī)入口空氣的設(shè)計(jì)工況，作為進(jìn)一步優(yōu)化的起點(diǎn)。作為優(yōu)選，應(yīng)用余熱回收型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組、燃?xì)鉄岜眯屠渌畽C(jī)組、機(jī)械壓縮式電制冷機(jī)組，進(jìn)行空調(diào)主機(jī)設(shè)備流程組合的最優(yōu)化，充分利用鋼鐵廠的余熱余氣來產(chǎn)生冷凍水。
作為優(yōu)選，所述的一級(jí)表冷工藝段的過程中，所產(chǎn)生的冷凝水匯總收集回用。作為優(yōu)選，所述的鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)，包括為高爐鼓風(fēng)機(jī)建立運(yùn)行能效分析模型和數(shù)據(jù)庫；該鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)，通過監(jiān)測(cè)大量的高爐鼓風(fēng)機(jī)入口和出口流動(dòng)參數(shù)，并通過相應(yīng)的高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效分析模型進(jìn)行能效分析，實(shí)現(xiàn)當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行于低能效區(qū)域時(shí)，采用運(yùn)行優(yōu)化控制技術(shù)強(qiáng)制改變系統(tǒng)外管路阻力、優(yōu)化鼓風(fēng)機(jī)靜葉開度和進(jìn)風(fēng)溫濕度條件，將其從低效區(qū)強(qiáng)制偏移到高效區(qū)，從而降低輸入功率，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行。作為優(yōu)選，通過對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)處理、結(jié)合外網(wǎng)阻力的改變、內(nèi)網(wǎng)阻力的改變，利用鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效技術(shù)對(duì)多變工況下高爐鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 并記錄到鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效數(shù)據(jù)庫，為一年四季不同工況下高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的持續(xù)最優(yōu)化運(yùn)行、健康狀態(tài)診斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。作為優(yōu)選，所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)采用風(fēng)機(jī)變頻與自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)及防喘閥相結(jié)合的方法；所述的自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)，提出對(duì)在變頻調(diào)節(jié)過程中，鼓風(fēng)機(jī)喉部差壓變化的絕對(duì)值和差壓變化的梯度進(jìn)行雙重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，作為防喘閥開度調(diào)節(jié)的依據(jù)，當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)的取值，特別是差壓變化梯度超過相應(yīng)取值時(shí)，防喘閥進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)，嚴(yán)防系統(tǒng)出現(xiàn)喘振；所述風(fēng)機(jī)頻率的調(diào)節(jié)則采用區(qū)間逼近優(yōu)化調(diào)節(jié)的方法，即對(duì)于某一工況下的高爐鼓風(fēng)機(jī)，從工頻開始進(jìn)行自適應(yīng)逼近尋優(yōu)的調(diào)節(jié)，直到風(fēng)機(jī)頻率降下來，而防喘閥仍處于關(guān)閉的最優(yōu)頻率上。作為優(yōu)選，所述的鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)采用具有旁路功能的雙模式運(yùn)行，在緊急情況時(shí)可快速切換為工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。1.基于熱濕分治和余熱回收理念的高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)
