高炉炉顶料罐均压放散煤气回收的研究与应用
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冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Vol. 35 No. 6
Nov. 2016
高炉炉顶料罐均压放散煤气回收的研究与应用
王洪军
(河北钢铁股份有限公司唐山分公司）
摘要通过管道系统改造和除尘器设计，实现了对高炉炉顶均压放散煤气的回收，既创造
了经济效益又取得了良好的环境效益。
关键词管道系统除尘器均压放散高炉煤气
Application and study of the even pressure diffusing coal gas
recycling in the blast furnace top charging bucket
Wang Hongjun
(Tangshan Branch, Hebei Iron and Steel Co. , L td.)
Abstract T h e recycling of eve n pressure diffusing in the blast furnace top coal gas has b e e n realized
b y the pipeline system r e m a k e a n d dedusting e q u i p m e n t design, w h i
c h has create
d econo m i c benefits
a n d achieved good environmental benefits.
Keywords dedusting e q u i p m e n t of pipeline system even pressure diffusing blast furnace gas
目前高炉炉顶料罐均压介质常用的主要有氮
气和煤气两种，国内大多数钢铁厂均采用煤气作 为均压介质。唐钢南区3200m3高炉采用高压半 净煤气作为均压介质，为并罐炉顶，设有2套均 排压系统，每套均排压系统均有一根均压管路和 一根排压管路。
高炉正常运行过程中，每次进行炉内装料 前，炉顶料罐都必须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。装料结束后须将称量 料罐内高压煤气对空放散，上密封阀方可开启，将料罐内物料装入高炉。
现利用高炉煤气干法布袋除尘系统富余的二 个箱体，回收、净化料罐对空放散的高压煤气，既可以回收煤气产生经济效益，又能除去高压煤 气放散时带出的灰尘，保护环境。
1技术难点
炉顶均压煤气为高炉正常生产过程中通过均收稿日期:2016 -06 -13
王洪军(1979 -)，高级工程师;063000河北省唐山市。排压调节炉顶称量料罐内压力的介质。该煤气的
回收原理为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230kPa,减压阀组后煤 气管网压力约l〇kPa。该项目的实施主要存在以 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)根据高炉生产工艺的要求，所给的气回收时间较短，回收时间约l〇S(回收时间，直接影响到后续布袋除尘器的过滤面积）；
(3)放散起始压力较大，对布袋除尘器煤气管网存在冲击；
(4)煤气含水量较大。
2详细方案
针对高炉具体情况，综合考虑上述技术难 点，技术人员经过调研、研究和讨论，最终确定
如下工艺方案：改造新增加的少530 x14煤气回
收管道从料罐出口放散管道将煤气引出，在炉顶
一、烟气除尘——高炉煤气干法布袋除尘 高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3级及以下高炉的煤气净化基本上全部采用干式布袋除尘，而1000m3级及以上高炉的煤气净化采用干法布袋除尘技术的较少。 高炉煤气干法布袋除尘技术是钢铁行业重要的综合节能环保技术之一,以其煤气净化质量高、节水、节电、投资省、运行费用低、环境污染小等优点,优于传统的湿法洗涤除尘工艺, 属于环保节能项目，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”（高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电）之首。是国家大力推广的清洁生产技术。 1、工艺流程与设备 1.1系统组成 1 干法除尘由布袋除尘器、卸、输灰装置（包括大灰仓）、荒净煤气管路、阀门及检修设施、综 合管路、自动化检测与控制系统及辅助部分组成。 