溶液除濕技術(shù)在高爐煤氣中的應(yīng)用

宋立麗，劉 昕

（北京碩人海泰能源科技有限公司，北京 100120）

溶液除濕技術(shù)在高爐煤氣中的應(yīng)用

宋立麗，劉 昕

（北京碩人海泰能源科技有限公司，北京 100120）

依據(jù)溶液除濕在民用領(lǐng)域的使用效果，將溶液除濕應(yīng)用到高爐煤氣除濕中，單機(jī)脫水裝置將某鋼鐵廠中高爐煤氣的含水量從60g/m3降低到20g/m3，有效提高了高爐煤氣的熱值，降低了對管道和設(shè)備的腐蝕，延長了設(shè)備的使用壽命。

高爐煤氣；溶液除濕；含水量

1 背景

高爐煉鐵過程中，燃料的熱量約有30%轉(zhuǎn)移到高爐煤氣中，高爐每煉1t生鐵產(chǎn)1 700m3的高爐煤氣，熱值僅為3 000 kJ/m3左右，對高爐煤氣有效利用，可以使高爐煤氣變廢為寶，改善環(huán)境，所以對高爐煤氣的合理應(yīng)用是每個(gè)企業(yè)都十分關(guān)注的問題。

2 高爐煤氣中含水的危害

2.1 高爐煤氣含水對熱值的影響

高爐煤氣中含有水分，在煤氣的燃燒過程中，水分隨煤氣的燃燒而氣化，氣化后繼續(xù)吸熱升溫。所以煤氣中含有水分會(huì)消耗大量的能量，降低煤氣含水量，可以提高煤氣熱值和煤氣的質(zhì)量具有重要的意義。

高爐煤氣含水量對使用高爐煤氣作為熱風(fēng)爐燃料的熱風(fēng)爐系統(tǒng)的送風(fēng)溫度有很大影響，如果高爐煤氣含水由原來的60g/m3減少到10g/m3后，高爐煤氣的理論燃燒溫度可以提高50℃。

2.2 高爐煤氣含水對管道影響

高爐煤氣含有大量的水分，在運(yùn)輸管道中傳輸時(shí)，會(huì)被冷卻，其中煤氣中的飽和水蒸氣形成水滴，在管道內(nèi)側(cè)形成液膜；伴隨液膜的形成，其它雜志也會(huì)析出，一起在管道內(nèi)側(cè)堆積，會(huì)增加管道粗糙度，降低實(shí)際傳輸氣體管道的直徑，影響高爐煤氣的傳輸壓力。

2.3 高爐煤氣含水對用氣設(shè)備的影響

高爐煤氣中含有氯離子的濃度一般是1～10g/L，有的鋼鐵廠可高達(dá)20g/L以上，通過干法除塵后，氯離子的濃度還會(huì)增加。因此在高爐煤氣形成的液膜中含有高濃度的氯離子，氯離子會(huì)與破壞管道內(nèi)側(cè)的金屬氧化物膜層，降低用氣設(shè)備的使用壽命。

3 溶液除濕工作原理

溶液除濕工作原理是利用溶液的表面蒸汽壓和環(huán)境中水蒸氣分壓的差異性，調(diào)節(jié)環(huán)境中水蒸氣的含量（見圖1～圖2）?，F(xiàn)高體積利用率的高效蓄能；可脫除煤氣中的雜質(zhì)；溶液循環(huán)利用，降低處理煤氣能耗。采用溶液吸濕完成煤氣除濕，不存在凝水的處理問題，根除了設(shè)備腐蝕的條件，延長了管道和設(shè)備的壽命。廢棄的除濕溶液在有條件的鋼鐵廠還可以在上下游工序進(jìn)行二次循環(huán)利用，能有效降低生成成本。

圖1 鹽溶液除濕過程

圖2 鹽溶液再生過程

4 溶液除濕在高爐煤氣中的應(yīng)用

4.1 溶液除濕工藝流程

溶液脫濕裝置系統(tǒng)主要設(shè)備脫濕器、再生器、冷卻塔、脫濕泵及脫濕溶液箱、再生泵及再生溶液箱、冷卻泵及冷卻水箱和液液換熱器組成。

由于溶液和高爐煤氣直接接觸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)除濕和除塵。其流程主要包括：絲網(wǎng)脫水技術(shù)去除機(jī)械水；溶液除濕進(jìn)一步脫水，并達(dá)到預(yù)期高爐煤氣水含量；同時(shí)除濕溶液的高溫再生和冷卻。