對(duì)進(jìn)入高爐鼓風(fēng)機(jī)前的熱濕空氣，利用多流程冷凍降溫、冷凍除濕與吸附除濕相結(jié)合的原理，實(shí)施鼓風(fēng)除濕降溫。通過降低單位體積空氣中的絕對(duì)含濕量，提高空氣密度，實(shí)現(xiàn)低溫低濕進(jìn)風(fēng)，從而大幅度降低高爐鼓風(fēng)機(jī)的單產(chǎn)能耗，增加鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)質(zhì)量流量。增大高爐鼓風(fēng)的質(zhì)量流量，也就是增大單位時(shí)間送進(jìn)高爐的氧氣量，這將加大鐵礦的還原反應(yīng)強(qiáng)度，從而提高高爐的利用系數(shù)。通常說的“有風(fēng)就有鐵”中，“風(fēng)”指的是進(jìn)風(fēng)的“質(zhì)量流量”。增大高爐鼓風(fēng)的質(zhì)量流量，可以提高爐溫，增加爐內(nèi)的煤氣密度，加快冶煉的還原反應(yīng)速度，減少焦炭粉塵的吹出量，從而降低高爐的入爐焦比。根據(jù)大量鋼廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)含濕量每降低lg/m3， 綜合焦比降低0. 7 lkg/tFe，折合0. 68kgce/tFe ；增加噴煤2. 23kg/ti^e，使高爐順行增加產(chǎn)能約0.1% 0.5%。高爐鼓風(fēng)降溫除濕技術(shù)可以增加鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)質(zhì)量流量。一般地將 350C /RH70%的熱濕空氣處理到9°C /RH70%，可以增加約9%的鼓入風(fēng)量。根據(jù)周傳典主編的 《高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)》介紹高爐鼓風(fēng)機(jī)質(zhì)量流量每增加1%，提高冶煉強(qiáng)度約1 %，在焦比不變情況下增產(chǎn)1%左右。現(xiàn)代大型高爐鼓風(fēng)機(jī)質(zhì)量流量每增加1%，增產(chǎn)(1. 1 士0. 2)%。 濕度較高地區(qū)的高爐存在冬季焦比低而產(chǎn)量較高、夏季焦比高而產(chǎn)量較低的現(xiàn)象，這是由于空氣中的含濕量變化引起的。即使同一地域的白天和夜晚，大氣中絕對(duì)含濕量波動(dòng)約5g/ Nm3,大氣溫度波動(dòng)一般在5 10°C。含濕量的波動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)口前火焰溫度波動(dòng)30°C左右， 使高爐生產(chǎn)不穩(wěn)定；大氣溫度的變化也會(huì)影響熱風(fēng)爐的溫度變化。利用高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)使高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)濕與恒溫、低濕、過濾的多重效果，從而穩(wěn)定高爐運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量。鼓風(fēng)系統(tǒng)中單位體積絕對(duì)含濕量的減少，可以降低高爐焦炭與水蒸氣之間的氧化還原反應(yīng)強(qiáng)度，提高高爐燃燒過程中的燃燒溫度，降低高爐冶煉的焦比。高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的除濕降溫與除塵，還可以減少高爐爐內(nèi)的結(jié)瘤現(xiàn)象，使高爐爐況更為順暢。本發(fā)明自主開發(fā)的高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)，是一種基于多流程熱濕分制理念、對(duì)各高能效空氣處理機(jī)組進(jìn)行最優(yōu)組合，并對(duì)工業(yè)余熱和廢熱進(jìn)行綜合回收利用的集成創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)，主要包括1)應(yīng)用目前成熟的余熱回收型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組、燃?xì)鉄岜眯屠渌畽C(jī)組、機(jī)械壓縮式電制冷機(jī)組，進(jìn)行空調(diào)主機(jī)設(shè)備流程組合的最優(yōu)化，充分利用鋼鐵廠的余熱余氣來產(chǎn)生冷凍水；2)進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)之前的熱濕空氣首先進(jìn)行預(yù)過濾與除塵處理；3)多流程低阻型一級(jí)表冷裝置對(duì)高溫?zé)釢窨諝膺M(jìn)行初步降溫與除濕；4)利用先進(jìn)的吸附除濕裝置，進(jìn)一步脫濕；5)利用多流程低阻型二級(jí)表冷裝置，對(duì)熱濕空氣進(jìn)行二級(jí)降溫與除濕，到達(dá)低溫低濕；6)嵌入System COP最優(yōu)化的集成控制裝置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自適應(yīng)節(jié)能運(yùn)行。本發(fā)明區(qū)別于傳統(tǒng)高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)的核心在于，在對(duì)全局能量遷移轉(zhuǎn)換特征的分析的基礎(chǔ)上，通過采用熱濕分治的理念，在達(dá)到濕度得到良好控制目標(biāo)的同時(shí)，優(yōu)化高爐鼓風(fēng)的進(jìn)風(fēng)溫度。該項(xiàng)理念的引入，一改傳統(tǒng)深度冷凍除濕技術(shù)，為達(dá)到除濕目標(biāo)，而需要將高爐進(jìn)風(fēng)溫度降得很低，一方面造成能量的浪費(fèi)和主機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)荷增加，另一方面由于風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度的降低過大，造成風(fēng)機(jī)后續(xù)流程熱風(fēng)爐工藝負(fù)荷的增加量，也大幅度提升。 熱濕分治的方法正是針對(duì)這一問題，最好的解決方法，即將風(fēng)機(jī)進(jìn)口空氣的絕對(duì)濕度控制在良好的取值點(diǎn)上，有不至于整個(gè)進(jìn)口空氣溫度過低，而將其維持在相應(yīng)的優(yōu)化點(diǎn)上，從而保證風(fēng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。而對(duì)于高爐燃燒而言，由于來流單位體積含氧量的提升，為高爐內(nèi)的氧化反應(yīng)提供相應(yīng)的保證。充分發(fā)揮高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)的效率，使整個(gè)高爐冶煉流程處于良性循環(huán)。2.高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)
