高爐均壓煤氣回收技術在梅鋼應用的探討

陸愛娟 梅山鋼鐵能源環(huán)保部

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高爐均壓煤氣回收技術在梅鋼應用的探討

陸愛娟 梅山鋼鐵能源環(huán)保部

摘要：高爐均壓煤氣回收利用既可以節(jié)能又減少煤氣對空放散產(chǎn)生的污染物排放量，有良好的社會和經(jīng)濟雙重效益。本文針對梅鋼高爐均排壓現(xiàn)狀以及改造存在的技術難點，探討改造工藝，提出了較合理的方案。

關鍵詞：均壓煤氣；回收；效益

高爐爐頂料罐均壓煤氣回收利用是一種行之有效的降低能耗的方法，且可以減少煤氣對空放散產(chǎn)生的污染物排放量，能夠取得良好的社會和經(jīng)濟雙重效益。國內一些大型鋼企在高爐設計中考慮過采用這項技術，但由于回收均壓煤氣對煤氣管網(wǎng)的沖擊較大等原因大都未能實現(xiàn)，鑒于該項技術的良好利用價值，現(xiàn)對梅鋼的5號高爐應用此項技術進行探討。

1 爐頂均排壓系統(tǒng)現(xiàn)狀及均壓煤氣回收改造存在的技術難點

（1）高爐爐頂均排壓系統(tǒng)現(xiàn)狀

梅鋼公司煉鐵廠5號高爐有效容積為4070m3，為并罐爐頂，設置有兩套均排壓系統(tǒng)。每套均排壓系統(tǒng)均設置有旋風除塵器，旋風除塵器上方有一根均壓管路和2根排壓管路，其中一根帶有消音器的均壓管路為常用，另一根不帶消音器的為備用管路。

正常生產(chǎn)過程中，每次對爐內裝料前，爐頂料罐先對稱量料罐進行充壓操作，使料罐內壓力和爐頂壓力平衡，下密封閥方可開啟，然后將物料裝入爐內。裝料結束后將稱量料罐內高壓煤氣對空放散，上密封閥方可開啟，將上料罐內物料裝入下料罐?，F(xiàn)有工藝流程圖如圖1所示。

（2）均壓煤氣回收改造存在的技術難點

爐頂均壓煤氣為高爐正常生產(chǎn)過程中通過均排壓調節(jié)爐頂稱量料罐內壓力的介質，該煤氣的回收原理是利用料罐與廠區(qū)煤氣管網(wǎng)之間的壓力差引起煤氣的流動，從而達到回收煤氣的目的，料罐內放散起始壓力約230 KPa，減壓閥組后煤氣管網(wǎng)壓力約10 KPa。該項目的改造主要存在以下幾個技術難點。

1）料罐與煤氣管網(wǎng)之間的壓力差較大，并且隨著氣體的排出料罐壓力不斷降低，造成回收煤氣的壓力和流量均不穩(wěn)定。

2）放散起始壓力較大，對布袋除塵器和煤氣管網(wǎng)存在沖擊。

3）根據(jù)高爐生產(chǎn)工藝的要求，所給的煤氣回收時間約40 s，間歇10 min左右，如此間歇式循環(huán)。均壓煤氣的回收對爐頂系統(tǒng)的操作會帶來一些影響，若回收時間控制不合理，將導致爐頂設備的排壓時間變化，影響爐頂設備的裝料富裕能力。

圖1：爐頂均排壓系統(tǒng)工藝流程圖

2 均壓煤氣回收改造工藝方案及流程

綜合考慮上述技術難點，探討采用如下工藝方案，高爐均壓煤氣回收由煤氣回收系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)兩部分組成，煤氣回收系統(tǒng)位于高爐爐頂，煤氣凈化系統(tǒng)設在高爐旁邊的地面上。

