高爐爐頂煤氣凈化回收技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

李寶成

（河鋼集團(tuán)唐鋼公司，河北 唐山 063000）

1 前言

高爐在煉鐵過程中，爐頂料罐均壓煤氣和高爐休風(fēng)放散煤氣均直接排放到大氣環(huán)境中，這兩種煤氣中含有大量的顆粒物、一氧化碳、二氧化碳等有毒有害和可燃性物質(zhì)，對(duì)大氣環(huán)境造成污染，同時(shí)也造成了大量的能源物質(zhì)浪費(fèi)。我國(guó)生鐵量年產(chǎn)量約8億t，按照噸鐵高爐爐頂均壓及休風(fēng)放散煤氣量5 m3計(jì)算，每年約放散40億m3煤氣量，如果將這部分煤氣實(shí)現(xiàn)有效回收和利用，將取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益、顯著的環(huán)保效果和良好的社會(huì)效益。

2 高爐爐頂均壓煤氣回收技術(shù)

高爐爐頂均壓煤氣回收技術(shù)已經(jīng)投用。高爐爐頂均配置了爐頂均壓煤氣回收系統(tǒng)，采用自然回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了爐頂均壓煤氣部分回收，但自然回收結(jié)束后仍需要對(duì)料罐內(nèi)剩余的少量低壓煤氣進(jìn)行二次放散［1］。依照2020年《唐山市鋼鐵企業(yè)一氧化碳減排管控工作實(shí)施方案》要求，在原有均壓煤氣回收管路上增加引射裝置以及相應(yīng)的控制閥門等設(shè)施，采用高爐凈煤氣做引射氣源，對(duì)料罐內(nèi)殘余低壓煤氣進(jìn)行回收，避免煤氣二次放散，實(shí)現(xiàn)高爐均壓放散系統(tǒng)的一氧化碳?xì)怏w全回收［2］。

（1）在爐頂現(xiàn)有均壓煤氣回收閥后安裝一組引射器［3］。被引射氣體接口與均壓煤氣回收閥后管道連接，引射器的高壓工作氣體選用一次均壓凈煤氣，從爐頂一次均壓凈煤氣主管上引出一路DN500高壓凈煤氣主管，分成兩路DN350管道分別接至引射器高壓工作氣體接口。引射器混合氣體出口為2DN500，兩路DN500管道在平臺(tái)下降管處與原均壓煤氣回收管道對(duì)接。

（2）引射閥采用DN500氣動(dòng)快切閥，閥前設(shè)置DN500全封閉電動(dòng)插板閥（與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一備件），在插板閥、引射器及管路的合適位置設(shè)計(jì)有放散管路和氮?dú)獯祾呓涌凇?/p>

（3）為防止均壓煤氣回收系統(tǒng)在增加閥門后增加布料時(shí)間，影響高爐生產(chǎn)，要求均壓煤氣全回收系統(tǒng)的工序時(shí)間（即料罐壓力由255 kPa降至8 kPa的時(shí)間）不超20 s。

（4）該工藝系統(tǒng)屬于煤氣系統(tǒng)，因此工藝系統(tǒng)組成要滿足簡(jiǎn)單化、安全可靠的原則［4］。設(shè)備控制簡(jiǎn)單且數(shù)量少、功耗低、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本低為優(yōu)先條件。電氣防爆設(shè)計(jì)，電動(dòng)裝置氣體防爆。主要設(shè)備（單座高爐）有DN500氣動(dòng)引射閥1套、DN500全封閉電動(dòng)插板閥1套、雙級(jí)并聯(lián)引射器1套、DN80減壓閥1套、DN25疏水閥1套等。

（5）對(duì)爐頂均壓放散煤氣凈化回收共有3種操作模式。自然回收模式：均壓放散煤氣經(jīng)爐頂旋風(fēng)除塵器和組合式煤氣回收除塵器凈化后回收進(jìn)入凈煤氣管網(wǎng)，料罐內(nèi)殘余低壓煤氣通過爐頂旋風(fēng)除塵器凈化后排入大氣。全回收模式：均壓放散煤氣經(jīng)爐頂旋風(fēng)除塵器、引射器進(jìn)入組合式煤氣回收除塵器凈化后回收進(jìn)入凈煤氣管網(wǎng)，當(dāng)料罐內(nèi)壓力降至設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉均壓煤氣回收閥及引射閥，回收結(jié)束，打開上密及上料閘向料罐內(nèi)裝料［5］。常規(guī)放散模式（不回收）：當(dāng)均壓煤氣回收系統(tǒng)檢修停用時(shí)，采用常規(guī)均排壓流程，料罐內(nèi)的煤氣經(jīng)爐頂小旋風(fēng)除塵器和消音器，排入到大氣中［6］。