現(xiàn)有的高爐鼓風(fēng)機(jī)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)，預(yù)留10 20%的安全余量，且夏天工況與冬天工況的單機(jī)運(yùn)行效率差距較大，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)長期運(yùn)行在低效率區(qū)域。如何分析在不同工況下，高爐鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能效狀態(tài)，直觀客觀的對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行管理？如何結(jié)合進(jìn)風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)處理、結(jié)合外網(wǎng)阻力(閥門開度)的改變、內(nèi)網(wǎng)阻力(靜葉調(diào)節(jié))的改變，來優(yōu)化高爐鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，是高爐鼓風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行必須解決的問題。本發(fā)明另一項(xiàng)與傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)不同之處，在于提出基于高爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效監(jiān)測(cè)的運(yùn)行優(yōu)化控制理念。并根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒的原理，為高爐鼓風(fēng)機(jī)建立運(yùn)行能效分析模型和數(shù)據(jù)庫。該項(xiàng)技術(shù)通過監(jiān)測(cè)大量的高爐鼓風(fēng)機(jī)入口和出口流動(dòng)參數(shù)，并通過相應(yīng)的高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效分析模型進(jìn)行能效分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行于低能效區(qū)域時(shí)，采用運(yùn)行優(yōu)化控制技術(shù)強(qiáng)制改變系統(tǒng)外管路阻力、優(yōu)化鼓風(fēng)機(jī)靜葉開度和進(jìn)風(fēng)溫濕度條件， 將其從低效區(qū)強(qiáng)制偏移到高效區(qū)，從而降低輸入功率，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行。通過對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)處理、結(jié)合外網(wǎng)阻力(閥門開度)的改變、內(nèi)網(wǎng)阻力(靜葉調(diào)節(jié))的改變，利用運(yùn)行能效技術(shù)對(duì)多變工況下高爐鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并記錄到高爐鼓風(fēng)運(yùn)行能效數(shù)據(jù)庫，為一年四季不同工況下高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的持續(xù)最優(yōu)化運(yùn)行、健康狀態(tài)診斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)于本項(xiàng)發(fā)明而言，通過上述兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，與連續(xù)變化的運(yùn)行工況相對(duì)應(yīng)，在對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)能效分析的基礎(chǔ)上上，通過對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)處理、結(jié)合外網(wǎng)阻力(閥門開度)的改變、內(nèi)網(wǎng)阻力(靜葉調(diào)節(jié))的改變，可以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，并促進(jìn)主體工藝流程的高效順行。但是，這種調(diào)節(jié)方式中，基于外網(wǎng)阻力(閥門)和內(nèi)網(wǎng)阻力(風(fēng)機(jī)靜葉)的調(diào)節(jié)方式，會(huì)使大量的有用能浪費(fèi)在克服局部阻力上，一不利于能量的高效利用， 而且會(huì)降低風(fēng)機(jī)的使用壽命。解決這一問題的最好方法，是引進(jìn)高爐鼓風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)。3.高爐鼓風(fēng)機(jī)變頻優(yōu)化技術(shù)
