邯鋼3200m3高爐均壓煤氣回收技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新

周雪冰 王保虎 姚國(guó)棟 于浩平

摘 ?要：簡(jiǎn)單介紹邯鋼邯寶煉鐵廠1#2#高爐的均壓煤氣回收系統(tǒng)，對(duì)原設(shè)計(jì)對(duì)空放散的料罐均壓用的半凈煤氣利用均壓煤氣回收系統(tǒng)回收凈化后進(jìn)入高爐煤氣主管網(wǎng)，對(duì)高爐煤氣均壓煤氣回收系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問(wèn)題及原因進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，取得了明顯效果，滿足了生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：高爐;均壓煤氣;煤氣回收

中圖分類號(hào)：TF54 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）19-0122-03

Abstract： This paper briefly introduces the equalizing pressure gas recovery system of the #1 and #2blast furnaces in Hangang Hanbao Iron and Steel Co.Ltd. The semi-clean gas originally designed for equalizing the pressure of the empty material tank is recovered and purified by the equalizing pressure gas recovery system and enters the main network of blast furnace gas. The problems and causes existing in the application of the equalizing pressure gas recovery system of blast furnace gas are analyzed， and corresponding measures are taken to improve and innovate， and obvious results have been achieved， which can meet the production requirements.

Keywords： blast furnace; uniform pressure gas; gas recovery

前言

近年來(lái)在全國(guó)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，京津冀區(qū)域的鋼鐵企業(yè)每到采暖季由于環(huán)保原因停產(chǎn)、限產(chǎn)頻繁，這與鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)工藝尤其是高爐冶煉工藝是有直接關(guān)系的。在目前高爐在生產(chǎn)工藝中，料罐在放料前一般都是先用高壓半凈煤氣進(jìn)行均壓，然而均壓后的半凈煤氣通常是通過(guò)旋風(fēng)除塵器和消音器后直接排入大氣，此部分煤氣中含有大量CO、CO2和灰塵等有毒有害氣體和顆粒物，對(duì)周邊大氣環(huán)境尤其是高爐生產(chǎn)區(qū)域造成一定程度的污染，同時(shí)也浪費(fèi)了能源。

1 邯鋼高爐增加均壓煤氣回收系統(tǒng)的必要性

近年來(lái)京津冀區(qū)域霧霾嚴(yán)重，邯鄲市環(huán)保排名落后，2018年5月邯鄲市區(qū)范圍內(nèi)大氣中CO濃度持續(xù)偏高，經(jīng)過(guò)多方排查發(fā)現(xiàn)邯鋼廠區(qū)內(nèi)CO濃度明顯高于市區(qū)平均水平，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)邯鋼高爐周邊區(qū)域內(nèi)CO濃度階段性偏高現(xiàn)象，因此經(jīng)分析與高爐均壓煤氣放散有一定關(guān)系，在京津冀目前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，邯鋼及時(shí)對(duì)邯寶煉鐵廠1#2#高爐均壓放散煤氣進(jìn)行有效回收利用是一種行之有效地減少煤氣和煤氣灰對(duì)空放散有效途徑，而且還可以回收能源降低能耗取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

2 高爐均排壓系統(tǒng)現(xiàn)狀及均壓煤氣回收改造存在的技術(shù)難點(diǎn)

2.1 高爐爐頂均排壓系統(tǒng)現(xiàn)狀

邯鋼1#2#高爐有效容積為3200m3，為并罐爐頂，工藝流程如圖1所示：每座高爐爐頂設(shè)置有兩個(gè)料罐，每個(gè)料罐設(shè)置有一套均排壓系統(tǒng)，每套均排壓系統(tǒng)配套有旋風(fēng)除塵器，旋風(fēng)除塵器上方有一根均壓管路和一根排壓管路。

高爐在正常生產(chǎn)過(guò)程中，每次對(duì)料罐進(jìn)行裝料前，需要先對(duì)料罐進(jìn)行充壓操作，具體操作如下：在料罐上密封閥、料流閥和下密封閥關(guān)閉的條件下，操作一次均壓閥開啟對(duì)料罐進(jìn)行沖壓，使料罐內(nèi)壓力和爐內(nèi)頂壓平衡時(shí)，料流閥和下密封閥方可開啟，料罐內(nèi)物料靠重力通過(guò)布料溜槽均勻放入爐內(nèi)。放料結(jié)束后料罐料流閥和下密封閥關(guān)閉，均壓放散閥開啟料罐內(nèi)高壓煤氣和煤氣灰通過(guò)旋風(fēng)除塵器和消音器對(duì)空放散，料罐內(nèi)形成常壓后上密封閥方可開啟，然后繼續(xù)進(jìn)行裝料和放料循環(huán)，在此生產(chǎn)過(guò)程中料罐放散的高壓高爐煤氣和煤氣灰對(duì)外部環(huán)境造成了污染和能源的浪費(fèi)。

