节能式高炉鼓风脱湿装置的制作方法

本发明涉及高炉鼓风处理设备，尤其涉及节能式高炉鼓风脱湿装置。

背景技术：

1、高炉冶炼过程中，需要通过鼓风系统向高炉内部连续输送一定流量的空气，以维持炉内燃烧及还原反应所需的气氛条件，受季节、天气以及环境温湿度变化影响，进入鼓风系统的空气含湿量存在较大波动，空气中的水分随鼓风进入高炉后会参与炉内反应，并对风口区域的热平衡及高炉运行状态产生影响，因此，为降低外界空气湿度变化对高炉冶炼过程的干扰，通常需要在鼓风输送过程中对空气进行脱湿处理，以降低并稳定进入高炉的鼓风含湿量。

2、现有高炉鼓风脱湿方式主要包括冷却冷凝脱湿和吸附脱湿等，冷却冷凝脱湿通常需要将鼓风冷却至露点以下，使其中的水蒸气凝结析出，再根据后续鼓风工艺需要对空气进行升温，该方式需要配置制冷、换热以及冷凝水处理设备，在空气处理量较大的情况下，制冷及再热过程会产生较大的能量消耗，吸附脱湿则可利用硅胶、分子筛、活性氧化铝等吸湿材料对空气中的水分进行吸附，并通过加热等方式对吸湿后的材料进行再生，相较于深度冷却方式，其具有利用低品位热源进行再生的可能。

3、然而，高炉鼓风量较大，而环境空气含湿量又会随外界工况持续变化，部分采用颗粒吸附材料的脱湿装置为了满足高湿工况下的脱湿需求，通常需要设置具有一定厚度或较大填充量的颗粒吸附床，当环境湿度较低、脱湿负荷较小时，若仍使全部鼓风穿过相同厚度的颗粒吸附床，会产生不必要的流动阻力，增加鼓风设备的输送能耗；而若仅通过改变鼓风流量、旁通比例或者颗粒循环速度调节脱湿能力，又较难同时兼顾吸附床内颗粒存量、鼓风阻力以及颗粒再生状态。

4、此外，对于采用循环颗粒吸附材料的脱湿装置，吸湿颗粒需要在吸附区域与再生区域之间循环，现有颗粒循环及再生过程通常侧重于颗粒输送或者吸附材料再生本身，吸附区域内的有效颗粒存量与再生区域内的颗粒停留量之间缺少有效的协同调节，当脱湿负荷降低时，若仅降低吸附能力，而未同步调整吸附颗粒在工作区域与再生区域之间的分配关系，则仍可能存在吸附床阻力偏大或者颗粒再生时间不足的问题。

5、基于此，如何根据高炉鼓风脱湿负荷的变化，对参与鼓风脱湿的有效吸附颗粒量进行调节，并使不同工况下的颗粒存量能够保持相对稳定的平衡状态，同时兼顾鼓风通过吸附床时的阻力损失以及吸湿颗粒的再生效果，是高炉鼓风脱湿装置进一步节能优化过程中需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种节能式高炉鼓风脱湿装置，以解决现有高炉鼓风脱湿过程中难以根据脱湿负荷变化合理调节参与脱湿的吸湿颗粒量，从而难以兼顾脱湿能力、鼓风流动阻力以及吸湿颗粒再生效果的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：节能式高炉鼓风脱湿装置，包括脱湿塔体、颗粒回输组件、颗粒回流阀组件以及可再生吸湿颗粒；

3、所述脱湿塔体内设置有中心回料筒和以及环绕所述中心回料筒设置的环形吸附床腔，所述中心回料筒的下部与所述环形吸附床腔的下部连通，所述环形吸附床腔设置有进风管和出风管，所述可再生吸湿颗粒在所述环形吸附床腔内形成颗粒吸附床；

4、所述颗粒回输组件包括驱动机构以及转动设置于所述中心回料筒内的螺旋提升件，所述中心回料筒的上部设置有提升出料口；

5、所述颗粒回流阀组件包括导料阀罩以及位于所述导料阀罩下侧的离心阀盘，所述离心阀盘与所述螺旋提升件传动连接，所述离心阀盘的上表面沿径向由内向外依次设置有锥形导料部和环形阀缘部，所述环形阀缘部的上表面形成具有径向宽度的环形承料面，所述导料阀罩的下开口与所述锥形导料部之间形成环形回料阀口；

