鼓风系统的节能技术
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摘要：鼓风作为钢铁系统的重要部门，降低能耗 提高风质是钢铁企业目前的节能主要手段。本文主要从两个方面入手，提出了鼓风系统的节能环保措施。
Abstract： Blowing is very important in steel-making system. Energy consumption reducing and air quality-improving are the main energy saving methods used in steel-making enterprise. This article introduces the energy-saving and environment protection measures from two aspects:
钢铁企业是耗能的大户，大部分的能源都消耗在炼铁的生产上。目前响应国家节能减排的号召，钢铁企业也调整了相关的生产工工艺。例如喷煤技术的普及与利用，使原本炼铁系统的工序的能耗进一步降低。用新型的热风炉技术提高入炉的风温，目前国内领先的顶燃式热风炉已经保证出口的风温达到了1200℃以上。
高炉鼓风系统为高炉供风，作为高炉的心脏，势必也要求对现有的鼓风系统进行优化改造。第一，从能源消耗上着手，降低能耗。第二，提高产生风的质量，使进入高炉的热风的质量更趋于稳定，从而保证高炉内部炉况的稳定。
从国内第一台BPRT机组在德龙钢铁有限公司投产以来，基本上国内目前用BPRT（煤气透平与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组Blast Furnace Power Recovery Turbine）代替传统的高炉鼓风机成为了一种趋势。BPRT系统装置具有两个机组的功能，即高炉鼓风和能量回收。它是由电能和煤气能双能源驱动的鼓风机组，在该机组中的高炉煤气透平回收能量不是用来发电，而是直接同轴驱动鼓风机，没有发电机的机械能转变为电能和电能转变为机械能的二次能量转换的损失，回收效率更高。当透平正常工作时，离合器处于啮合工作状态，把透平回收的功率传递给高炉鼓风机。当炉况不顺煤气量小或高炉休风时，离合器自动将高炉煤气透平断开，电机满负荷运行，既保证了高炉的正常生产，又保证了能量的充分利用。BPRT机组是将煤气透平和高炉鼓风机两套机组合并，作为同一系统来设计，使TRT原有的庞大系统简化合并，取消发电机及发配电系统，合并自控系统，润滑油系统，动力油系统等，并将回收的能量直接作为旋转机械能补充在轴系上，避免能量转换的损失，使驱动鼓风机的电动机降低电流而节能。与传统的高炉鼓风机相比，BPRT机组具有以下的优势：
（1）回收效率更高
在分轴机组中，煤气透平将煤气的压力能和热能转变为机械能后
然后传递给发电机转变为电能送入电网，电动机再将从电网取得的电能转变为机械能驱动高炉鼓风机给高炉送风。
在BPRT同轴机组中，煤气透平将煤气的压力能和热能转变为机械能后直接驱动高炉鼓风机，与分轴机组相比，少了发电机的机械能转变为电能和电动机的电能转变为机械能的两次能量转变过程所产生的损失，以及电能传输过程中的线路损失。
（2）节省建设投资
同轴机组配置比分轴机组配置少了一台发电机及发、配电系统。润滑油站、动力油站以及其他附属系统变为一套。设备投资比分轴机组减少20%左右，其中厂房、主控室只有一座，土建投资也可减少。 (3)减少操作、管理人员
采用BPRT机组，避免了原有分轴系统时，TRT发电和鼓风机组
在两个厂房内，需要两套操作、管理人员。
（4）无需电力部门的审批和管理。
采用分轴机组时，TRT发电机需向电网送电，称为并网，这就需要电力主管部门审批和管理，特别是对于中小钢铁公司电力部门监管严格，往往有可能无法获得电力部门的批准，TRT不能采用。另外即使获得批准上网电价比下网电价低，这其中的差值就是电力部门的管理费。对于BPRT同轴机组无需电力部门的审批和管理，这样也可以节省一笔管理费用。
