高爐均壓煤氣回收技術(shù)在梅鋼應(yīng)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(shù)在梅鋼應(yīng)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(duì)空放散產(chǎn)生的污染物排放量，有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙重效益。本文針對(duì)梅鋼高爐均排壓現(xiàn)狀以及改造存在的技術(shù)難點(diǎn)，探討改造工藝，提出了較合理的方案。

關(guān)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(duì)空放散產(chǎn)生的污染物排放量，能夠取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙重效益。國(guó)內(nèi)一些大型鋼企在高爐設(shè)計(jì)中考慮過采用這項(xiàng)技術(shù)，但由于回收均壓煤氣對(duì)煤氣管網(wǎng)的沖擊較大等原因大都未能實(shí)現(xiàn)，鑒于該項(xiàng)技術(shù)的良好利用價(jià)值，現(xiàn)對(duì)梅鋼的5號(hào)高爐應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)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(shù)難點(diǎn)

（1）高爐爐頂均排壓系統(tǒng)現(xiàn)狀

梅鋼公司煉鐵廠5號(hào)高爐有效容積為4070m3，為并罐爐頂，設(shè)置有兩套均排壓系統(tǒng)。每套均排壓系統(tǒng)均設(shè)置有旋風(fēng)除塵器，旋風(fēng)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(duì)爐內(nèi)裝料前，爐頂料罐先對(duì)稱量料罐進(jìn)行充壓操作，使料罐內(nèi)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(nèi)。裝料結(jié)束后將稱量料罐內(nèi)高壓煤氣對(duì)空放散，上密封閥方可開啟，將上料罐內(nèi)物料裝入下料罐。現(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(shù)難點(diǎn)

爐頂均壓煤氣為高爐正常生產(chǎn)過程中通過均排壓調(diào)節(jié)爐頂稱量料罐內(nèi)壓力的介質(zhì)，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(dòng)，從而達(dá)到回收煤氣的目的，料罐內(nèi)放散起始?jí)毫s230 KPa，減壓閥組后煤氣管網(wǎng)壓力約10 KPa。該項(xiàng)目的改造主要存在以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

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?jí)毫^大，對(duì)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(shí)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(duì)爐頂系統(tǒng)的操作會(huì)帶來一些影響，若回收時(shí)間控制不合理，將導(dǎo)致爐頂設(shè)備的排壓時(shí)間變化，影響爐頂設(shè)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(shù)難點(diǎn)，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(shè)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(fēng)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(shí)間約40 s，時(shí)間較充裕，除塵器設(shè)置為1個(gè)箱體，過濾面積為1 050 m2，風(fēng)速：0.75 m/min。煤氣回收管路在進(jìn)入布袋除塵器前設(shè)置一段管徑為DN 300的限流管，延長(zhǎng)煤氣通過除塵器時(shí)間，可以較好地控制回收時(shí)間，減小煤氣流量。除塵器既是一個(gè)煤氣過濾、凈化裝置，同時(shí)除塵器箱體較大的容積也是高壓煤氣的一個(gè)緩沖罐體，有效避免了回收煤氣的壓力流量大幅波動(dòng)，消除高壓煤氣對(duì)煤氣管網(wǎng)的沖擊，從而達(dá)到在較短時(shí)間內(nèi)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(dāng)爐頂下料罐內(nèi)料排空，下密封閥完全關(guān)閉后，對(duì)應(yīng)的新增均排壓閥開啟。開啟40 s，新增均排壓閥關(guān)閉（即煤氣回收完成），爐頂原有放散閥開啟。當(dāng)下料罐內(nèi)壓力降為大氣壓后，上密封閥開啟進(jìn)入下一個(gè)裝料時(shí)序。具體工藝流程見圖2。

同時(shí)，將該煤氣回收設(shè)施設(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)生產(chǎn)需要不具備煤氣回收條件時(shí)，停止回收煤氣，自動(dòng)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(fēng)除塵器和管道容積約20 m3，總?cè)莘e100 m3。稱量料罐和旋風(fēng)除塵器在每次充壓過程中一起充壓，放散起始?jí)毫s230 KPa。煤氣溫度按50℃考慮，計(jì)算起始時(shí)料罐和旋風(fēng)除塵器煤氣的標(biāo)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(fēng)除塵器內(nèi)剩余煤氣的標(biāo)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(shí)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(jì)，每年回收煤氣量約1 775萬Nm3，折標(biāo)煤2 083 t標(biāo)煤。

高爐煤氣按內(nèi)部成本價(jià)0.121元/m3計(jì)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(jì)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(jié)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(jì)效益，同時(shí)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(huì)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(huì)對(duì)鋼鐵企業(yè)高爐在可能的條件下設(shè)置均壓煤氣回收設(shè)施起到推動(dòng)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(jiǎn)介］