6、所述导料阀罩的上方形成第一颗粒暂存区，所述环形承料面对应形成第二颗粒暂存区，由所述提升出料口排出的可再生吸湿颗粒能够进入所述第一颗粒暂存区，并经所述环形回料阀口进入所述离心阀盘，沿所述锥形导料部向所述第二颗粒暂存区移动，越过所述环形阀缘部径向外缘后返回所述环形吸附床腔；

7、所述可再生吸湿颗粒在所述离心阀盘上形成随所述离心阀盘转动的自成型颗粒节流体，所述自成型颗粒节流体至少部分位于所述环形回料阀口的颗粒过料区域，以通过其堆积状态限制可再生吸湿颗粒经所述环形回料阀口的过料；

8、所述驱动机构能够驱动所述螺旋提升件及离心阀盘以第一转速和大于所述第一转速的第二转速转动，所述第一转速和第二转速分别对应第一颗粒平衡状态和第二颗粒平衡状态，在所述第一颗粒平衡状态下，所述第一颗粒暂存区和第二颗粒暂存区内的颗粒平衡暂存量大于所述第二颗粒平衡状态下的颗粒平衡暂存量，且所述第一颗粒平衡状态下所述环形吸附床腔内的颗粒存量小于所述第二颗粒平衡状态下的颗粒存量，以使所述第一颗粒平衡状态下的有效吸附床高度小于所述第二颗粒平衡状态下的有效吸附床高度。

9、优选地，所述离心阀盘通过至少一根传动杆与所述螺旋提升件连接，所述传动杆穿过所述环形回料阀口所在区域，以使所述离心阀盘与所述螺旋提升件同步转动。

10、优选地，所述环形阀缘部的环形承料面上固定设置有多个凸起筋条，多个所述凸起筋条绕所述离心阀盘的转动轴线间隔分布，以在所述离心阀盘转动过程中带动位于所述环形承料面上的可再生吸湿颗粒随所述离心阀盘转动；

11、在所述第一颗粒平衡状态下，所述自成型颗粒节流体的径向展开程度小于所述第二颗粒平衡状态下的径向展开程度。

12、优选地，所述驱动机构为可调速驱动机构，所述离心阀盘的工作转速以临界转速ωx划分为低速工作区和高速工作区，所述低速工作区对应大于零且不大于所述临界转速ωx的工作转速，所述高速工作区对应大于所述临界转速ωx的工作转速；

13、所述第一转速位于所述低速工作区内，所述第二转速位于所述高速工作区内。

14、优选地，由所述第二转速向所述第一转速切换后，在建立所述第一颗粒平衡状态的过程中，单位时间经所述提升出料口排出的可再生吸湿颗粒量大于单位时间返回所述环形吸附床腔的可再生吸湿颗粒量，以使可再生吸湿颗粒由所述环形吸附床腔向所述第一颗粒暂存区和第二颗粒暂存区转移，直至颗粒提升量与颗粒回料量基本相等；

15、由所述第一转速向所述第二转速切换后，在建立所述第二颗粒平衡状态的过程中，单位时间返回所述环形吸附床腔的可再生吸湿颗粒量大于单位时间经所述提升出料口排出的可再生吸湿颗粒量，以使所述第一颗粒暂存区和第二颗粒暂存区内的可再生吸湿颗粒向所述环形吸附床腔转移，直至颗粒回料量与颗粒提升量基本相等。

16、优选地，所述环形阀缘部沿所述中心回料筒与所述环形吸附床腔之间的径向空间延伸，以在所述锥形导料部的径向外侧形成所述环形承料面；

17、所述环形吸附床腔的有效横截面积大于所述中心回料筒的有效横截面积。

18、优选地，所述脱湿塔体的上部设置有再生换热结构，所述再生换热结构包括至少部分与所述第一颗粒暂存区形成热交换关系的再生换热管，所述再生换热管用于通过其内部流动的换热介质对暂存于所述第一颗粒暂存区内的可再生吸湿颗粒进行间接加热。

19、优选地，在所述第一颗粒平衡状态下，所述第一颗粒暂存区内的颗粒平衡暂存量大于所述第二颗粒平衡状态下所述第一颗粒暂存区内的颗粒平衡暂存量，且所述第一颗粒平衡状态下可再生吸湿颗粒在所述再生换热结构热作用区域内的平均停留时间大于所述第二颗粒平衡状态下的平均停留时间。