2 炉顶温度长期偏高的高炉宜在布袋除尘之前增设降温装置，有热管换热器和管式换热器两类， 应优先选用热管式换热器。 1.2过滤面积 1 根据煤气量（含煤气湿分，以下同）和所确定的滤速计算过滤面积 计算公式： V 60Q F = 其中 F ——有效过滤面积 m 2 Q ——煤气流量m 3/h （工况状态） V ——工况滤速 m/min 2 工况流量。 在一定温度和压力下的实际煤气流量称为工况流量。以标准状态流量乘以工况系数即为工况流量。 3工况系数 工况体积（或流量）和标况体积（或流量）之比称为工况系数，用η表示。 计算公式： ()()0 000P P P T t T Q Q ++==η 其中 η——工况系数 Q 0——标准状态煤气流量m 3/h Q ——工况状态煤气流量m 3/h T 0——标准状态0℃时的绝对温度273K t —— 布袋除尘的煤气温度℃ P —— 煤气压力（表压）MPa P 0——标准状态一个工程大气压，为0.1 MPa
高炉均压煤气回收探讨 王彦军 （中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆400013） 【摘要】回收高炉均压煤气具有重要的环保意义和可观的经济效益。主要介绍了湿法煤气清洗和干法布袋除尘回收均压煤气的工艺流程、技术特点，并对这两种回收工艺的一些关键技术问题进行了分析探讨，提出了解决问题的途径。 【关键词】均压煤气；回收；减排；湿法煤气清洗；干法布袋除尘 1前言 近年来，随着低碳经济的全球化趋势和日益严峻的气候问题逐渐引起人们的高度关注，我国相继提出了建设低碳、清洁、高效型企业和资源节约、环境友好型企业的要求。在冶金行业中，高炉炼铁所需的能耗和产生的污染在整个钢铁工序中占有很大的比重，是节能减排措施的重要推进对象。现在，针对高炉系统节能减排的研究已经取得了较大进展，如高炉均压煤气回收、热风炉废气余热回收、环保水渣处理等环保措施的成功应用，不仅为企业和社会带来了良好的环保效应，也给企业带来了可观的经济效益。 2回收均压煤气的意义 高炉冶炼生产过程中，炉顶料罐内的均压煤气通过旋风除尘器和消音器后，通常都是直接排入大气。由于旋风除尘器只能除去煤气中一部分较大直径颗粒的粉尘，其余的粉尘都随着放散煤气直接排入了大气中，并且高炉煤气为含有大量CO和少量H2、CH4等有毒、可燃物的混合气体，这对大气环境尤其是高炉生产区域造成了严重的污染，同时也白白浪费了这部分煤气能源。另外，均压煤气一般含有较高的水分，通过消音器对空放散时，由于压力突然降低，煤气中的水分容易析出结露，随均压煤气排放的粉尘遇水变湿后常常黏糊、堵塞放散消音器，使其不能正常工作，给高炉的生产维护带来很大困难。 因此，回收这些直接排入大气的均压煤气，具有十分重要的现实意义。以一座4000 m3的高炉为例，年工作日按350天考虑，每天约有12×104m3的均压煤气排出，经过炉顶的旋风除尘器后，均压煤气含尘量仍在10 g/m3左右。经计算，回收这些均压煤气，减少的污染物排放量和产生的经济效益分析如下。 2.1减排量 （1）均压煤气回收率按90%考虑，则日回收量为10.8×104m3，年回收量：10.8×104m3×350天=3780×104m3。即每年将减少高炉炉顶脏煤气排放3780×104m3，这些煤气能源得以回收利用。 （2）煤气灰日回收量约1.08 t，年回收量：1.08t×350天=378 t。即每年将减少高炉炉顶粉尘排放378 t，这将在很大程度上改善高炉区域的操作环境，有利于清洁生产。 （3）高炉煤气标准煤折算系数按0.12 kg/m3（标态）计，年回收均压煤气的折算标准煤量为4536 t。 标准煤碳排放折算系数按0.85计，并且煤气灰含有焦炭粉尘（约5％），年均压煤气回收减少碳排放量：4536 t×0.85+378 t×0.05=3874.5 t。 2.2经济效益 按当前国内钢铁厂普遍的成本核算价格，高炉煤气0.12元/m3，煤气灰200元/t计算，均压煤气回收一年带来的直接经济效益： 高炉煤气：0.12元/m3×3780×104m3＝453.6万元； 煤气灰：200元/t×378 t＝7.6万元； 年总经济效益值：461.2万元。 按投入一套均压煤气回收装置为500余万元考虑，一年多时间即可收回设备投资成本。由此可见，通过回收高炉均压煤气，不但可以有效地减轻尘、气和噪音污染，延长消音器的