3 高爐休風(fēng)放散凈化回收治理技術(shù)

3.1 高爐休風(fēng)放散凈化回收治理技術(shù)設(shè)計(jì)原則

休風(fēng)放散的污染治理需要新建閥門、管道、高壓引射裝置，從調(diào)壓閥組上游高壓凈煤氣管道設(shè)置進(jìn)氣口，至調(diào)壓閥組下游低壓凈煤氣管道設(shè)置出氣口和引自外網(wǎng)的引射用氮?dú)夤夤艿老到y(tǒng)，與原有設(shè)備設(shè)施的交叉改造，以及配套的土建、供配電、安全、職業(yè)衛(wèi)生、消防、硬化、照明、計(jì)量、儀表檢測(cè)等設(shè)施。高壓引射裝置用氮?dú)庥赏饩W(wǎng)接引，配套氮?dú)夤艿馈⒅Ъ?、閥門、計(jì)量?jī)x表、相關(guān)平臺(tái)。從調(diào)壓閥組上游高壓凈煤氣管道設(shè)置進(jìn)氣口至調(diào)壓閥組下游低壓凈煤氣管道設(shè)置出氣口。

3.2 生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)參數(shù)

在高爐休風(fēng)過程中，高爐產(chǎn)生的荒煤氣依然通過重力除塵、干法除塵凈化后，進(jìn)入低壓煤氣管網(wǎng)，但在傳統(tǒng)休風(fēng)后期當(dāng)爐頂壓力接近管網(wǎng)壓力時(shí)，高爐產(chǎn)生的荒煤氣無法靠自身的壓差進(jìn)入管網(wǎng)，只能通過爐頂放散將剩余的低壓煤氣排入大氣。為解決這一問題，在新的休風(fēng)工藝中，通過增加高壓引射回收裝置，給此前不能回收的煤氣增壓，使其繼續(xù)通過重力除塵和干法除塵進(jìn)入管網(wǎng)，直至休風(fēng)結(jié)束。通過高壓引射回收裝置將原高爐休風(fēng)放散煤氣全量?jī)艋厥?，既避免?duì)環(huán)境造成污染，又將有害的氣體變?yōu)闅怏w燃料，實(shí)現(xiàn)資源回收利用。主要設(shè)備（單座高爐）有休風(fēng)引射器，1套、氮?dú)夤?套、氣動(dòng)引射閥1套、電動(dòng)全封閉盲板閥兩套、電動(dòng)調(diào)壓閥1套等。

3.3 帶壓開孔

外網(wǎng)氮?dú)夤艿郎线M(jìn)行帶壓開孔，是在指定位置側(cè)下方進(jìn)行帶壓開孔，開孔尺寸為3個(gè)DN350（開孔用閥門DN400），開孔后管道做變徑與閥門配合，盡量減少開孔過程鐵屑進(jìn)入外網(wǎng)管道。同時(shí)，在外網(wǎng)管道末端管道正下方開一個(gè)DN100孔（開孔用閥門DN125），增加排污閥，用于對(duì)帶壓開孔帶入少量鐵屑進(jìn)行吹掃，確保管道運(yùn)行安全。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）高爐爐頂料罐均壓煤氣全回收采用高爐凈煤氣做引射氣源，對(duì)料罐內(nèi)殘余低壓煤氣進(jìn)行回收，避免煤氣二次放散，實(shí)現(xiàn)高爐均壓放散系統(tǒng)的氣體全回收。

（2）在休風(fēng)工藝中，通過增加高壓引射回收裝置，使其繼續(xù)通過重力除塵和干法除塵進(jìn)入管網(wǎng)，直至休風(fēng)結(jié)束。通過高壓引射回收裝置將高爐休風(fēng)放散煤氣全量?jī)艋厥?，既避免?duì)環(huán)境造成污染，又將有害的氣體變?yōu)闅怏w燃料，實(shí)現(xiàn)資源回收利用。