从目前来看国内的1500M3级以下的高炉，均可能使BPRT来代替传统的高炉鼓风机与TRT系统。就钢铁企业来说，往往高炉煤气剩余较多，平均的1座1080高炉可以剩余约10万NM3/H的高炉煤气。目前除了将多座高炉的剩余的高炉煤气用于燃气发电外，一半钢铁企业就将高炉煤气点火放散，这样也是一种能耗的损失。目前相关单位也着手了汽动鼓风机与透平机的联合利用项目，相信不久的将来，随着BPRT技术的成熟与发展，高炉鼓风系统的能耗将进一步降低！
此外，钢铁企业对高炉鼓风机的出口的风质也有了相关的要求，要求风的含湿量稳定。早在19世纪的中叶，炼铁工艺就认识到高炉鼓风的湿度对高炉冶炼的影响。那时采用了加湿鼓风技术，使蒸汽在炉缸内分解吸热，降低了炉缸的过热。到了20世纪初，美国的伊莎贝尔厂，炼铁技术人员发现将鼓风内的湿份脱去更有利于高炉的冶炼。湿度由1.6%降低至0.5%，风温提高了100℃的情况下，产量提高了24.7%。此后传统的加湿与脱湿两种工艺一直相互并存，相互影响。我国著名的冶金学家叶渚沛先生提出了“三高”的理论（即0.2MPa的高压炉顶，1250℃的高风温和10%以上的高湿度），加湿鼓风成为了调节炉况的主要手段之一。从上世纪70年代，日本在5年内相继投产了16套高炉鼓风脱湿系统。1085年宝钢的1号高炉在国内率先采用了脱湿技术，到目前为止宝钢的四座4000m3的高炉均使用了高炉脱湿技术，并且在其下属公司也推广了该项技术。此外，国内的新余钢铁企业、韶关钢铁企业等高炉也相关采取了高炉脱湿的技术。无论在脱湿还是加湿鼓风的生产实践中，都发现了炉况变得稳定，塌料与悬料的幅度减少，甚至消除。可见脱湿与加湿都可将大气的鼓风湿度保持固定不变，消除了大气湿度因气温变化对高炉炉况的影响。
空气中的水分会随着季节的变化而变化，根据对中国的各大城市在1971年至2000年间的气象数据分析，在我国。七、八月份为盛夏季节，此时的空气中的湿度约为一、二月份的冬季的1,5至2倍。另外，昼夜的温度变化对湿度的影响也很大。在沿海地区白天吹西南风，相对湿度较小，傍晚吹东风，来自海面的风湿度很大。可见风对空气的湿度影响也很大。
今年来随着脱湿技术的成熟，目前消除湿度影响主要也是采用脱湿的技术。空气中的水汽在冶炼中主要是发生俗称水煤气反应。
H2o+C→H2+CO-124.5kj/mol
也就是每分解1克水汽就要消耗0.67克碳。而且反应需要吸收大量的热量。折换成碳燃烧时的发热量后，每分解1克水汽就要消耗1.33克碳.冶炼一顿铁水，大约需要1200m3风量，假设1m3风中含有水汽为1克的话，那么冶炼一吨铁水，消耗碳为1596克。若焦炭含碳为86%，那么折合焦炭为1.8千克。水煤气反应生成的H2与CO在高炉的上部部分氧化为H2O和CO2,大约有40%的热能与化学能被回收。这样实际的损耗为60%，也就是1.08千克的焦炭/吨铁。这样理论的计算，如果高炉入炉的风里1M3含有1.0克水，焦比相应上升了1.08kg/吨铁。
可见对风中的湿度的控制影响很大，采取了脱湿鼓风后，脱湿10g/m3.可提高煤比为9～15kg, 风中湿度每减少1g/m3相当于提高了9°风温。当采取了脱湿技术后，可将鼓风的湿度降低为当地的冬季水平，使风机的工作条件变成了四季如冬，此外，可以提高风机在夏季的出力，夏季增加风量约13.7%，脱湿期增加风量约9.0%，满足高炉的强化需要。采用了冷冻脱湿技术后，夏季可以省功约10.2%，年平均省功约为5.4%。完全可以抵消脱湿系统消耗的能量，甚至还有富余。
综上所述。钢铁企业在高炉鼓风系统中的工艺调整，可以大大的降低能耗，提高高炉的炉况，起到强化冶炼的效果。
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