高炉煤气几种综合利用方法的比较 摘要：炼铁高炉煤气可以在净化后先安装TRT发电；或在高炉鼓风机末端安装BPRT节电，然后再供本企业中其它用户使用。如有富余煤气可以进行发电或用蒸汽轮机代替大功率电动机直拖高炉鼓风机、制氧空压机等设备运行。本文论述了这四种节能减排措施的优缺点，一次性投资的比较及长期效益的优劣。结论是…… 关键词：高炉煤气、TRT、BPRT、燃气锅炉、发电、汽轮机直拖大功率设备。 钢铁企业中炼铁高炉要产生大量煤气，这些高炉煤气通过重力除尘器、干法或湿法二次除尘后成为净煤气（含尘量一般＜8mg/Nm3）。除高炉自身烧热风炉使用一部分（约煤气总量的45%左右）外，其余55%左右的净煤气经管道输送给钢铁厂其他用户使用。一般用于烧结机；白灰窑；炼钢的再线、离线烤包器、混铁炉；轧钢的加热炉或均热炉；炼铁的烤包器等。 现代化的大中型高炉一般都采用高压炉顶操作手段。煤气压力一般都超过150Kpa，而下游用户使用的煤气压力一般要求在20 Kpa以下。这就需要经过调压阀组调节炉顶煤气压力及下游用户的煤气压力。自从发明了TRT（利用高炉炉顶煤气压力能和潜热能通过透平机带动发电机发电）及BPRT（利用高炉炉顶煤气压力能和潜热能在高炉鼓风机末端同轴安装透平机及增速离合器节电）以后，一般炼铁厂都采用了这两种装置来达到节能之目的。 这两种装置都不减少煤气量，而且都能代替调压阀组的调压作用，炉顶压力的稳定性远远超过调压阀组所能达到的稳定性，更有利于高炉操作。 那么这种两方法哪个更好一些呢？我们分别分析、论述一下： 一、TRT TRT发电功率计算公式如下： k-1 ----- k Q×Cp×Tin×(1-ε )×fd×ηt×ηg N=-----------------------------------------------------------------KW 860 式中：N：发电机功率（KW）
高炉煤气回收利用 摘要：在高炉炼铁生产过程中，要消耗大量的的焦炭，同时产生大量的高炉煤气。如何有效的对这些高炉煤气进行回收利用，不但是减少对环境的污染的需要，而且可以减少钢铁厂生产成本，提高钢铁厂综合竞争力的需要。对于进一步促进我国钢铁工业的持续高效发展也具有重要意义。本文就高炉煤气的回收利用情况进行介绍。 关键词： Abstract: in the ironmaking production process, are very expensive in terms of Coke, generating a large number of blast furnace gas. How effective these blast furnace gas recycling, not only reduce environmental pollution in need, and you can reduce the steel plant production costs, and improve the overall competitiveness of the steel plant. For further promoting China's steel industry of sustainable and efficient development also important. This article will blast furnace gas recycling. Keywords: 1引言： 从1996年我国钢产量突破1亿吨，经过十几年的发展到2009年我国钢产量已经达到5.68亿吨，我国正从钢铁大国走向钢铁强国。但由于我国的废钢资源不足和电能的缺乏，导致我国的炼钢用铁大约有90%是靠长流程的高炉生产的，高炉生产如此多的生铁必然要消耗大量焦炭，从而产生大量的高炉煤气。 现价段我国高炉生产中冶炼每吨生铁大约可以生产1600～3000m3的高炉煤气，其中CO26%～30%，CO20%～25%，H21%～3%，还有少量的CH4等可燃气体，其它的为N2，同时从高炉排出的煤气中含有大量的料粉尘，通过处理可以使尘量降低到10～20mg/m3[1]。经除尘处理后的高炉煤气的发热值大约为3350～3770Kg/m3，是良好的气体燃料。随着高炉冶炼减少的不断提高，高炉煤气中CO 的含量将会不断的降低，但仍然有很高的利用价值。 2高炉煤气的除尘 因为从高炉排出的煤气含有大量的料粉尘不利于煤气的回收利用，所以高炉中的煤气在利用前应进行除尘处理。除尘处理分主要为粗除尘和精除尘，并且除尘方法也有多种，现介绍我国常用除尘方法。 2.1高炉煤气粗除尘。 高炉煤气粗除尘一般采用惯性除尘方法，即利用尘粒的惯性将固体颗粒从气
