邯鋼3200m3高爐均壓煤氣回收技術應用與創新

周雪冰 王保虎 姚國棟 于浩平

摘 ?要：簡單介紹邯鋼邯寶煉鐵廠1#2#高爐的均壓煤氣回收系統，對原設計對空放散的料罐均壓用的半凈煤氣利用均壓煤氣回收系統回收凈化后進入高爐煤氣主管網，對高爐煤氣均壓煤氣回收系統在應用中存在的問題及原因進行分析，并采取相應的措施進行改進與創新，取得了明顯效果，滿足了生產要求。

關鍵詞：高爐;均壓煤氣;煤氣回收

中圖分類號：TF54 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

近年來在全國嚴峻的環保形勢下，京津冀區域的鋼鐵企業每到采暖季由于環保原因停產、限產頻繁，這與鋼鐵企業的生產工藝尤其是高爐冶煉工藝是有直接關系的。在目前高爐在生產工藝中，料罐在放料前一般都是先用高壓半凈煤氣進行均壓，然而均壓后的半凈煤氣通常是通過旋風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，對周邊大氣環境尤其是高爐生產區域造成一定程度的污染，同時也浪費了能源。

1 邯鋼高爐增加均壓煤氣回收系統的必要性

近年來京津冀區域霧霾嚴重，邯鄲市環保排名落后，2018年5月邯鄲市區范圍內大氣中CO濃度持續偏高，經過多方排查發現邯鋼廠區內CO濃度明顯高于市區平均水平，進一步檢查發現邯鋼高爐周邊區域內CO濃度階段性偏高現象，因此經分析與高爐均壓煤氣放散有一定關系，在京津冀目前嚴峻的環保形勢下，邯鋼及時對邯寶煉鐵廠1#2#高爐均壓放散煤氣進行有效回收利用是一種行之有效地減少煤氣和煤氣灰對空放散有效途徑，而且還可以回收能源降低能耗取得良好的社會和經濟效益。

2 高爐均排壓系統現狀及均壓煤氣回收改造存在的技術難點

2.1 高爐爐頂均排壓系統現狀

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：每座高爐爐頂設置有兩個料罐，每個料罐設置有一套均排壓系統，每套均排壓系統配套有旋風除塵器，旋風除塵器上方有一根均壓管路和一根排壓管路。

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

2.2 高爐料罐均壓煤氣回收改造存在的技術難點

高爐爐頂料罐的均壓煤氣為高爐正常生產過程中產生的工藝放散煤氣，該煤氣的回收原存在以下技術難點：

（1）由于高爐爐頂料罐與煤氣管網之間的壓力差較大，料罐內放散起始壓力約210～230KPa，煤氣主管網壓力約10KPa。因此隨著均壓煤氣的排出料罐內的壓力不斷降低，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，呈現不穩定狀態，不利于回收。

（2）高爐爐頂料罐均壓煤氣放散起始壓力較大，對布袋除塵器和煤氣管網存在沖擊，易發生損壞設備造成煤氣泄漏事故。

（3）根據邯鋼1#2#高爐生產的上料頻次，料罐的均壓煤氣回收時間約為40s，每次間歇10min左右，倘若新增加的煤氣系統其回收時間控制不合理或回收過程中出現故障，將導致爐頂設備的排壓時間變長或無法排壓，直接影響高爐正常生產。

3 增加高爐均壓煤氣回收系統的改造方案

針對以上改造難點，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，該系統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由均壓煤氣回收系統和煤氣凈化系統兩部分組成，均壓煤氣回收系統位于高爐的爐頂，煤氣回收管道沿高爐爐頂框架連接至均壓煤氣凈化系統布袋除塵器入口，均壓煤氣凈化系統設置在高爐旁邊的地面上。

