邯钢3200m3高炉均压煤气回收技术应用与创新

周雪冰 王保虎 姚国栋 于浩平

摘  要：简单介绍邯钢邯宝炼铁厂1#2#高炉的均压煤气回收系统，对原设计对空放散的料罐均压用的半净煤气利用均压煤气回收系统回收净化后进入高炉煤气主管网，对高炉煤气均压煤气回收系统在应用中存在的问题及原因进行分析，并采取相应的措施进行改进与创新，取得了明显效果，满足了生产要求。

关键词：高炉;均压煤气;煤气回收

中图分类号：TF54         文献标志码：A         文章编号：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

近年來在全国严峻的环保形势下，京津冀区域的钢铁企业每到采暖季由于环保原因停产、限产频繁，这与钢铁企业的生产工艺尤其是高炉冶炼工艺是有直接关系的。在目前高炉在生产工艺中，料罐在放料前一般都是先用高压半净煤气进行均压，然而均压后的半净煤气通常是通过旋风除尘器和消音器后直接排入大气，此部分煤气中含有大量CO、CO2和灰尘等有毒有害气体和颗粒物，对周边大气环境尤其是高炉生产区域造成一定程度的污染，同时也浪费了能源。

1 邯钢高炉增加均压煤气回收系统的必要性

近年来京津冀区域雾霾严重，邯郸市环保排名落后，2018年5月邯郸市区范围内大气中CO浓度持续偏高，经过多方排查发现邯钢厂区内CO浓度明显高于市区平均水平，进一步检查发现邯钢高炉周边区域内CO浓度阶段性偏高现象，因此经分析与高炉均压煤气放散有一定关系，在京津冀目前严峻的环保形势下，邯钢及时对邯宝炼铁厂1#2#高炉均压放散煤气进行有效回收利用是一种行之有效地减少煤气和煤气灰对空放散有效途径，而且还可以回收能源降低能耗取得良好的社会和经济效益。

2 高炉均排压系统现状及均压煤气回收改造存在的技术难点

2.1 高炉炉顶均排压系统现状

邯钢1#2#高炉有效容积为3200m3，为并罐炉顶，工艺流程如图1所示：每座高炉炉顶设置有两个料罐，每个料罐设置有一套均排压系统，每套均排压系统配套有旋风除尘器，旋风除尘器上方有一根均压管路和一根排压管路。

高炉在正常生产过程中，每次对料罐进行装料前，需要先对料罐进行充压操作，具体操作如下：在料罐上密封阀、料流阀和下密封阀关闭的条件下，操作一次均压阀开启对料罐进行冲压，使料罐内压力和炉内顶压平衡时，料流阀和下密封阀方可开启，料罐内物料靠重力通过布料溜槽均匀放入炉内。放料结束后料罐料流阀和下密封阀关闭，均压放散阀开启料罐内高压煤气和煤气灰通过旋风除尘器和消音器对空放散，料罐内形成常压后上密封阀方可开启，然后继续进行装料和放料循环，在此生产过程中料罐放散的高压高炉煤气和煤气灰对外部环境造成了污染和能源的浪费。

2.2 高炉料罐均压煤气回收改造存在的技术难点

高炉炉顶料罐的均压煤气为高炉正常生产过程中产生的工艺放散煤气，该煤气的回收原存在以下技术难点：

（1）由于高炉炉顶料罐与煤气管网之间的压力差较大，料罐内放散起始压力约210～230KPa，煤气主管网压力约10KPa。因此随着均压煤气的排出料罐内的压力不断降低，回收煤气的压力和流量随图1高炉均压煤气回收工艺流程图之衰减，呈现不稳定状态，不利于回收。

（2）高炉炉顶料罐均压煤气放散起始压力较大，对布袋除尘器和煤气管网存在冲击，易发生损坏设备造成煤气泄漏事故。

（3）根据邯钢1#2#高炉生产的上料频次，料罐的均压煤气回收时间约为40s，每次间歇10min左右，倘若新增加的煤气系统其回收时间控制不合理或回收过程中出现故障，将导致炉顶设备的排压时间变长或无法排压，直接影响高炉正常生产。

3 增加高炉均压煤气回收系统的改造方案

针对以上改造难点，邯钢1#2#高炉采用如下改造方案，增加整套高炉均压煤气回收系统，该系统必须具有一键退出的功能，大致思路如下：新增高炉均压煤气回收系统由均压煤气回收系统和煤气净化系统两部分组成，均压煤气回收系统位于高炉的炉顶，煤气回收管道沿高炉炉顶框架连接至均压煤气净化系统布袋除尘器入口，均压煤气净化系统设置在高炉旁边的地面上。

