王曉婷¹   郭喜明²

(1.山西新泰鋼鐵有限公司  山西介休032000；

2.阜新達誠科技有限公司  遼寧阜新123000)

摘要：本文介紹了高爐料罐均壓煤氣濕式全回收工藝，重點介紹了山西新泰鋼鐵集團有限公司4^#（1250m³）高爐、安徽省貴航特鋼有限公司2^#（1080m³）高爐、蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#（1280m³）高爐和山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#（1580m³）高爐應用高爐料罐均壓煤氣濕式全回收技術生產(chǎn)實績。

關鍵詞：高爐；料罐均壓煤氣；濕式全回收；節(jié)能環(huán)保

0  引言

當前，國內(nèi)外料罐均壓煤氣回收工藝從除塵方式可分為干式布袋除塵回收工藝和濕式除塵回收工藝，從回收率可分為部分回收工藝和全回收工藝。隨著鋼鐵企業(yè)環(huán)境治理工作和挖潛增效工作的深入開展，高爐料罐均壓煤氣回收是企業(yè)環(huán)保必須治理之項目，尤其是全回收是最終必然選擇，各企業(yè)應結(jié)合自身基礎條件選擇濕式除塵全回收工藝或干式布袋全回收工藝，但為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，濕式除塵全回收工藝是較理想的工藝路線。

阜新達誠科技術有限公司在高爐料罐均壓煤氣回收，尤其是濕式除塵全回收技術領域是國內(nèi)一流水準，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，且具有多個應用實績和在建工程。是鋼鐵企業(yè)料罐均壓煤氣回收的首選單位。

阜新達誠科技術有限公司研發(fā)的“一種高爐料罐均壓煤氣濕法除塵回收裝置”，于2020年8月19日在山西新泰煉鐵廠4^#（1250m³）高爐投用，于2021年3月16日在安徽省貴航特鋼有限公司2^#（1080m³）高爐投用，于2021年4月28日在蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#（1280m³）高爐投用，于2021年5月9日在山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#（1580m³）高爐投用。投用后都實現(xiàn)了料罐均壓煤氣全回收，消除了傳統(tǒng)高爐料罐均壓煤氣回收技術最后必須排放料罐殘存煤氣“冒煙”的問題，同時克服了料罐均壓煤氣溫度低于露點時布袋除塵器無法正常工作的問題。通過生產(chǎn)實踐證明，本料罐均壓煤氣濕式全回收技術的凈煤氣含塵量在5.0mg/Nm³以內(nèi)、料罐均壓煤氣總回收時間（含閥門開閉時間）縮短到13S以內(nèi)，回收結(jié)束后料罐壓力為零，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的預期效果。

1  高爐料罐均壓煤氣濕式全回收工藝簡介

1.1國內(nèi)外現(xiàn)狀

國外在上世紀七八十年代，前蘇聯(lián)、日本等國即有對均壓放散工藝優(yōu)化的嘗試，并投入工業(yè)生產(chǎn)^[1]。其中由日本石川島播磨重工業(yè)公司研制成功，在鹿島廠1^#高爐投人使用的均壓回收設備，更是獲得了日本1980年節(jié)能設備優(yōu)秀項目獎^[2]。國內(nèi)在上世紀九十年代,當時的重慶鋼鐵設計院公開了一種利用引射器、文氏管除塵器和脫水器構(gòu)成的濕法煤氣回收系統(tǒng)的專利^[3]，但未見其工業(yè)運行報道。

近年來，公開報道的資料大部分介紹的為“自然回收”應用實績或提出了全回收設想。比如論文《承鋼2500m³高爐熱平衡測算與節(jié)能探討》^[4]和論文《高爐料罐均壓放散煤氣凈化回收技術研究》^[5]都介紹了“自然回收”應用實績，論文《綠色高爐煉鐵技術發(fā)展方向》提出應當進行全回收^[6]，沒有指出怎么實現(xiàn)全回收。

針對以上問題，業(yè)內(nèi)研究人員進行了理論研究，提出了氣囊法、引射法和氣體替換法等新的料罐均壓煤氣回收的方法^[2]，并對以上3種方法進行了比較，但也未見其工業(yè)運行報道。

1.2阜新達誠科技有限公司技術簡介

我們設計了一種高爐料罐均壓煤氣濕法除塵回收裝置，這種裝置解決了高爐料罐均壓煤氣排壓時向外放散煤氣的問題，同時也解決了布袋除塵器當煤氣溫度低于露點時便無法正常工作的問題。