傳統(tǒng)的高爐風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)，會(huì)通過閥門、風(fēng)機(jī)靜葉和放風(fēng)閥的結(jié)合來開展，能量要么被用于克服局部阻力，要么被直接放空。而不同運(yùn)行工況條件下，盡量不對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。一個(gè)主要的原因在于，高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率的變化，會(huì)造成風(fēng)機(jī)喘振特性的變化， 不能按照設(shè)計(jì)工況下的喘振特性防喘?；蛘哒f，要開展高爐鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)頻，必須保證整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生喘振。針對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)變頻的問題，本發(fā)明采用將風(fēng)機(jī)變頻與自主開發(fā)的自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)及防喘閥相結(jié)合的方法。自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)，提出對(duì)在變頻調(diào)節(jié)過程中， 鼓風(fēng)機(jī)喉部差壓變化的絕對(duì)值和差壓變化的梯度進(jìn)行雙重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，作為防喘閥開度調(diào)節(jié)的依據(jù)。當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)的取值，特別是差壓變化梯度超過相應(yīng)取值時(shí)，防喘閥進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)，嚴(yán)防系統(tǒng)出現(xiàn)喘振。而頻率的調(diào)節(jié)則采用區(qū)間逼近優(yōu)化調(diào)節(jié)的方法，即對(duì)于某一工況下的高爐鼓風(fēng)機(jī)，從工頻開始進(jìn)行自適應(yīng)逼近尋優(yōu)的調(diào)節(jié)，直到風(fēng)機(jī)頻率降下來，而防喘閥仍處于關(guān)閉的最優(yōu)頻率上。這樣一方面風(fēng)機(jī)頻率得到了控制，同時(shí)使原來放空的能量被節(jié)省下來。高爐鼓風(fēng)機(jī)高效與轉(zhuǎn)。本項(xiàng)技術(shù)必須與前兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行緊密的配合，才能使整個(gè)高爐鼓風(fēng)流程的能效得到充分的優(yōu)化。同時(shí)高爐鼓風(fēng)變頻技術(shù)的引入，必然可優(yōu)化阻力調(diào)節(jié)流程的能耗。在上述三項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明在實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)過程中的方法為對(duì)流程荷載和環(huán)境工況的變化，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，通過基于熱濕分治理念的高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)，將高爐鼓風(fēng)進(jìn)口工況(溫度、濕度和流量)控制在基準(zhǔn)工況點(diǎn)上(設(shè)計(jì)工況的溫度、濕度和流量)， 其后對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化變頻，使其處于基準(zhǔn)工況下的優(yōu)化運(yùn)行頻率上，通過流程運(yùn)行能效分析技術(shù)，對(duì)該工況下流程的運(yùn)行能效進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，作為進(jìn)一步優(yōu)化的基準(zhǔn)。在基準(zhǔn)控制工況點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)高爐鼓風(fēng)進(jìn)口空氣的逼近尋優(yōu)，找出對(duì)應(yīng)運(yùn)行工況條件下的最優(yōu)進(jìn)口空氣工況，并優(yōu)化相應(yīng)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，結(jié)合管網(wǎng)的內(nèi)外阻力控制，使整個(gè)流程運(yùn)行得到優(yōu)化，是以流程運(yùn)行能效的分析為前提的，目標(biāo)是要保證高爐冶煉主流程的順行和高效運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明對(duì)進(jìn)入高爐鼓風(fēng)機(jī)前的熱濕空氣，利用多流程冷凍降溫、冷凍除濕與吸附除濕相結(jié)合的原理，實(shí)施鼓風(fēng)除濕降溫；通過降低單位體積空氣中的絕對(duì)含濕量，提高空氣密度，實(shí)現(xiàn)低溫低濕進(jìn)風(fēng)，從而大幅度降低高爐鼓風(fēng)機(jī)的單產(chǎn)能耗，增加鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)質(zhì)量流量。