高炉大规模富氧喷煤技术改造首选膜分离制氧

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1、高炉大规模富氧喷煤技术改造首选膜分离制氧富氧喷煤技术因其可有效的提高产量、降低成本被广泛的应用于炼钢、炼铁行业，中国宝钢每吨铁喷煤220公斤，世界最先进的富氧喷煤技术甚至可达每吨铁喷煤250公斤，一般的，小高炉的富氧实践中可实现1吨铁喷煤150公斤，每富化1%的氧气可多喷煤15公斤，吨铁成本可降低20～30元，同时，因氧浓度提高1%还可提高高炉煤气中的CO浓度1%，高炉富氧喷煤的煤气热值可提高20%～30%；结合富氧喷煤的应用过程特点，尤其以膜分离制氧方法为宜，原因如下：1）膜分离过程制取的氧气

2、是热态的富氧气体，而变压吸附制取的氧气则是常温冷态的富氧气体，热态的富氧气体有利于高炉喷煤；通常，高炉正常生产合理的理论燃烧温度应保持在2200±50℃范围内，由于每喷吹10kg无烟煤会使理论燃烧温度下降15～20℃，10kg烟煤会使理论燃烧温度下降20～25℃。喷煤量大于100kg/t会使理论燃烧温度下降150～250℃以上，更高的喷煤比会使理论燃烧温度下降幅度更大。为使理论燃烧温度保持在2200±50℃合理范围内，就需要采取保持理论燃烧温度的技术措施，传统办法有提高热风温度、进行富氧鼓风、进

3、行脱湿鼓风，这也是富氧喷煤的节能机理。为了达到更高的喷煤比，显然，热态的富氧、预热的富氧可以取得更好的喷煤效果，一般的，均将富氧、煤粉进行预热，使其温度从40～70℃预热到150～200℃，因煤粉、助燃风的初始温度大幅度提高，可大大节省部分煤粉在炉内所耗热量，有利于减轻喷煤对热风的冷却效应，加速煤粉燃烧过程，提高煤粉燃烧率，使煤粉在有限时间、有限空间内燃烧率大幅度提高，从而取得降低成本、提高产量的效益；2）膜分离过程制取的氧气是热态的富氧气体，而变压吸附制取的氧气则是常温冷态的富氧气体，热态的富

4、氧气体不仅有利于高炉喷煤，而且因为膜分离富氧制取的氧气是热态的富氧，有效的回收了动力设备的压缩能，因此，其制氧能量消耗远低于变压吸附方法，可大幅节约运行成本：膜分离技术制氧时：鼓风机提供约2KPa的低压空气作为原料空气进入膜分离器，所作的压缩功很少，主要以真空泵做功抽取富氧，达到2倍的分离压力比以获得纯度约27%的富氧空气，也因为真空泵抽取富氧时2倍的压缩比所压缩的是富氧，因此，所做的压缩功变成了富氧的温升（约100℃），因此，回收了这部分压缩能源，制氧电力消耗低的多；变压吸附技术制氧时：鼓风机

5、提供约39KPa的低压空气作为原料空气进入变压吸附系统的分子筛床层，因分子筛对吸附温度有严格的要求，超过35℃将大幅降低分子筛的吸附容量，进而降低产氧量，因此，鼓风机压缩的空气（约75℃4/4）应先经水冷换热器冷却至常温（约25℃）后进入床层，也因此，鼓风机的压缩能不仅不能回收，反而要消耗大量的冷却水去冷却压缩气体形成的热能；当经过冷却的原料空气进入分子筛床层后，因吸附床层的分子筛吸附氮气而输出为富氧，装置出口为常温的富氧气体，当分子筛吸附饱和后，以真空泵做功抽取床层中的富氮气体并向大气排放从而

6、使床层内分子筛彻底解吸，恢复吸附性能，也因此，该真空泵尽管抽至约-60KPa所做的功无法回收因压缩产生的压缩能；以供氧纯度23%，供氧量126000m3/hr为例，如下表反映出两种技术的能源消耗：序比较项目采用膜分离工艺采用变压吸附工艺备注1客户富氧空气量需求，m3/h126000126000　　客户富氧纯度需求23%23%　　　　　　2制氧装置流量需求，m3/h42694.23740.8　　制氧装置氧气纯度27%90%　　制氧装置折成100%氧气的供氧量，m3/h11527.43366.710

7、0%纯氧量　制氧装置出口富氧温度，℃100.025.0　　需要配入的空气量，m3/h83305.8122259.2　　空气氧含量20.95%20.95%　　混合后富氧气流量，m3/h126000126000　　混合后富氧气纯度23%23%　　　　　　3制氧装置鼓风机升压，Kpa1.5～2.539.2　　制氧装置鼓风机流量，m3/h34155446760　　制氧装置鼓风机最低装机轴功率，KW398.5623.5　　制氧装置真空泵升压，Kpa5060　　制氧装置真空泵抽速，m3/h853886546

8、3　　制氧装置真空泵最低装机轴功率，KW1494.31036.5　　制氧装置最低总装机轴功率，KW1892.81660.0　　制氧装置名义单耗，KW/m3氧气0.0440.44427%/90%纯度消耗　制氧装置折成100%氧气单耗，KW/m30.1640.493100%纯氧量　　　　　4混合前制氧装置制取的富氧带入热量,KJ14790247.71035424.7富氧空气的定容比热容0.718KJ/kg.k　常温25℃下富氧具有的焓值,KJ11817532.71035424.7常温富氧焓值　富氧因