第一章总则 第一条目的 为充分利用高炉煤气资源，使高炉煤气与液化气掺混后发热值符合使用要求，降低运行成本，掺混煤气安全、稳定输送到厂区煤气管网，确保厂区煤气管网整体压力平稳，实现高炉经济运行的目标，特制订本管理规定 第二条适用范围 本规定适用于大连基地各相关单位 第三条相关文件 《动力管理规定》 名词解释 无 第二章各单位职责 第四条能源处职责 （一）、能源调度中心根据煤气供应情况及时调整各用户煤气使用量、平衡厂区煤气管网压力。 （二）、做好动力厂、炼铁厂液化气掺混及送煤气操作的组织协调工作。 第五条炼铁厂职责 （一）负责组织配置好高炉煤气回收相关操作人员，并明确岗位职责；操作人员熟悉所属区域工艺流程；制定高炉煤气回收炼铁厂安全技术操作规程并按规程执行；检查所属区域相关设备处于良好状态保证具备高炉煤气回收条件。 （二）与动力厂液化气掺混站班组保持密切联系，保证高炉煤气的正常供
应。 （三）、相关设备维护单位，要按责任区域加强对高炉煤气设施的点、巡检，强化日常维护，对煤气设施的重点部位、各种阀门和煤气排水器等涉及人身和设备安全的关键点要明确管理责任人，定时巡检，定时排水并按规定收集。 （四）、做好煤气设施安全管理工作，制定好安全及设备操作规程和应急预案，并对相关人员进行培训和组织进行演练 第六条动力厂职责 （一）动力厂负责高炉煤气和液化气掺混和向厂区煤气主管网输送煤气的操作、控制和调整工作。 （二）、负责组织配置好高炉煤气掺混站和煤气储柜相关操作人员，并明确岗位职责；操作人员熟悉所属区域工艺流程；制定动力厂高炉煤气掺混和煤气储柜安全技术操作规程并按规程执行；检查所属区域相关设备处于良好状态，保证高炉煤气和液化气掺混比例在经济、合理范围内和稳定供应。 （三）、与炼铁厂高炉主控室、布袋除尘控制室保持密切联系，保证高炉煤气的稳定回收。 （四）、相关设备维护单位，要按责任区域做好相关设施的点、巡检，强化日常维护，对煤气柜等系统的重点部位、各种阀门和煤气排水器等涉及人身和设备安全的关键点要明确管理责任人，定时巡检，定时排水并按规定收集。 （五）、动力厂加强高炉煤气柜等系统的设备安全管理工作，制定好安全及设备操作规程和应急预案，并对相关人员进行培训和组织进行演练。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920438813.7 (22)申请日 2019.04.02 (73)专利权人 北京首钢国际工程技术有限公司 地址 100043 北京市石景山区石景山路60 号 专利权人 北京首钢股份有限公司 (72)发明人 闫方兴 银光宇 陈玉敏 耿云梅 李俊青 姚轼 章启夫 曹朝真 杨森 唐安萍 王维乔 侯健 李乃尧 龚卫民 焦月生 赵凯盛 谢双新 张玉宝 何润平 (74)专利代理机构 北京华谊知识产权代理有限 公司 11207 代理人 王普玉 (51)Int.Cl.C21B 5/06(2006.01)C21B 7/22(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称一种回收高炉炉顶均压放散煤气的装置(57)摘要一种回收高炉炉顶均压放散煤气的装置，属于高炉炼铁技术领域。装置包括炉顶料罐、旋风除尘器、消音器、气束推射枪、布袋除尘器、高压氮气罐、一均煤气管道和净煤气管网；煤气回收时，开启煤气回收和旁通阀，炉顶均压煤气经旋风除尘器、气束推射枪和布袋除尘器后并入净煤气管网；当炉顶料罐压力降至一定值后开启推射气阀，气束推射枪开始工作，炉顶均压煤气在一均煤气的推射下，将炉顶料罐内低压残余煤气送入布袋除尘器二次除尘后并入净煤气管网，从而实现炉顶料罐均压放散煤气的回收。优点在于，实现炉顶均压放散煤气的全回收，工艺简单，回收时间短，符合我国钢铁行业节能环保低碳的要 求。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 210103990 U 2020.02.21 C N 210103990 U
M251S高炉煤气用燃气轮机https://www.360docs.net/doc/e018296734.html, 2009-6-8 14:07:15 燃气轮机
燃气轮机本是为燃烧天然气、液化天然气、轻油等清洁燃料而开发研制的透平产品。由于日本能源缺乏，严重依赖进口，为满足日本钢铁公司能源有效利用的需求，上世纪70年代末期开始，三菱重工与新日铁公司合作研制开发高炉煤气用燃气轮机及其联合循环电厂。