2.2 高爐料罐均壓煤氣回收改造存在的技術(shù)難點(diǎn)

高爐爐頂料罐的均壓煤氣為高爐正常生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝放散煤氣，該煤氣的回收原存在以下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）由于高爐爐頂料罐與煤氣管網(wǎng)之間的壓力差較大，料罐內(nèi)放散起始?jí)毫s210～230KPa，煤氣主管網(wǎng)壓力約10KPa。因此隨著均壓煤氣的排出料罐內(nèi)的壓力不斷降低，回收煤氣的壓力和流量隨圖1高爐均壓煤氣回收工藝流程圖之衰減，呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，不利于回收。

（2）高爐爐頂料罐均壓煤氣放散起始?jí)毫^大，對(duì)布袋除塵器和煤氣管網(wǎng)存在沖擊，易發(fā)生損壞設(shè)備造成煤氣泄漏事故。

（3）根據(jù)邯鋼1#2#高爐生產(chǎn)的上料頻次，料罐的均壓煤氣回收時(shí)間約為40s，每次間歇10min左右，倘若新增加的煤氣系統(tǒng)其回收時(shí)間控制不合理或回收過(guò)程中出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致爐頂設(shè)備的排壓時(shí)間變長(zhǎng)或無(wú)法排壓，直接影響高爐正常生產(chǎn)。

3 增加高爐均壓煤氣回收系統(tǒng)的改造方案

針對(duì)以上改造難點(diǎn)，邯鋼1#2#高爐采用如下改造方案，增加整套高爐均壓煤氣回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須具有一鍵退出的功能，大致思路如下：新增高爐均壓煤氣回收系統(tǒng)由均壓煤氣回收系統(tǒng)和煤氣凈化系統(tǒng)兩部分組成，均壓煤氣回收系統(tǒng)位于高爐的爐頂，煤氣回收管道沿高爐爐頂框架連接至均壓煤氣凈化系統(tǒng)布袋除塵器入口，均壓煤氣凈化系統(tǒng)設(shè)置在高爐旁邊的地面上。

3.1 高爐均壓煤氣回收系統(tǒng)具體方案

邯鋼1#2#高爐改造新增加的均壓煤氣回收系統(tǒng)首先增加DN500mm煤氣回收管道分別從高爐1#2#料罐原有的均排壓系統(tǒng)的旋風(fēng)除塵器出口管道上將煤氣引出，然后匯合為一根DN500mm管道沿高爐爐頂框架引至地面上的布袋除塵器。因高爐均壓煤氣回收時(shí)間約40s，時(shí)間較充裕，布袋除塵器設(shè)置為一個(gè)箱體，除塵器筒體內(nèi)徑為DN6000mm，每個(gè)除塵器內(nèi)安裝384條濾袋，每條濾袋的直徑160mm，長(zhǎng)度6m，過(guò)濾面積1150m2，要求濾袋覆膜防水，除塵器入口管道Φ530mm，出口管道Φ530mm。煤氣回收管路設(shè)置約80m可以有效減小煤氣的瞬間流量，較好地降低高壓煤氣對(duì)回收系統(tǒng)的沖擊，其次布袋除塵器既是一個(gè)煤氣過(guò)濾、凈化裝置，同時(shí)一個(gè)緩沖罐體，有效避免了回收煤氣的壓力流量大幅波動(dòng)，消除高壓煤氣回收過(guò)程中對(duì)煤氣主管網(wǎng)的沖擊，從而達(dá)到在較短時(shí)間內(nèi)盡可能穩(wěn)定的回收均壓煤氣的目的。料罐均壓煤氣煤氣經(jīng)過(guò)除塵凈化后進(jìn)入入高爐煤氣主管網(wǎng)，如圖2所示。

