高爐料罐均壓放散煤氣凈化與回收工藝研究*

孫雅平，徐海芳，李建偉，趙建宇

（1唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山063000；2津西鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 唐山064300）

1 前言

高爐爐頂料罐均壓主要有兩種常用的介質(zhì):煤氣和氮?dú)?，目前大多?shù)鋼鐵廠均采用凈煤氣作為均壓介質(zhì)。河北津西鋼鐵有限公司二煉鐵廠1 280 m3高爐為并罐爐頂，均壓介質(zhì)采用高壓凈煤氣，左右料罐設(shè)有兩套均排壓系統(tǒng)，分別為一次均壓和二次均壓系統(tǒng)，介質(zhì)分別用凈煤氣和氮?dú)?，正常生產(chǎn)采用凈煤氣均壓，氮?dú)鈧溆茫鶋汗苈飞显O(shè)有排壓管道。

高爐在每次裝料前都必須對料罐進(jìn)行充壓操作，使料罐內(nèi)壓力和爐內(nèi)壓力平衡，下密封閥方可開啟，物料通過旋轉(zhuǎn)溜槽進(jìn)行布料。布料結(jié)束后關(guān)閉下密封閥，通過均壓放散閥將料罐內(nèi)煤氣直接對空放散，當(dāng)料罐變?yōu)槌汉?，上密封閥方開啟，將爐料裝入料罐內(nèi)。

每座高爐的料罐均壓煤氣每天對空排放300次左右，沒經(jīng)過處理的高爐煤氣中除含有較大直徑顆粒的粉塵，還含有大量的CO和少量的H2、CH4等有毒可燃混合氣體［1］，都隨著放散煤氣直接排入了大氣中，既對環(huán)境造成污染，又浪費(fèi)了能源，因此凈化回收高爐爐頂均壓放散煤氣具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義［2］。

2 技術(shù)改造方案

針對高爐均壓放散煤氣工藝流程，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)考察和論證，最后制定改造工藝方案，如圖1所示。作為高爐爐頂料罐均壓放散煤氣的過濾回收工藝及裝置，兩套均排壓系統(tǒng)各新增加1支煤氣回收管道，從料罐出口放散管道將煤氣引出后合并一路總管，均壓放散粗煤氣進(jìn)入布袋除塵器備用箱體，高爐干法除塵系統(tǒng)總共12個箱體，日常使用9個箱體，3個箱體備用，利用其中一個備用箱體作為均壓放散煤氣凈化使用。利用料罐和布袋除塵器存在壓差，實(shí)現(xiàn)除塵箱體布袋對含塵煤氣過濾［3］，達(dá)到煤氣回收利用的目的，過濾后的煤氣進(jìn)入低壓凈煤氣管網(wǎng)進(jìn)行回收。充分考慮整個工藝系統(tǒng)煤氣回收安全性，在回收主管道上設(shè)有逆止閥。為保證煤氣回收不影響高爐生產(chǎn)布料需要，設(shè)定料罐壓力與煤氣總管煤氣壓力差作為回收依據(jù)，采用自動控制系統(tǒng)。

3 技術(shù)改造效益及效果

3.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)跟蹤統(tǒng)計，高爐在正常生產(chǎn)情況下，津西7#高爐日回收煤氣10 785 m3，8#高爐日回收煤氣8 458 m3，9#高爐日回收煤氣8 844 m3，3個高爐平均日回收煤氣9 361 m3，按煤氣0.09元/m3計算，全年節(jié)約31.6萬元，3座高爐每年可節(jié)約94.8萬元。

3.2 環(huán)保效益

該項(xiàng)目屬于環(huán)保項(xiàng)目，可有效減少碳排放和煤氣灰排放，具有可觀的環(huán)境效益。

1）由于該系統(tǒng)煤氣不經(jīng)過重力除塵器直接進(jìn)入布袋箱體，荒煤氣中含有灰塵濃度約20～30 g/m3，從氣體直接排放到爐頂煤氣回收利用，可年減少灰塵排放量約102.5 t（回收煤氣含灰8 g/Nm3）。

2）3座高爐每年可減少碳排放量1 430 t（高爐煤氣折標(biāo)煤系數(shù)0.12，標(biāo)煤折碳排放系數(shù)0.85，煤氣灰中含碳20%）。

3）爐頂噪音基本消除。

3.3 投資回收期

每座高爐料罐均壓放散煤氣凈化回收裝置總投資為85萬元，3套總投資195萬元，3座高爐料罐均壓放散煤氣凈化回收裝置每年回收煤氣創(chuàng)效151萬元，同時可回收煤氣灰111 t左右，其價格按200元/t計，年可創(chuàng)效2.2萬元，所以回收期為1.27 a。

圖1 改造后工藝流程

3.4 改造后達(dá)到的效果

1）現(xiàn)有爐頂作業(yè)率為6.5批料/h，具有足夠的回收時間，料罐有效容積55 m3，煤氣管網(wǎng)壓力在10 kPa以下，具有較好的煤氣回收工藝使用條件。

2）滿足管網(wǎng)對煤氣凈化要求，凈煤氣含塵量＜5 mg/Nm3。

3）回收均壓煤氣80%以上。

4 結(jié) 語

對于已投產(chǎn)使用的高爐進(jìn)行簡單地改造，利用高爐煤氣干法布袋除塵系統(tǒng)富余的箱體，回收、凈化料罐對空放散的高壓煤氣，既有利于減少噪聲和大氣污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又能回收煤氣從而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。通過研究，完善工藝流程，積累經(jīng)驗(yàn)，以有利于該技術(shù)在高爐上的應(yīng)用推廣。