鼓風(fēng)系統(tǒng)中單位體積絕對(duì)含濕量的減少，可以降低高爐焦炭與水蒸氣之間的氧化還原反應(yīng)強(qiáng)度，提高高爐燃燒過程中的燃燒溫度，降低高爐冶煉的焦比。高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的除濕降溫與除塵，還可以減少高爐爐內(nèi)的結(jié)瘤現(xiàn)象，使高爐爐況更為順暢。熱濕分治的方法，即能夠?qū)L(fēng)機(jī)進(jìn)口空氣的絕對(duì)濕度控制在良好的取值點(diǎn)上，又不至于造成整個(gè)進(jìn)口空氣溫度過低，而將其維持在相應(yīng)的優(yōu)化點(diǎn)上，從而保證風(fēng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。而對(duì)于高爐燃燒而言，由于來流單位體積含氧量的提升，為高爐內(nèi)的氧化反應(yīng)提供相應(yīng)的保證。充分發(fā)揮高爐鼓風(fēng)除濕降溫技術(shù)的效率，使整個(gè)高爐冶煉流程處于良性循環(huán)。本發(fā)明利用運(yùn)行能效技術(shù)對(duì)多變工況下高爐鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，與連續(xù)變化的運(yùn)行工況相對(duì)應(yīng)，在對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)能效分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)處理、結(jié)合外網(wǎng)阻力(閥門開度)的改變、內(nèi)網(wǎng)阻力(靜葉調(diào)節(jié))的改變，可以提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，并促進(jìn)主體工藝流程的高效順行。、
本發(fā)明采用將風(fēng)機(jī)變頻與自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)及防喘閥相結(jié)合的方法優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，一方面控制風(fēng)機(jī)頻率，同時(shí)節(jié)省能量；該鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)與進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)、運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行緊密的配合，使整個(gè)高爐鼓風(fēng)流程的能效得到充分的優(yōu)化；同時(shí)高爐鼓風(fēng)變頻技術(shù)的引入，必然可優(yōu)化阻力調(diào)節(jié)流程的能耗。


圖1是高爐鼓風(fēng)除濕降溫流程圖。圖2是具有旁路的變頻流程示意圖。附圖標(biāo)記1、空氣過濾；2、一級(jí)表冷裝置；3、除濕裝置；4、二級(jí)表冷裝置；5、高爐鼓風(fēng)機(jī)；6、熱風(fēng)爐；7、高爐；8、爐渣出口 ；9、鐵水出口 ；10、出風(fēng)口 ；11、濕熱空氣；12、冷卻塔；13、制冷機(jī)組；14、冷凍水；15、余熱余氣；16、余熱余氣再生加熱；21、高壓柜；22、高壓
變頻器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1
如圖1所示，高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)主要包括三大子技術(shù)，即鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)和鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)。其中變頻調(diào)速優(yōu)化技術(shù)與 ASCV系列鼓風(fēng)防喘閥技術(shù)有機(jī)結(jié)合。所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能增效技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，采用如下流程開展，首先根據(jù)冶煉主流程所需空氣荷載以及相應(yīng)的環(huán)境工況，使進(jìn)口空氣經(jīng)過空氣過濾工藝段，進(jìn)入以流程余熱為熱源的一級(jí)表冷工藝段，將進(jìn)口空氣降到相應(yīng)的溫度(其間會(huì)有少量的冷凝 7jC，匯總收集回用)，為相應(yīng)的除濕段提供所需的入口工況，保證其除濕的效率。本發(fā)明以基于主流程廢蒸汽作為再生熱的轉(zhuǎn)輪除濕工藝為例，轉(zhuǎn)輪除濕高效對(duì)一級(jí)表冷器出口空氣進(jìn)行除濕，經(jīng)過除濕后的空氣，進(jìn)入仍然采用主流程余熱(廢熱)為熱源的二級(jí)降溫工藝段，將空氣的溫度控制在相應(yīng)的取值點(diǎn)上，完成對(duì)高爐鼓風(fēng)進(jìn)口空氣的熱濕分治，和初步優(yōu)化。對(duì)應(yīng)的空氣溫度先設(shè)定為風(fēng)機(jī)入口空氣的設(shè)計(jì)工況，作為進(jìn)一步優(yōu)化的起點(diǎn)。