2004年初，杭州汽轮机股份有限公司（HTC)着眼于公司的长远发展计划，经过周密的考察和分析，决定与日本三菱公司(MHI)在燃气轮机领域内展开合作，通过引进三菱公司燃气轮机的生产技术，扩大公司产品的覆盖领域，并进入更加高端的透平市场。 通过双方共同努力，HTC于2005年2月与MHI联合拿到了第一个燃机项目——河北邯郸钢铁集团有限公司两台50MW等级的M251S型高炉煤气联合循环装置。 M251S型高炉煤气联合循环发电装置（CCPP），能充分体现资源的高效利用、洁净环保、以及方便提供用户对热电的需求，为钢铁厂的可持续发展提供了坚实的基础。特别在解决高炉煤气大量放散造成的污染问题上，发挥了最理想的解决方式，煤气放散量为零，使钢铁厂副产煤气的利用更加的合理和高效，同时也为钢铁厂提供大量的电能和热能。 M251S型燃气轮机功率11～32MW，联合循环功率15～50MW，高炉煤气流量在15Nm3/h左右。该机型为1961年美国西屋MW251S燃机技术发展而来，燃烧初温在1250℃左右 M251S型高炉煤气联合循环效率大于38%，是常规锅炉发电效率的1.5—2倍，对于钢铁企业而言，CCPP高效利用高炉煤气，且几乎不需要其他燃料助燃，完全达到国家环保要求，符合能源政策，并为节能减排作出贡献。 同时，联合循环装置运行投资回收速度快（3~5年时间），M251S型燃气轮机的CCPP功率为50MW，年发电量可达4亿度，可获总收入近2亿元人民币，投资回收快，给企业带来可观的经济效益。 M251S型高炉煤气联合循环热电装置是国家大力提倡的节能环保项目，也是今后钢铁企业在余热利用方面的主要发展方向。
高炉炉顶均压放散工艺方案优化分析 王小伟，唐恩，范小刚，周强，李菊艳 (中冶南方工程技术有限公司，武汉，430223) 摘要：针对当前高炉炼铁均压放散时，煤气直接对空排放的现状，为了减少煤气排放，降低环境污染，提出了气囊法、引射法和气体替代法等新型炉顶煤气均压放散工艺。以上三种新工艺操作简单，自动化程度高，均能实现煤气的回收利用。但气囊法占地面积大，运行维护成本高，当煤气与通入气囊气体单价比值大于4时，才能获得经济效益；引射法可实现煤气与粉尘的完全回收，具有很好的经济和环保效益，由于需要增加除尘设施和引射器，比较适用于新建高炉；气体替换法可回收绝大部分煤气，却无法避免粉尘的排放，但与传统均压放散工艺相比，仍能获得巨大的经济和环保效益，且固定投资少，操作灵活，不仅适用于新建高炉，也适用于现有高炉。 关键词：均压放散；气囊法；引射法；气体替换法 引言 目前，世界范围内的料罐均压放散工艺基本均采用传统的均压放散技术，即采用半净煤气或净煤气一次均压，氮气二次均压，放散时含粉尘的荒煤气直接对空排放。平均吨铁的荒煤气放散量约为7—9Nm3／tFe，粉尘量为280～400g／tFe。按照我国目前年产铁水6亿吨计算，年煤气排放量高达42～54亿m3，粉尘排放量达16．8～24万吨，除了对环境产生巨大的污染外，还造成大量的资源浪费，是一笔巨大的经济损失，不符合我国钢铁行业节能减排，发展低碳经济的要求。 因此，若能开发出一种新的均压放散技术，杜绝均压放散煤气直接对空放散，既能减轻环境污染，有利于建立环境友好型钢厂，又能回收大量的煤气资源，获得良好的经济效益，具有广阔的市场前景。 2 国内外研究现状 在上世纪七八十年代，前苏联、日本等国即有对均压放散工艺优化的尝试，并投入工业生产[1]。其中，由日本石川岛播磨重工业公司研制成功，在鹿岛厂1号高炉投入使用的均压回收设备，更是获得了日本1980年节能设备优秀项目奖。在国内，上世纪九十年代，当时的重庆钢铁设计院公开了一种利用引射器、文氏管除尘器和脱水器构成的湿法煤气回收系统的专利[2]，鞍山亨通高炉设备工程技术有限公司2010年也公开了一种利用布袋除尘器净化炉顶煤气并回收进入净煤气管网的专利方法[3]。以上国内外各方法虽有不同，但核心思想均为通过一定的方式，将炉顶料罐内的煤气引入净煤气管网，实现煤气的回收。然而，由于各方法均存在一定的缺陷，有的直接将炉顶煤气排入净煤气管网对净煤气造成污染，有的仅局限于湿法除尘，有的无法实现煤气短时间内有效回收，最终均没有推广使用。 本文针对已知各技术存在的特点，提出了气囊法、引射法和气体替换法，对高炉炉顶称量料罐放散的煤气进行有效回收，实现节能减排的目标。 3 方案分析 3．1 气囊法 3．1．1 方案介绍 气囊法是通过将称量料罐内的煤气排入一个钢制密封罐内，达到煤气回收与循环利用之目的，其工艺示意图如图1所示。密封罐内有一个气囊装置，均压时，打开氮气切断阀和均压放散阀，通过氮气罐向密封气囊内输送高压氮气，使密封气囊膨胀，将密封罐内的均压煤气压入炉顶称量料罐，当料罐内压力与高炉内压力一致时，均压完毕。放散时，打开均压放散阀和氮气放散阀，气囊内的氮气通过氮气放散阀排入大气，气囊体积收缩，称量料罐内放散的煤气进入密封罐内，当料罐内的煤气放散至常压时，放散完毕。紧急状况下，可打开事故放散阀，放散煤气。充入密封气囊的气体也可使用不对密封罐造成安全隐患的其它气体。