卸壓后的高爐煤氣，在脫濕裝置中與濃鹽溶液接觸，煤氣中的水分被鹽溶液帶走，煤氣脫除水分；吸水的鹽溶液從脫濕器的底部送到再生溶液箱；而再生的濃溶液再輸送到稀溶液箱，對脫濕箱的稀溶液就行濃度調(diào)和；調(diào)和后脫濕溶液又在脫濕泵的作用下與冷卻水間接接觸降溫后輸送脫濕器進(jìn)行煤氣脫濕，循環(huán)利用；對再生溶液，由于再生溶液箱和脫濕溶液箱相互底部連通，再生溶液能及時(shí)得到脫濕回流后的溶液補(bǔ)充，在再生泵的作用下與熱源相接觸，輸送再生器后，經(jīng)過蒸發(fā)除去水分，實(shí)現(xiàn)溶液的再生。溶液除濕流程見圖3。

圖3 溶液除濕流程簡圖

4.2 溶液除濕效率分析

高爐煤氣除濕會(huì)受到環(huán)境溫度、濕度、高爐煤氣水含量和溶液除濕運(yùn)行時(shí)間等眾多因素的影響。使用單級溶液除濕裝置脫水，某鋼鐵廠高爐煤氣除濕前后的絕對濕度最多可以降低40g/m3。

4.3 溶液除濕影響因素分析

（1）對高爐煤氣熱值的影響

煤氣發(fā)熱值的計(jì)算公式Qp=4.18×（30.2φ（CO）+25.8φ（H2）+85.8φ（CH4）+142φ（C2H2）+55.3φ（H2S））

煤氣中水蒸氣的體積為

由上述公式計(jì)算出，高爐煤氣從絕對濕度平均約為60g/Nm3降低到絕對濕度10g/Nm3時(shí)，高爐煤氣的發(fā)熱值ΔQp提升約200kJ/m3。

（2）對管道腐蝕的影響

對比試驗(yàn)如下，鋼鐵制品在除濕前后的高爐煤氣中放置，發(fā)現(xiàn)除濕后可以降低對鋼鐵制品的腐蝕速率，特別是碳鋼和不銹鋼。原因是溶液除濕降低了高爐煤氣中的氯離子濃度，調(diào)節(jié)了高爐煤氣的PH值。

5 結(jié)束語

單級溶液除濕裝置的最多可以使高爐煤氣的絕對濕度降低40 g/m3，如果使用多級除濕，可以達(dá)到更好的除濕效果。高爐煤氣除濕能夠有效提高高爐煤氣的熱值，同時(shí)減少高爐煤氣中氯離子的含量，調(diào)節(jié)了高爐煤氣的PH值，減少對設(shè)備和管道的腐蝕，延長設(shè)備的使用壽命。

[1] 劉曉華，李震，江億.溶液全熱回收裝置與熱泵系統(tǒng)結(jié)合的新風(fēng)機(jī)組[J].暖通空調(diào)，2004，34（11）：98-102.

[2] 陳曉陽.溶液式空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].北京：清華大學(xué)，2005.

[3] 張小松，殷勇高，曹毅然.蓄能型液體除濕冷卻空調(diào)系統(tǒng)的建立與實(shí)驗(yàn)研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2004，25（4）：546-549.

Application of Solution Dehumidification Technology in Blast Furnace Gas

Song Li-li，Liu Xin

According to the effect of solution dehumidification in civilian use，dehumidification of solution is applied to blast furnace gas dehumidif i cation.The water content of blast furnace gas in a steel plant is reduced from 60 g/Nm3to 20 g/Nm3，and the blast furnace The calorif i c value of the gas，reduce the corrosion of pipes and equipment，extend the service life of the equipment.

blast furnace gas；solution dehumidif i cation；water content

TF547

：A

：1003–6490（2017）04–0066–02

2017–04–06

宋立麗（1983—），女，河北唐山人，工程師，主要研究方向?yàn)樵O(shè)備與工藝節(jié)能。