一種高爐料罐均壓煤氣濕法除塵回收裝置，包含高爐料罐和煤氣管網(wǎng)，在二者之間連接著荒煤氣管道、噴射器、彎管道和與凈煤氣管道相連的脫水器。其中在噴射器的上方設有噴射用高壓凈煤氣管，噴射用高壓凈煤氣管的下部伸入于噴射器內(nèi)，其端部設有給水口。

工作原理及工作過程如下：

高爐料罐均壓前，開高壓凈煤氣閥，其給水口有噴出水，來自噴射用高壓凈煤氣管內(nèi)的高流速凈煤氣將水霧化成小水滴。均壓時，開均壓閥，則高爐料罐內(nèi)的煤氣在自身壓力的作用下通過荒煤氣管道、噴射器、彎管道，這期間，煤氣的粉塵顆粒被小水滴粘附，在經(jīng)過脫水器時，含塵小水滴被脫除而形成污水進入脫水器的下部，其煤氣得以凈化而經(jīng)凈煤氣管道進入煤氣管網(wǎng)。噴射器因有來自噴射用高壓凈煤氣管內(nèi)的高流速凈煤氣而產(chǎn)生抽力，在抽力的作用下荒煤氣管道的壓力降低，當高爐料罐內(nèi)煤氣壓力達到設定值時，關閉均壓閥和高壓凈煤氣閥，給水口停止出水，高爐料罐內(nèi)的煤氣回收完畢。圖1為高爐料罐均壓煤氣濕式全回收裝置的工藝流程意圖。

1、高爐料罐；2均壓閥；3荒煤氣管道；4、噴射器；5、彎管道；6、脫水器；7、凈煤氣管道；8、煤氣管網(wǎng)；9、除塵水循環(huán)利用裝置；10給水管；11、高壓凈煤氣管；12、高壓凈煤氣閥；13、噴射用高壓凈煤氣管；14、給水口；15壓水用高壓凈煤氣管。

圖1  高爐料罐均壓煤氣濕式全回收裝置工藝流程圖

Fig. 1  Process flow chart of wet full recovery device for pressure equalizing gas of blast furnace charging tank

除塵水循環(huán)利用裝置工作原理：

第一步，給給水罐裝水，當給水罐的水位低于脫水器的水位并且高壓凈煤氣閥處于關閉狀態(tài)時，由于逆止閥的流通方向是從脫水器至給水罐，故脫水器里的水在水位差的作用下通過旁通管進入給水罐。

第二步，使給水罐供水，其過程是，開高壓凈煤氣閥，高壓凈煤氣通過壓水用高壓凈煤氣管進入給水罐上部，將水壓出給水罐，經(jīng)給水管從給水口流出；由于逆止閥的流通方向是從脫水器至給水罐，故給水罐的水不能流回脫水器；關閉高壓凈煤氣閥，則供水結(jié)束裝水開始。

污水中的粉塵顆粒在污泥沉降罐沉降成污泥，當污泥達到一定量時進行排泥操作。當脫水器的水位降低到設定值時進行補水操作。圖2為除塵水循環(huán)利用裝置工藝流程圖。

91、旁通管；92、逆止閥；93、給水罐；94、污水閥94；95、污泥沉降罐；96、污泥閥；97、補水閥。

圖2 除塵水循環(huán)利用裝置工藝流程圖

Fig. 2  Process flow chart of dedusting water recycling device

2  高爐料罐均壓煤氣濕式全回收技術應用實績

山西新泰鋼鐵、安徽省貴航特鋼、蕪湖新興鑄管和山西晉鋼的煉鐵廠技術人員根據(jù)自身高爐特點，本著技術領先、工藝成熟可靠的原則，在高爐料罐均壓煤氣回收在線技改項目上引進了阜新達誠科技有限公司的“一種高爐料罐均壓煤氣濕法除塵回收裝置”。該裝置于2020年8月19日在山西新泰煉鐵廠4^#（1250m³）高爐投用，于2021年3月16日在安徽省貴航特鋼有限公司2^#（1080m³）高爐投用，于2021年4月28日在蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#（1280m³）高爐投用，于2021年5月9日在山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#（1580m³）高爐投用。投用后都實現(xiàn)了料罐均壓煤氣全回收，消除了傳統(tǒng)高爐料罐均壓煤氣回收技術最后必須排放料罐殘存煤氣“冒煙”的問題，同時克服了料罐均壓煤氣溫度低于露點時布袋除塵器無法正常工作的問題。通過生產(chǎn)實踐證明，本料罐均壓煤氣濕式全回收裝置的凈煤氣含塵量在5.0mg/Nm³以內(nèi)、料罐均壓煤氣總回收時間（含閥門開閉時間）縮短到13S以內(nèi)，回收結(jié)束后料罐壓力為零，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的預期效果。運行畫面如圖3～圖6，技術指標如表1，經(jīng)濟指標如表2。

