高炉均压煤气回收技术在梅钢应用的探讨

陆爱娟 梅山钢铁能源环保部



高炉均压煤气回收技术在梅钢应用的探讨

陆爱娟 梅山钢铁能源环保部

摘要：高炉均压煤气回收利用既可以节能又减少煤气对空放散产生的污染物排放量，有良好的社会和经济双重效益。本文针对梅钢高炉均排压现状以及改造存在的技术难点，探讨改造工艺，提出了较合理的方案。

关键词：均压煤气；回收；效益

高炉炉顶料罐均压煤气回收利用是一种行之有效的降低能耗的方法，且可以减少煤气对空放散产生的污染物排放量，能够取得良好的社会和经济双重效益。国内一些大型钢企在高炉设计中考虑过采用这项技术，但由于回收均压煤气对煤气管网的冲击较大等原因大都未能实现，鉴于该项技术的良好利用价值，现对梅钢的5号高炉应用此项技术进行探讨。

1 炉顶均排压系统现状及均压煤气回收改造存在的技术难点

（1）高炉炉顶均排压系统现状

梅钢公司炼铁厂5号高炉有效容积为4070m³，为并罐炉顶，设置有两套均排压系统。每套均排压系统均设置有旋风除尘器，旋风除尘器上方有一根均压管路和2根排压管路，其中一根带有消音器的均压管路为常用，另一根不带消音器的为备用管路。

正常生产过程中，每次对炉内装料前，炉顶料罐先对称量料罐进行充压操作，使料罐内压力和炉顶压力平衡，下密封阀方可开启，然后将物料装入炉内。装料结束后将称量料罐内高压煤气对空放散，上密封阀方可开启，将上料罐内物料装入下料罐。现有工艺流程图如图1所示。

（2）均压煤气回收改造存在的技术难点

炉顶均压煤气为高炉正常生产过程中通过均排压调节炉顶称量料罐内压力的介质，该煤气的回收原理是利用料罐与厂区煤气管网之间的压力差引起煤气的流动，从而达到回收煤气的目的，料罐内放散起始压力约230 KPa，减压阀组后煤气管网压力约10 KPa。该项目的改造主要存在以下几个技术难点。

1）料罐与煤气管网之间的压力差较大，并且随着气体的排出料罐压力不断降低，造成回收煤气的压力和流量均不稳定。

2）放散起始压力较大，对布袋除尘器和煤气管网存在冲击。

3）根据高炉生产工艺的要求，所给的煤气回收时间约40 s，间歇10 min左右，如此间歇式循环。均压煤气的回收对炉顶系统的操作会带来一些影响，若回收时间控制不合理，将导致炉顶设备的排压时间变化，影响炉顶设备的装料富裕能力。

图1：炉顶均排压系统工艺流程图

2 均压煤气回收改造工艺方案及流程

综合考虑上述技术难点，探讨采用如下工艺方案，高炉均压煤气回收由煤气回收系统和净化系统两部分组成，煤气回收系统位于高炉炉顶，煤气净化系统设在高炉旁边的地面上。

（1）改造工艺方案

高炉改造新增加的煤气回收系统首先由煤气回收管道分别从两套均排压系统的旋风除尘器出口将煤气引出，然后汇总为一根管路沿高炉煤气下降管引至地面上的布袋除尘器。因高炉煤气回收时间约40 s，时间较充裕，除尘器设置为1个箱体，过滤面积为1 050 m2，风速：0.75 m/min。煤气回收管路在进入布袋除尘器前设置一段管径为DN 300的限流管，延长煤气通过除尘器时间，可以较好地控制回收时间，减小煤气流量。除尘器既是一个煤气过滤、净化装置，同时除尘器箱体较大的容积也是高压煤气的一个缓冲罐体，有效避免了回收煤气的压力流量大幅波动，消除高压煤气对煤气管网的冲击，从而达到在较短时间内尽可能多的回收煤气的目的。煤气经过除尘净化后引入高炉煤气减压阀组后管网。

（2）改造后工艺流程

改造后，新增煤气回收系统中的均排压阀与高炉炉顶料罐下密封阀连锁，当炉顶下料罐内料排空，下密封阀完全关闭后，对应的新增均排压阀开启。开启40 s，新增均排压阀关闭（即煤气回收完成），炉顶原有放散阀开启。当下料罐内压力降为大气压后，上密封阀开启进入下一个装料时序。具体工艺流程见图2。

同时，将该煤气回收设施设计为一个独立系统，高炉炉顶原有均排压系统未做变动，当生产需要不具备煤气回收条件时，停止回收煤气，自动切换到原料罐煤气放散系统。

图2　高炉料罐放散煤气回收工艺流程图

3 均压煤气回收节能量及效益

均排压系统中称量料罐容积约80 m³，旋风除尘器和管道容积约20 m³，总容积100 m³。称量料罐和旋风除尘器在每次充压过程中一起充压，放散起始压力约230 KPa。煤气温度按50℃考虑，计算起始时料罐和旋风除尘器煤气的标态量。

减压阀组后煤气管网压力10 KPa，回收完成后料罐及旋风除尘器内剩余煤气的标态量：

则在理想状态下，回收完成后料罐和煤气管网压力平衡，可以回收的煤气量为二者之差268 Nm³-92 Nm³=176 Nm³。高炉每小时平均放散12次，每天平均放散288次，则每天可回收煤气约50 688 Nm³，每年按回收350 d计，每年回收煤气量约1 775万Nm³，折标煤2 083 t标煤。

高炉煤气按内部成本价0.121元/m³计算，则每年回收煤气节约效益为215万元。

另外，每年减少二氧化碳直接排放量产生的环境效益计算：

式中：高炉煤气燃料低位热值为33 GJ/万Nm³；单位热值含碳量70.8 tC/TJ；碳氧化率99%。

4 结语

高炉炉顶料罐均压煤气回收，既有良好的节能效果及经济效益，同时从根本上解决的降低污染物排放也具有重要的环保意义，将会越来越引起人们的重视，采用均压煤气回收装置的投产无疑会对钢铁企业高炉在可能的条件下设置均压煤气回收设施起到推动作用。

陆爱娟：（1981- ），女，本科，工程师，主要从事能源管理。

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

［作者简介］