3.2 邯鋼1#2#高爐增加均壓煤氣回收系統(tǒng)后的工藝流程

具體工藝流程見圖2，均壓煤氣回收系統(tǒng)工藝控制流程如下：料罐泄壓煤氣通過(guò)均壓煤氣回收控制閥組③將系統(tǒng)切換至均壓煤氣回收通道，通過(guò)固定該控制閥組的開關(guān)時(shí)間，對(duì)料罐均壓煤氣進(jìn)行部分回收（回收率>75%）。料罐內(nèi)殘余煤氣（<25%）則通過(guò)正常煤氣放散通路，經(jīng)過(guò)消音器②直接排空。回收的部分均壓煤氣經(jīng)回收管道引至均壓煤氣回收除塵器④中，經(jīng)回收除塵器二次精除塵，最后并入公司凈煤氣管網(wǎng)⑨回收。經(jīng)處理的煤氣粉塵含量可以滿足<10mg/m3的環(huán)保和用戶使用要求。除塵灰輸送⑤通過(guò)中間灰倉(cāng)⑩直接排出。在除塵器貯灰段設(shè)置蒸汽伴熱裝置⑥，以防止發(fā)生均壓煤氣經(jīng)歷降溫降壓，煤氣水分析出，使除塵器中煤氣灰結(jié)塊無(wú)法排出現(xiàn)象。

邯鋼1#2#高爐新增的高爐均壓煤氣回收系統(tǒng)中的回收閥與高爐爐頂料罐上下密封閥程序上連鎖，當(dāng)高爐料罐內(nèi)的物料排空，上下密封閥、料流閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的新增均壓煤氣回收閥開啟。開啟時(shí)間根據(jù)工況進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)高壓段均壓煤氣回收完畢后，新煤氣增回收閥關(guān)閉，即煤氣回收完成，爐頂原有均壓放散閥開啟，剩余低壓段煤氣通過(guò)原來(lái)均壓放散閥進(jìn)行放散，當(dāng)料罐內(nèi)壓力降為大氣壓后，料罐上密封閥開啟進(jìn)入下一個(gè)裝料循環(huán)。同時(shí)，邯鋼將1#2#高爐煤氣回收系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上和程序上都設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，高爐爐頂原有均排壓系統(tǒng)未做變動(dòng)， 當(dāng)高爐均壓煤氣回收系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)主控室電腦操作一鍵退出，切換到原有高爐料罐煤氣均壓放散系統(tǒng)中，不影響高爐正常生產(chǎn)。

4 均壓煤氣回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益

邯鋼邯寶煉鐵廠1#2#高爐爐頂料罐容積約為80m3，旋風(fēng)除塵器和管道容積約20m3，總?cè)莘e為100m3。每座高爐單個(gè)料罐和旋風(fēng)除塵器在每次充壓過(guò)程中一起充壓，放散起始?jí)毫s210～230KPa。在理想狀態(tài)下，回收完成后料罐內(nèi)壓力和煤氣管網(wǎng)壓力平衡，經(jīng)計(jì)算每次可以回收的高爐煤氣量平均為210Nm3。單個(gè)3200m3高爐每小時(shí)平均放散12次，每天平均放散288次，因此每天一座3200m3高爐可回收煤氣約60480Nm3，每年按回收355天計(jì)，每年一座3200m3高爐回收煤氣量約2147萬(wàn)Nm3。高爐煤氣按內(nèi)部成本價(jià)0.07元/m3計(jì)算，每年一座3200m3回收煤氣效益為150萬(wàn)元，兩座3200m3高爐回收煤氣年直接效益為300萬(wàn)元。另外，邯鋼1#2#高爐每年減少煤氣灰和高爐煤氣直接排放量產(chǎn)生的環(huán)境效益如下：按照每10萬(wàn)Nm3均壓煤氣可回收1t煤氣灰計(jì)算，兩座3200m3高爐均壓煤氣灰年回收量約為214t，即每年將減少高爐爐頂粉塵排放約214t，按照高爐煤氣碳排放轉(zhuǎn)換因子8.48t CO2/萬(wàn)m3計(jì)算，每年邯鋼1#2#高爐可減少碳排放量約36413t，環(huán)境和社會(huì)效益更加巨大。

5 結(jié)束語(yǔ)

在全國(guó)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，高爐爐頂料罐均壓煤氣回收系統(tǒng)，既有良好的節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)從根本上解決了高爐生產(chǎn)過(guò)程中均壓煤氣和煤氣灰對(duì)空排放的污染根本問(wèn)題，具有重要的環(huán)保和推廣意義。邯鋼身處京津冀一體化區(qū)域，面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，只有不斷的提升自身環(huán)保裝備水平，堅(jiān)持走綠色發(fā)展之路才能更好地發(fā)展下去。

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