3.1 高炉均压煤气回收系统具体方案

邯钢1#2#高炉改造新增加的均压煤气回收系统首先增加DN500mm煤气回收管道分别从高炉1#2#料罐原有的均排压系统的旋风除尘器出口管道上将煤气引出，然后汇合为一根DN500mm管道沿高炉炉顶框架引至地面上的布袋除尘器。因高炉均压煤气回收时间约40s，时间较充裕，布袋除尘器设置为一个箱体，除尘器筒体内径为DN6000mm，每个除尘器内安装384条滤袋，每条滤袋的直径160mm，长度6m，过滤面积1150m2，要求滤袋覆膜防水，除尘器入口管道Φ530mm，出口管道Φ530mm。煤气回收管路设置约80m可以有效减小煤气的瞬间流量，较好地降低高压煤气对回收系统的冲击，其次布袋除尘器既是一个煤气过滤、净化装置，同时一个缓冲罐体，有效避免了回收煤气的压力流量大幅波动，消除高压煤气回收过程中对煤气主管网的冲击，从而达到在较短时间内尽可能稳定的回收均压煤气的目的。料罐均压煤气煤气经过除尘净化后进入入高炉煤气主管网，如图2所示。

3.2 邯钢1#2#高炉增加均压煤气回收系统后的工艺流程

具体工艺流程见图2，均压煤气回收系统工艺控制流程如下：料罐泄压煤气通过均压煤气回收控制阀组③将系统切换至均压煤气回收通道，通过固定该控制阀组的开关时间，对料罐均压煤气进行部分回收（回收率>75%）。料罐内残余煤气（<25%）则通过正常煤气放散通路，经过消音器②直接排空。回收的部分均压煤气经回收管道引至均压煤气回收除尘器④中，经回收除尘器二次精除尘，最后并入公司净煤气管网⑨回收。经处理的煤气粉尘含量可以满足<10mg/m3的环保和用户使用要求。除尘灰输送⑤通过中间灰仓⑩直接排出。在除尘器贮灰段设置蒸汽伴热装置⑥，以防止发生均压煤气经历降温降压，煤气水分析出，使除尘器中煤气灰结块无法排出现象。

邯钢1#2#高炉新增的高炉均压煤气回收系统中的回收阀与高炉炉顶料罐上下密封阀程序上连锁，当高炉料罐内的物料排空，上下密封阀、料流阀处于完全关闭状态时，对应的新增均压煤气回收阀开启。开启时间根据工况进行设定，当高压段均压煤气回收完毕后，新煤气增回收阀关闭，即煤气回收完成，炉顶原有均压放散阀开启，剩余低压段煤气通过原来均压放散阀进行放散，当料罐内压力降为大气压后，料罐上密封阀开启进入下一个装料循环。同时，邯钢将1#2#高炉煤气回收系统从结构上和程序上都设计为一个独立系统，高炉炉顶原有均排压系统未做变动， 当高炉均压煤气回收系统出现故障时，通过主控室电脑操作一键退出，切换到原有高炉料罐煤气均压放散系统中，不影响高炉正常生产。

4 均压煤气回收系统的经济、环保和社会效益

邯钢邯宝炼铁厂1#2#高炉炉顶料罐容积约为80m3，旋风除尘器和管道容积约20m3，总容积为100m3。每座高炉单个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210～230KPa。在理想状态下，回收完成后料罐内压力和煤气管网压力平衡，经计算每次可以回收的高爐煤气量平均为210Nm3。单个3200m3高炉每小时平均放散12次，每天平均放散288次，因此每天一座3200m3高炉可回收煤气约60480Nm3，每年按回收355天计，每年一座3200m3高炉回收煤气量约2147万Nm3。高炉煤气按内部成本价0.07元/m3计算，每年一座3200m3回收煤气效益为150万元，两座3200m3高炉回收煤气年直接效益为300万元。另外，邯钢1#2#高炉每年减少煤气灰和高炉煤气直接排放量产生的环境效益如下：按照每10万Nm3均压煤气可回收1t煤气灰计算，两座3200m3高炉均压煤气灰年回收量约为214t，即每年将减少高炉炉顶粉尘排放约214t，按照高炉煤气碳排放转换因子8.48t CO2/万m3计算，每年邯钢1#2#高炉可减少碳排放量约36413t，环境和社会效益更加巨大。

5 结束语

在全国严峻的环保形势下，高炉炉顶料罐均压煤气回收系统，既有良好的节能效果及经济效益，同时从根本上解决了高炉生产过程中均压煤气和煤气灰对空排放的污染根本问题，具有重要的环保和推广意义。邯钢身处京津冀一体化区域，面对严峻的环保形势，只有不断的提升自身环保装备水平，坚持走绿色发展之路才能更好地发展下去。

参考文献：

[1]陆爱娟.高炉均压煤气回收技术在梅钢应用的探讨[J].上海节能，2016（5）：277-279.

[2]王洪军.高炉炉顶料罐均压放散煤气回收的研究与应用[J].冶金能源，2016，35（06）：40-42.

[3]赵彬.高炉煤气布袋除尘技术的应用研究[D].华北理工大学，2018.