高爐均壓煤氣回收技術的應用

張迎偉

【摘 要】在環境保護要求日益提高的今天，回收高爐爐頂均壓煤氣是解決有毒氣體和粉塵污染，回收能源行之有效的措施，對發展循環經濟有著深遠的意義。本文主要介紹了回收爐頂均壓煤氣的工藝流程、操作方式，并對回收爐頂均壓煤氣產生的經濟效益和環保意義等進行了簡單分析。均壓煤氣是靠壓力差進行回收進入凈煤氣管網的，由于采用了緩沖罐，減少了壓力周期性的波動。

【關鍵詞】高爐均壓煤氣 回收 經濟效益

1 概述

所謂的低碳經濟，是以低能耗、低排放、低污染、高效益為特征的新的發展模式，其核心內容包括：低碳產品、低碳技術、低碳能源或無碳能源的開發和利用。

回收爐頂均壓煤氣正是低能耗、低排放、低污染、高效益為特征的新的發展模式，其核心內容包括：低碳產品爐頂均壓煤氣的自然及強制回收裝置及新工藝的開發和利用。

2 工藝流程

爐頂均壓煤氣回收流程，其特征在于用緩沖罐進行自然回收，然后用氮氣充壓進行強制回收的高爐爐頂均壓煤氣回收流程。

自然回收部分是在現有干式布袋除塵器的基礎上增設2個箱體，一個空箱體作為緩沖罐，另一個為布袋過濾器，以及相應的煤氣回收閥和止回閥等。自然回收過程是當高爐裝料系統進入料罐裝料程序后，開啟均壓煤氣回收裝置煤氣的回收閥和止回閥，從料罐排出的均壓煤氣首先經回收閥進入緩沖罐， 然后再經過過濾器除塵和止回閥后進入凈煤氣管網。自然回收過程所需的時間根據不同高爐的具體工況條件、緩沖罐的容積以及設定的參數，通過高壓氣體臨界狀態和亞臨界狀態流出公式進行計算。

強制回收裝置包括蝶閥、減壓閥、氮氣切斷閥、止回閥等控制閥組。強制回收過程是當緩沖罐的壓力達到設定值后，從氮氣罐引出的氮氣經過蝶閥、減壓閥、氮氣切斷閥、止回閥進入料罐，并將料罐中的剩余均壓煤氣趕入自然回收裝置進一步回收，當料罐中的均壓煤氣被趕完后，切斷回收系統，按照高爐裝料程序將料罐中的氮氣經均壓煤氣放散裝置進行放散。充氮氣所需時間通過高壓氣體亞臨界狀態流出公式進行計算。

自然回收和強制回收的時間應小于裝料系統所允許的時間。

3 高爐爐頂均壓煤氣回收環新流程的操作有如下方式

（1）均壓煤氣全回收操作方式：當高爐裝料系統進入料罐裝料程序后，開啟均壓煤氣回收裝置，從料罐排出的均壓煤氣首先進入緩沖罐，再經過過濾器除塵后進入凈煤氣管網。當緩沖罐的壓力達到設定值后，向料罐充入氮氣，將料罐中的剩余均壓煤氣趕入管網，當氮氣充滿料罐時，切斷回收系統。然后，按照高爐裝料程序將料罐中的氮氣進行放散。

該方式可以將無料鐘料罐內的均壓煤氣幾乎全部，避免均壓煤氣排入大氣，但所需時間稍長；

（2）均壓煤氣半回收操作方式：當高爐裝料系統進入料罐裝料程序后，開啟均壓煤氣回收裝置，從料罐排出的均壓煤氣首先進入緩沖罐，再經過過濾器除塵后進入凈煤氣管網，當緩沖罐的壓力達到設定值后，切斷回收系統。然后，按照高爐裝料程序將料罐中的煤氣進行放散。

該方式所需的操作時間較短，但無料鐘料罐內的均壓煤氣僅能回收大部分，尚有少部分均壓煤氣排入大氣；

（3）均壓煤氣不回收操作方式：當均壓煤氣自然回收和強制回收裝置出現故障進行維修時，切斷回收系統，無料鐘料罐內的均壓煤氣全部直接由均壓煤氣放散裝置進行放散。

4環保

高爐生產所必需的爐頂均壓煤氣每次裝料前都被放散到大氣中。這些煤氣放散到大氣中有三害：①CO含量大，毒性大，嚴重惡化大氣質量；②排放的噪音大，晝夜擾民；③粉塵含量高，長期污染大氣環境。隨著節能減排要求的提高，更加有效地回收采用干法布袋除塵高爐的爐頂均壓煤氣已經成為一個亟待解決的問題。

5經濟效益

均壓煤氣回收是一項新的節能和環保綜合治理的措施。把爐頂均壓用過的煤氣經過凈化后，把這部分煤氣回收到低壓凈煤氣總管中去。均壓煤氣回收量取決于爐頂料罐的容積、裝料頻率和爐頂壓力的大小幾個因素。

以1000m3級高爐參數為例：料罐容積為24m3的密封貯料倉，用干式布袋除塵后的煤氣一次均壓。料罐每天要排放均壓煤氣320～420次。每次均壓用高爐煤氣量：14.94Nm3/次。；每日均壓煤氣量（按每小時均壓18次計算）6453.5Nm3；理論上強制回收的煤氣回收量是100%，考慮到泄露等因素計算均壓煤氣的回收量是99%。則均壓煤氣的日回收量是每日均壓煤氣量*99%是6389 Nm3。以年工作日350 天計算，每年多回收高爐煤氣量：223.6萬N.m3。

（1）按煤氣費用0.15 元/Nm3計算：年平均回收費用33.54萬元。1000m3級高爐爐頂均壓煤氣回收系統的投資估算為33萬元。年增加收益33.54萬元，投資回收期一年。

（2）均壓放散的煤氣含塵量：按6g/Nm3計，每天可減少排放到大氣中的灰量為：6389 Nm3*6/1000=38.33kg/d。

（3）每天320～420次均壓煤氣排放時產生的100分貝的噪音，大大減少。

由于自然回收的均壓煤氣的壓力已到0.03MPa已接近凈煤氣總管壓力，對于凈煤氣總管的沖擊是不大的。既可以在新設計的高爐中使用，還可以在現有投產高爐上增設均壓煤氣回收系統。

6結語

均壓煤氣回收裝置不占用爐頂有效的空間及增加爐頂框架的荷載，結構簡單、易于布置、安全性高；同時，除塵效果好、回收煤氣干凈，直接進入煤氣管網，對煤氣管網污染小，并且幾乎沒有壓力波動的影響，可以最大限度減少有毒氣體的排放，做到真正的環保。

該工藝裝置是在能源緊缺和強調環境保護的今天，避免有毒氣體向大氣排放、回收能源、改善環境的行之有效的措施。它將徹底解決采用干式布袋除塵器的高爐爐頂均壓煤氣回收難的問題。

參考文獻：

[1]鄒忠平.寶鋼3號高爐爐頂均壓煤氣回收系統設計.煉鐵技術，1994（6）.