40 冶金能源 ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY Vol. 35 No. 6 Nov. 2016 高炉炉顶料罐均压放散煤气回收的研究与应用 王洪军 (河北钢铁股份有限公司唐山分公司） 摘要通过管道系统改造和除尘器设计，实现了对高炉炉顶均压放散煤气的回收，既创造 了经济效益又取得了良好的环境效益。 关键词管道系统除尘器均压放散高炉煤气 Application and study of the even pressure diffusing coal gas recycling in the blast furnace top charging bucket Wang Hongjun (Tangshan Branch, Hebei Iron and Steel Co. , L td.) Abstract T h e recycling of eve n pressure diffusing in the blast furnace top coal gas has b e e n realized b y the pipeline system r e m a k e a n d dedusting e q u i p m e n t design, w h i c h has create d econo m i c benefits a n d achieved good environmental benefits. Keywords dedusting e q u i p m e n t of pipeline system even pressure diffusing blast furnace gas 目前高炉炉顶料罐均压介质常用的主要有氮 气和煤气两种，国内大多数钢铁厂均采用煤气作 为均压介质。唐钢南区3200m3高炉采用高压半 净煤气作为均压介质，为并罐炉顶，设有2套均 排压系统，每套均排压系统均有一根均压管路和 一根排压管路。 高炉正常运行过程中，每次进行炉内装料 前，炉顶料罐都必须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。装料结束后须将称量 料罐内高压煤气对空放散，上密封阀方可开启，将料罐内物料装入高炉。 现利用高炉煤气干法布袋除尘系统富余的二 个箱体，回收、净化料罐对空放散的高压煤气，既可以回收煤气产生经济效益，又能除去高压煤 气放散时带出的灰尘，保护环境。 1技术难点 炉顶均压煤气为高炉正常生产过程中通过均收稿日期:2016 -06 -13 王洪军(1979 -)，高级工程师;063000河北省唐山市。排压调节炉顶称量料罐内压力的介质。该煤气的 回收原理为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230kPa,减压阀组后煤 气管网压力约l〇kPa。该项目的实施主要存在以 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)根据高炉生产工艺的要求，所给的气回收时间较短，回收时间约l〇S(回收时间，直接影响到后续布袋除尘器的过滤面积）； (3)放散起始压力较大，对布袋除尘器煤气管网存在冲击； (4)煤气含水量较大。 2详细方案 针对高炉具体情况，综合考虑上述技术难 点，技术人员经过调研、研究和讨论，最终确定 如下工艺方案：改造新增加的少530 x14煤气回 收管道从料罐出口放散管道将煤气引出，在炉顶
高炉煤气资源现状、回收利用及其技术发展概况 1 前言 高炉煤气是钢铁工业中的高炉炼铁过程中副产的一种可燃气体。高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是高炉炼铁的化学过程。铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。 高炉煤气的主要成分为：CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%，55 %，热值仅为3500kJ/m3左右。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。高炉煤气中的CO2、N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。 高炉煤气中存在大量的CO2、N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。 在钢铁工业用能结构中，煤炭约占70%左右，在煤炭的热能转换中有65.88%是以焦炭和煤粉形式参与冶炼生产的，另有34.12%的热能是以可燃气体（包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气）形式出现。