（1）改造工藝方案

高爐改造新增加的煤氣回收系統(tǒng)首先由煤氣回收管道分別從兩套均排壓系統(tǒng)的旋風除塵器出口將煤氣引出，然后匯總為一根管路沿高爐煤氣下降管引至地面上的布袋除塵器。因高爐煤氣回收時間約40 s，時間較充裕，除塵器設置為1個箱體，過濾面積為1 050 m2，風速：0.75 m/min。煤氣回收管路在進入布袋除塵器前設置一段管徑為DN 300的限流管，延長煤氣通過除塵器時間，可以較好地控制回收時間，減小煤氣流量。除塵器既是一個煤氣過濾、凈化裝置，同時除塵器箱體較大的容積也是高壓煤氣的一個緩沖罐體，有效避免了回收煤氣的壓力流量大幅波動，消除高壓煤氣對煤氣管網(wǎng)的沖擊，從而達到在較短時間內盡可能多的回收煤氣的目的。煤氣經(jīng)過除塵凈化后引入高爐煤氣減壓閥組后管網(wǎng)。

（2）改造后工藝流程

改造后，新增煤氣回收系統(tǒng)中的均排壓閥與高爐爐頂料罐下密封閥連鎖，當爐頂下料罐內料排空，下密封閥完全關閉后，對應的新增均排壓閥開啟。開啟40 s，新增均排壓閥關閉（即煤氣回收完成），爐頂原有放散閥開啟。當下料罐內壓力降為大氣壓后，上密封閥開啟進入下一個裝料時序。具體工藝流程見圖2。

同時，將該煤氣回收設施設計為一個獨立系統(tǒng)，高爐爐頂原有均排壓系統(tǒng)未做變動，當生產(chǎn)需要不具備煤氣回收條件時，停止回收煤氣，自動切換到原料罐煤氣放散系統(tǒng)。

圖2　高爐料罐放散煤氣回收工藝流程圖

3 均壓煤氣回收節(jié)能量及效益

均排壓系統(tǒng)中稱量料罐容積約80 m3，旋風除塵器和管道容積約20 m3，總容積100 m3。稱量料罐和旋風除塵器在每次充壓過程中一起充壓，放散起始壓力約230 KPa。煤氣溫度按50℃考慮，計算起始時料罐和旋風除塵器煤氣的標態(tài)量。

減壓閥組后煤氣管網(wǎng)壓力10 KPa，回收完成后料罐及旋風除塵器內剩余煤氣的標態(tài)量：

則在理想狀態(tài)下，回收完成后料罐和煤氣管網(wǎng)壓力平衡，可以回收的煤氣量為二者之差268 Nm3-92 Nm3=176 Nm3。高爐每小時平均放散12次，每天平均放散288次，則每天可回收煤氣約50 688 Nm3，每年按回收350 d計，每年回收煤氣量約1 775萬Nm3，折標煤2 083 t標煤。

高爐煤氣按內部成本價0.121元/m3計算，則每年回收煤氣節(jié)約效益為215萬元。

另外，每年減少二氧化碳直接排放量產(chǎn)生的環(huán)境效益計算：

式中：高爐煤氣燃料低位熱值為33 GJ/萬Nm3；單位熱值含碳量70.8 tC/TJ；碳氧化率99%。

4 結語

高爐爐頂料罐均壓煤氣回收，既有良好的節(jié)能效果及經(jīng)濟效益，同時從根本上解決的降低污染物排放也具有重要的環(huán)保意義，將會越來越引起人們的重視，采用均壓煤氣回收裝置的投產(chǎn)無疑會對鋼鐵企業(yè)高爐在可能的條件下設置均壓煤氣回收設施起到推動作用。

陸愛娟：（1981- ），女，本科，工程師，主要從事能源管理。

Study on Blast Furnace Even Pressure Coal Gas Recovery Technique Applied in Meishan Steel

Lu Aijuan
Meishan Steel Energy Environmental Protection Department

Abstract：Blast furnace even pressure coal gas recovery utilization both saves energy and reduces pollutant emission of exhaust gas， which has great social and economic benefits. The article discusses over renovation technique and puts forward reasonable solution based on current situation and technical renovation difficulties of existing Meishan Steel blast furnace even pressure.

Key words：Even Pressure Coal Gas， Recovery， Benefits

DOI：10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.05.011

［作者簡介］