其絕對(duì)濕度的變化和溫度(質(zhì)量流量、單位體積含氧量)的取值，為高爐鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行，以及高爐冶煉主流程的高效順行提供了必要條件。與之相適應(yīng)，采用高爐鼓風(fēng)機(jī)自適應(yīng)優(yōu)化變頻技術(shù)，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行的頻率調(diào)整的基準(zhǔn)優(yōu)化頻率上。與二者相匹配，采用高爐流程能效監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)整個(gè)流程的運(yùn)行能效進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。高爐鼓風(fēng)機(jī)高壓變頻技術(shù)要求采用具有旁路功能的雙模式運(yùn)行，在緊急情況時(shí)可快速切換為工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。高爐鼓風(fēng)機(jī)高壓變頻技術(shù)必須充分考慮防喘安全的前提下，其啟動(dòng)方式可采用正常啟動(dòng)和軟啟動(dòng)兩種方式，電機(jī)頻率的控制可在下位就地和上位遠(yuǎn)程相結(jié)合，通過閉環(huán)或開環(huán)控制的方法來實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)施時(shí)要求DCS系統(tǒng)直接介入風(fēng)機(jī)變頻控制。結(jié)合能效分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過下位與上位之間的快速通信和高級(jí)控制，不僅便于用戶對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行管理和分析，而且可使用戶根據(jù)流程荷載和環(huán)境工況值，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行快速復(fù)位與優(yōu)化。變頻控制系統(tǒng)還設(shè)有故障報(bào)警、故障記錄和數(shù)據(jù)查詢的功能。以基準(zhǔn)優(yōu)化工況為起點(diǎn)，通過與流程運(yùn)行能效分析的匹配，對(duì)高爐鼓風(fēng)除濕降溫工藝段和高爐鼓風(fēng)變頻工藝，進(jìn)行進(jìn)一步自適應(yīng)的逼近優(yōu)化，使整個(gè)流程運(yùn)行能效、高爐冶煉強(qiáng)度都進(jìn)一步提高，同時(shí)降低冶煉焦比，整個(gè)高爐鼓風(fēng)流程的運(yùn)行處于高效的狀態(tài)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，包括鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)和鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，利用所述鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)， 對(duì)進(jìn)入高爐鼓風(fēng)機(jī)前的濕熱空氣進(jìn)行熱濕分治，其步驟如下A)根據(jù)冶煉主流程所需空氣荷載以及相應(yīng)的環(huán)境工況，使?jié)駸峥諝馐紫冉?jīng)過空氣過濾工藝段，進(jìn)行預(yù)過濾和除塵處理；B)經(jīng)過預(yù)過濾和除塵處理的空氣進(jìn)入多流程低阻型一級(jí)表冷裝置進(jìn)行初步降溫，該一級(jí)表冷裝置將空氣的溫度降低到能夠?yàn)橹蟮某凉窆に嚩翁峁┧璧娜肟诠r并且保證其除濕率效的相應(yīng)溫度；C)經(jīng)過初步降溫的空氣進(jìn)入除濕裝置，進(jìn)行進(jìn)一步脫濕；D)脫濕后的空氣進(jìn)入多流程低阻型二級(jí)表冷裝置，進(jìn)行二級(jí)降溫；完成上述熱濕分治后，空氣的溫度和絕對(duì)濕度均達(dá)到相應(yīng)的取值點(diǎn)，此時(shí)，空氣的溫度、濕度和流量控制在基準(zhǔn)工況點(diǎn)上，所述的基準(zhǔn)工況設(shè)定為風(fēng)機(jī)入口空氣的設(shè)計(jì)工況，作為進(jìn)一步優(yōu)化的起點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，其特征在于，應(yīng)用余熱回收型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組、燃?xì)鉄岜眯屠渌畽C(jī)組、機(jī)械壓縮式電制冷機(jī)組，進(jìn)行空調(diào)主機(jī)設(shè)備流程組合的最優(yōu)化，充分利用鋼鐵廠的余熱余氣來產(chǎn)生冷凍水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，其特征在于，所述的一級(jí)表冷工藝段的過程中，所產(chǎn)生的冷凝水匯總收集回用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，其特征在于，所述的鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)，包括為高爐鼓風(fēng)機(jī)建立運(yùn)行能效分析模型和數(shù)據(jù)庫；該鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