可燃气体的热能数值大，合理、科学，充分地利用对钢铁工业节能工作具有积极的作用。与转炉煤气、焦炉煤气相比，高炉煤气热值低，应用范围小，许多钢铁厂还没有充分利用，甚至大量放散，既浪费了能源，又污染了环境。 我国是钢铁生产大国，高炉煤气年产生量达7000亿m3左右。虽然，目前我国大型钢铁企业高炉煤气回收利用率可达92%以上，但许多中小型钢铁厂对高炉煤气的回收和利用未引起足够的重视，全国仍有10%左右的高炉煤气被直接排空或放散燃烧，这一方面，由于高炉煤气中含有大量一氧化碳和其它有害化学物质，严重污染了环境，另一方面，也造成了能源的巨大浪费。 2 高炉煤气资源情况 高炉煤气的产生量约为高炉鼓风风量的1.2～1.40倍。冶炼1吨生铁可产生高炉煤气1500～2000Nm3左右。高炉煤气发生量主要与鼓风量有关，与富氧和冶炼生铁品种也有关系，喷吹煤粉和烧结矿中的残碳量也会对高炉煤气的产生量有较大影响。高炉煤气的典型组成见表1。
焦炉煤气 焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（%~3%)、氧气%~%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。 概述 焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17~19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。 构成 焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为~Nm3，运动粘度为25×10`(-6)m2/s。根据焦炉本体和鼓冷系统流程图,从焦炉出来的荒煤气进入之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘,焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用，焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温，此时，残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去，然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。为了不影响以后的煤气精制的操作，例如硫铵带色、脱硫液老化等，使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气
高炉煤气的回收利用与平衡 就我国目前的能源构成而言，煤气是钢铁联合企业最重要的气体燃料，而高炉煤气在气体燃料中占相当大的比重。天钢2012年全年共消耗气体燃料88.0483万t标准煤，而仅高炉煤气就消耗了71.5363万t标准煤，占气体燃料总耗量达81.25%。高炉煤气是企业的副产煤气，由于其使用量大、用户停产波及面广等特点，使得高炉煤气用气紧张时，只能直接或间接的通过缓冲用户来消耗大量天然气等外购气源的方式来维持生产。在钢铁行业进入微利时代，能源消费成为各企业降低生产成本的有效突破口，因此，高炉煤气的供需平衡是生产稳定的基础，煤气资源的合理有效利用对公司的能源效益有着重要的影响。 1高炉煤气的性质 高炉是冶金生产中燃料的巨大消费者，高炉燃料的热量约有60%转移到高炉煤气中。在高炉内，由风口吹入的热风使焦炭燃烧，生成大量的一氧化碳，鼓风所带入的水蒸气与焦炭发生反应生成氢气和一氧化碳。由于铁、锰、硅、磷等氧化物直接还原生成一部分一氧化碳，因而煤气在由下向上沿着料柱间隙上升的过程中，其一氧化碳量也逐渐增加。 同时，部分碳酸盐分解放出的二氧化碳与碳作用生成一氧化碳。在软化半融区上部及块状区，铁矿石还原消耗部分一氧化碳而生成二氧化碳，而煤气中的氢与碳作用生成少量的甲烷。鼓风中的氮气不发生反应，仍以氮气状态存在于生成气中，只是在煤气量增加时其相对含量有所降低。 高炉煤气是无色、无味的可燃气体，发热量为3.35～4.19MJ/m3 ，约合800～1000kcal/m3，理论燃烧温度为1400～1500℃，着火点为700℃左右。作为高炉冶炼过程中的副产煤气，其特点是热值低、产气量大，与空气混合爆炸的范围（体积分数）在40％～70％，其成分中的氮气和二氧化碳会使人喘息和窒息，而一氧化碳是有毒成分，也使得高炉煤气极易造成人体中毒。因而，无法燃用的高炉煤气必须经过点火燃烧后方可放散到大气当中。 2高炉煤气的回收与利用 高炉产生的粗煤气首先进入轴流旋风除尘器，通过旋风的作用去除颗粒较大的粉