3.1 高爐均壓煤氣回收系統具體方案

邯鋼1#2#高爐改造新增加的均壓煤氣回收系統首先增加DN500mm煤氣回收管道分別從高爐1#2#料罐原有的均排壓系統的旋風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間約40s，時間較充裕，布袋除塵器設置為一個箱體，除塵器筒體內徑為DN6000mm，每個除塵器內安裝384條濾袋，每條濾袋的直徑160mm，長度6m，過濾面積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回收系統的沖擊，其次布袋除塵器既是一個煤氣過濾、凈化裝置，同時一個緩沖罐體，有效避免了回收煤氣的壓力流量大幅波動，消除高壓煤氣回收過程中對煤氣主管網的沖擊，從而達到在較短時間內盡可能穩定的回收均壓煤氣的目的。料罐均壓煤氣煤氣經過除塵凈化后進入入高爐煤氣主管網，如圖2所示。

3.2 邯鋼1#2#高爐增加均壓煤氣回收系統后的工藝流程

具體工藝流程見圖2，均壓煤氣回收系統工藝控制流程如下：料罐泄壓煤氣通過均壓煤氣回收控制閥組③將系統切換至均壓煤氣回收通道，通過固定該控制閥組的開關時間，對料罐均壓煤氣進行部分回收（回收率>75%）。料罐內殘余煤氣（<25%）則通過正常煤氣放散通路，經過消音器②直接排空。回收的部分均壓煤氣經回收管道引至均壓煤氣回收除塵器④中，經回收除塵器二次精除塵，最后并入公司凈煤氣管網⑨回收。經處理的煤氣粉塵含量可以滿足<10mg/m3的環保和用戶使用要求。除塵灰輸送⑤通過中間灰倉⑩直接排出。在除塵器貯灰段設置蒸汽伴熱裝置⑥，以防止發生均壓煤氣經歷降溫降壓，煤氣水分析出，使除塵器中煤氣灰結塊無法排出現象。

邯鋼1#2#高爐新增的高爐均壓煤氣回收系統中的回收閥與高爐爐頂料罐上下密封閥程序上連鎖，當高爐料罐內的物料排空，上下密封閥、料流閥處于完全關閉狀態時，對應的新增均壓煤氣回收閥開啟。開啟時間根據工況進行設定，當高壓段均壓煤氣回收完畢后，新煤氣增回收閥關閉，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原來均壓放散閥進行放散，當料罐內壓力降為大氣壓后，料罐上密封閥開啟進入下一個裝料循環。同時，邯鋼將1#2#高爐煤氣回收系統從結構上和程序上都設計為一個獨立系統，高爐爐頂原有均排壓系統未做變動， 當高爐均壓煤氣回收系統出現故障時，通過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中，不影響高爐正常生產。

4 均壓煤氣回收系統的經濟、環保和社會效益

邯鋼邯寶煉鐵廠1#2#高爐爐頂料罐容積約為80m3，旋風除塵器和管道容積約20m3，總容積為100m3。每座高爐單個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210～230KPa。在理想狀態下，回收完成后料罐內壓力和煤氣管網壓力平衡，經計算每次可以回收的高爐煤氣量平均為210Nm3。單個3200m3高爐每小時平均放散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，每年一座3200m3高爐回收煤氣量約2147萬Nm3。高爐煤氣按內部成本價0.07元/m3計算，每年一座3200m3回收煤氣效益為150萬元，兩座3200m3高爐回收煤氣年直接效益為300萬元。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生的環境效益如下：按照每10萬Nm3均壓煤氣可回收1t煤氣灰計算，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換因子8.48t CO2/萬m3計算，每年邯鋼1#2#高爐可減少碳排放量約36413t，環境和社會效益更加巨大。

5 結束語

在全國嚴峻的環保形勢下，高爐爐頂料罐均壓煤氣回收系統，既有良好的節能效果及經濟效益，同時從根本上解決了高爐生產過程中均壓煤氣和煤氣灰對空排放的污染根本問題，具有重要的環保和推廣意義。邯鋼身處京津冀一體化區域，面對嚴峻的環保形勢，只有不斷的提升自身環保裝備水平，堅持走綠色發展之路才能更好地發展下去。

參考文獻：

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