圖3  山西新泰煉鐵廠4^#（1250m³）高爐運行畫面

Fig. 3  Operation picture of No.4  (1250m³) BF at Shanxi Xintai ironworks

圖4  安徽省貴航特鋼有限公司2^#（1080m³）高爐運行畫面

Fig. 4  Operation picture of No.2( 1080m³) BF in Anhui Guihang Special Steel Co., Ltd

圖5  蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#（1280m³）高爐運行畫面

Fig.5  Operation picture of No.3 (1280m³) BF in Wuhu Xinxing Cast Pipe Co., Ltd

圖6  山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#（1580m³）高爐運行畫面

Fig. 6  Operation picture of No.3 (1580m³) BF in Shanxi Jincheng Fusheng iron and Steel Co., Ltd

圖7  山西新泰煉鐵廠1^#（450m³）高爐運行畫面

Fig. 3  Operation picture of No.1  (450m³) BF at Shanxi Xintai ironworks

表1  技術指標表

Tab.1  Technical index table

XT4^#高爐:山西新泰鋼鐵集團有限公司4^#高爐

GH2^#高爐:安徽省貴航特鋼有限公司2^#高爐

ZG3^#高爐:蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#高爐

JG3^#高爐:山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#高爐

V₁：料罐有效容積，單位m³；

V₂：料罐幾何容積，單位m³；

Q₁：每罐均壓煤氣量，單位Nm³；

Q₂：每罐回收均壓煤氣量，單位Nm³；

η：均壓煤氣回收率，單位%；

Q₃：回收每罐均壓煤氣引射用高壓凈煤氣量，單位Nm³；

M：回收凈煤氣含塵量，單位mg/Nm³；

S：含閥門開閉總回收時間，單位S。

由上表可以看出：回收的料罐均壓凈煤氣含塵量5.0mg/Nm³以內(nèi)，料罐均壓煤氣總回收時間8～13S，回收結(jié)束后料罐壓力0Kpa，達到了預期效果。

表2  經(jīng)濟指標表

Tab. 2  Table of economic indicators

說明：

1）年工作日按360天計；

2）煤氣單價按3N³煤氣發(fā)一度電，每度電按峰、平、谷均價0.57元計，即每回收1N³料罐均壓煤氣價格為0.19元；

3）煤氣含塵量按10g/Nm³；

4）每1萬Nm³高爐煤氣折碳排放量8.48噸。

由上表可以看出：山西新泰鋼鐵集團有限公司4^#高爐年可回收料罐均壓煤氣995萬Nm³，回收煤氣灰99.53t，減少碳排放8449t，年創(chuàng)效189萬元；安徽省貴航特鋼有限公司2^#高爐年可回收料罐均壓煤氣857萬Nm³，回收煤氣灰85.69t，減少碳排放7266t，年創(chuàng)效163萬元；蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#高爐年可回收料罐均壓煤氣1064萬Nm³，回收煤氣灰106.36t，減少碳排放9019t，年創(chuàng)效202萬元；山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#高爐年可回收料罐均壓煤氣937萬Nm³，回收煤氣灰93.73t，減少碳排放7948t，年創(chuàng)效178萬元。

3  結(jié)論

3.1阜新達誠科技有限公司研發(fā)的“一種高爐料罐均壓煤氣濕法除塵回收裝置”。消除了傳統(tǒng)高爐料罐均壓煤氣回收技術最后必須排放料罐殘存煤氣“冒煙”的問題，同時克服了料罐均壓煤氣溫度低于露點時布袋除塵器無法正常工作的問題。

3.2山西新泰煉鐵廠4^#（1250m³）高爐、安徽省貴航特鋼有限公司2^#（1080m³）高爐、蕪湖新興鑄管有限責任公司3^#（1280m³）高爐和山西晉城福盛鋼鐵有限公司3^#（1580m³）高爐的料罐均壓煤氣濕式全回收項目都達到了節(jié)能環(huán)保的預期效果，每座高爐年可回收料罐均壓煤氣約1000萬Nm³，回收煤氣灰約100t，減少碳排放約9000t，年創(chuàng)效約190萬元，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。

參考文獻

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