)，通過監(jiān)測(cè)大量的高爐鼓風(fēng)機(jī)入口和出口流動(dòng)參數(shù)，并通過相應(yīng)的高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效分析模型進(jìn)行能效分析，實(shí)現(xiàn)當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行于低能效區(qū)域時(shí)，采用運(yùn)行優(yōu)化控制技術(shù)強(qiáng)制改變系統(tǒng)外管路阻力、優(yōu)化鼓風(fēng)機(jī)靜葉開度和進(jìn)風(fēng)溫濕度條件，將其從低效區(qū)強(qiáng)制偏移到高效區(qū)，從而降低輸入功率，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，其特征在于，通過對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫濕度的調(diào)節(jié)處理、結(jié)合外網(wǎng)阻力的改變、內(nèi)網(wǎng)阻力的改變，利用鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效技術(shù)對(duì)多變工況下高爐鼓風(fēng)機(jī)的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并記錄到鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效數(shù)據(jù)庫，為一年四季不同工況下高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的持續(xù)最優(yōu)化運(yùn)行、健康狀態(tài)診斷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，其特征在于，所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)采用風(fēng)機(jī)變頻與自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)及防喘閥相結(jié)合的方法；所述的自適應(yīng)風(fēng)機(jī)防喘尋優(yōu)技術(shù)，提出對(duì)在變頻調(diào)節(jié)過程中，鼓風(fēng)機(jī)喉部差壓變化的絕對(duì)值和差壓變化的梯度進(jìn)行雙重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，作為防喘閥開度調(diào)節(jié)的依據(jù)，當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)的取值， 特別是差壓變化梯度超過相應(yīng)取值時(shí)，防喘閥進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)，嚴(yán)防系統(tǒng)出現(xiàn)喘振；所述風(fēng)機(jī)頻率的調(diào)節(jié)則采用區(qū)間逼近優(yōu)化調(diào)節(jié)的方法，即對(duì)于某一工況下的高爐鼓風(fēng)機(jī)，從工頻開始進(jìn)行自適應(yīng)逼近尋優(yōu)的調(diào)節(jié)，直到風(fēng)機(jī)頻率降下來，而防喘閥仍處于關(guān)閉的最優(yōu)頻率上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，其特征在于，所述的鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)采用具有旁路功能的雙模式運(yùn)行，在緊急情況時(shí)可快速切換為工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針對(duì)高爐鼓風(fēng)流程設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)性節(jié)能增效技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度提高高爐冶煉強(qiáng)度，降低焦比，實(shí)現(xiàn)高爐的高效化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。為了進(jìn)一步提高高爐煉鐵的冶煉強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高爐的高效化生產(chǎn)，推進(jìn)冶金行業(yè)的節(jié)能減排，提供了高爐鼓風(fēng)節(jié)能增效集成技術(shù)，主要包括三大子技術(shù)，即鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)除濕降溫技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能效優(yōu)化技術(shù)和鼓風(fēng)機(jī)的變頻優(yōu)化技術(shù)，其中變頻調(diào)速優(yōu)化技術(shù)與ASCV系列鼓風(fēng)防喘閥技術(shù)有機(jī)結(jié)合。
文檔編號(hào)C21B5/00GK102367497SQ20111033990
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者汪文斌, 沈新榮, 王小華, 郁輝球, 馬歡慶, 麻劍鋒 申請(qǐng)人:杭州哲達(dá)科技股份有限公司