20、优选地，所述脱湿塔体的顶部设置有排湿管道，所述排湿管道上设置有控制阀门，且所述排湿管道与外置的排湿抽吸组件连通，所述排湿管道的入口与所述第一颗粒暂存区上方的塔体内部空间连通；

21、所述环形吸附床腔的上部与所述第一颗粒暂存区上方的塔体内部空间气体连通；在正常鼓风脱湿状态下，所述控制阀门关闭，以使进入所述脱湿塔体内的气体经所述出风管排出；在颗粒再生排湿状态下，所述控制阀门开启，所述排湿抽吸组件运行，以使所述脱湿塔体内的部分气体向所述第一颗粒暂存区上方流动，并携带可再生吸湿颗粒受热解吸产生的水蒸气经所述排湿管道排出。

22、优选地，所述脱湿塔体内固定设置有透气隔料网，所述透气隔料网与所述脱湿塔体的内壁之间形成环形风道，所述进风管与所述环形风道连通，所述环形风道通过所述透气隔料网与所述环形吸附床腔连通；

23、所述出风管与所述环形吸附床腔的上部连通，以使待脱湿高炉鼓风自下而上穿过所述颗粒吸附床，所述可再生吸湿颗粒在所述环形吸附床腔内由上向下移动。

24、本发明具有以下有益效果：

25、1、实现有效吸附床高度与鼓风阻力的按需调节。

26、本发明通过中心回料筒、螺旋提升件及颗粒回流阀组件构成可再生吸湿颗粒的循环路径，并利用可再生吸湿颗粒在离心阀盘上形成自成型颗粒节流体；改变离心阀盘的转速能够改变颗粒在第一颗粒暂存区、第二颗粒暂存区及环形吸附床腔之间的平衡分配状态，使不同工作转速对应不同的有效吸附床高度，由此，在脱湿负荷较低时能够降低有效吸附床高度，减小鼓风通过颗粒吸附床产生的流动阻力；在脱湿负荷提高时能够增加环形吸附床腔内的工作颗粒存量，提高有效吸附床高度和脱湿能力，从而兼顾高炉鼓风脱湿效果和输送能耗。

27、2、能够形成与工作转速相对应的稳定颗粒空间分配状态。

28、本发明并非通过向装置中增加或排出吸湿颗粒调节吸附床高度，而是在吸湿颗粒总量基本不变的情况下，通过改变颗粒提升与颗粒回料之间的相对关系，使颗粒在环形吸附床腔与上部颗粒暂存区域之间重新分配；在颗粒重新分配后，颗粒提升量与颗粒回料量重新达到动态平衡，从而形成与当前工作转速相对应的稳定颗粒暂存量和稳定有效吸附床高度，避免吸附床高度随颗粒循环持续升高或降低，提高装置运行状态的稳定性。

29、3、利用循环吸湿颗粒自身形成动态节流结构，实现颗粒过料与颗粒暂存的协同调节。

30、本发明利用可再生吸湿颗粒在离心阀盘上自行堆积形成自成型颗粒节流体，自成型颗粒节流体至少部分作用于环形回料阀口的颗粒过料区域，使参与吸附和循环输送的可再生吸湿颗粒同时作为颗粒回流阀组件的功能性节流部分，而无需单独依赖可移动机械阀件改变颗粒过料状态；同时，自成型颗粒节流体本身所包含的颗粒构成上部颗粒暂存量的一部分，其堆积状态变化能够同步改变颗粒过料能力和上部颗粒暂存量，并进一步引起环形吸附床腔内工作颗粒存量的变化，从而实现颗粒回料调节与有效吸附床高度调节之间的联动。

31、4、实现颗粒存量调节、加热再生和解吸排湿的协同。

32、本发明将再生换热结构与第一颗粒暂存区对应设置，在较低转速对应的颗粒平衡状态下，第一颗粒暂存区内的颗粒平衡暂存量增加，可再生吸湿颗粒在再生换热结构热作用区域内的平均停留时间延长，在降低环形吸附床有效床高及鼓风阻力的同时提高颗粒的加热解吸程度；正常鼓风脱湿时排湿管道上的控制阀门关闭，使鼓风主要经出风管排出，需要排出颗粒再生产生的水蒸气时，开启控制阀门并启动排湿抽吸组件，将含湿气体经排湿管道抽出，从而使颗粒再生过程与正常鼓风脱湿过程相互配合，降低解吸水蒸气对正常脱湿气流的影响。