高炉煤气的回收利用与平衡 张克弢 （天津钢铁集团有限公司生产技术部，天津300301） 摘要：高炉煤气是钢铁企业生产中的主要能源，占企业煤气消耗的比例很大，在实际生产中由于煤气系统的不平衡导致了生产不连续、以外购能源代替高炉煤气等许多问题。介绍了高炉煤气的回收利用现状，在分析公司高炉煤气系统状况的同时，总结和梳理了高炉煤气的平衡思路，只有稳定高炉煤气供应，才能减少外购能源的消耗，降低能源消费成本。合理平衡调配煤气资源，科学制定煤气供需之间的平衡对策，对发展钢铁生产、降低能源消耗和增加企业经济效益具有重要的意义。 关键词：高炉煤气；回收；利用；平衡；节能 1 引言 就我国目前的能源构成而言，煤气是钢铁联合企业最重要的气体燃料，而高炉煤气在气体燃料中占相当大的比重。天钢2012年全年共消耗气体燃料88.0483万t标准煤，而仅高炉煤气就消耗了71.5363万t标准煤，占气体燃料总耗量达81.25%。高炉煤气是企业的副产煤气，由于其使用量大、用户停产波及面广等特点，使得高炉煤气用气紧张时，只能直接或间接的通过缓冲用户来消耗大量天然气等外购气源的方式来维持生产。在钢铁行业进入微利时代，能源消费成为各企业降低生产成本的有效突破口，因此，高炉煤气的供需平衡是生产稳定的基础，煤气资源的合理有效利用对公司的能源效益有着重要的影响。 2 高炉煤气的性质 高炉是冶金生产中燃料的巨大消费者，高炉燃料的热量约有60%转移到高炉煤气中。在高炉内，由风口吹入的热风使焦炭燃烧，生成大量的一氧化碳，鼓风所带入的水蒸气与焦炭发生反应生成氢气和一氧化碳。由于铁、锰、硅、磷等氧化物直接还原生成一部分一氧化碳，因而煤气在由下向上沿着料柱间隙上升的过程中，其一氧化碳量也逐渐增加。 同时，部分碳酸盐分解放出的二氧化碳与碳作用生成一氧化碳。在软化半融区上部及块状区，铁矿石还原消耗部分一氧化碳而生成二氧化碳，而煤气中的氢与碳作用生成少量的甲烷。鼓风中的氮气不发生反应，仍以氮气状态存在于生成气中，只是在煤气量增加时其相对含量有所降低。 高炉煤气的成分见表1[1]。 高炉煤气是无色、无味的可燃气体，发热量为3.35～4.19MJ/m3，约合800～1000kcal/m3，理论燃烧温度为1400～1500℃，着火点为700℃左右。作为高炉冶炼过程中的副产煤气，其特点是热值低、产气量大，与空气混合爆炸的范围（体积分数）在40％～70％，其成分中的氮气和二氧化碳会使人喘息和窒息，而一氧化碳是有毒成分，也使得高炉煤气极易造成人体中毒。因而，无法燃用的高炉煤气必须经过点火燃烧后方可放散到大气当中。 3 高炉煤气的回收与利用 高炉产生的粗煤气首先进入轴流旋风除尘器，通过旋风的作用去除颗粒较大的粉尘，使含尘量由10g/m3降到2.25g/m3。然后进入比肖夫洗涤系统，在预净化段喷嘴喷出水帘的作用下，粉尘颗粒落入水箱，排到煤气清洗水处理系统，当煤气进入净化段，由于构件顶部喷射水和气流产生很强的喘动，使得细微的尘粒和硫等物质与水一同被收集到集水箱，在降低含硫量的同时，使含尘量由2.25g/m3骤降到5mg/m3。然后煤气进入脱水器，在叶片的作用下使气流产生动力，将气流中的水滴甩到内壁上进行脱水，而后进入TRT。当TRT投入运
精心整理 一、烟气除尘——高炉煤气干法布袋除尘 高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3级及以下高炉的煤气净化基本上全部采用干式布袋除尘，而1000m3级及以上高炉的煤气净化采用干法布袋除尘技术的较少。 高炉煤气干法布袋除尘技术是钢铁行业重要的综合节能环保技术之一,以其煤气净化质量高、节水、节电、投资省、运行费用低、环境污染小等优点,优于传统的湿法洗涤除尘工艺,属于环保节能项目，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”（高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电）之首。是国家大力推广的清洁生产技术。 1、工艺流程与设备 1.1121.21其中Q 2 3Q 0P ——煤气压力（表压）MPa P 0——标准状态一个工程大气压，为0.1MPa 当t 值按煤气平均温度165℃计算时上述公式简化为： η=1.61 .0P P 此时工况系数η与压力关系见表3—2。温度取值不同，数值略有变化。 表3—2工况系数η与压力关系
1.3煤气放散 1除尘器箱体、前置换热器、荒净煤气主管和密封式眼镜阀应设煤气放散管。 2荒煤气总管尾端应设引气用放散管。放散管设置应符合煤气安全规程，管口宜设点火装置。 3引气用放散管必须设置可靠隔断装置。 1.4予防腐蚀 1部分干法除尘煤气冷凝水腐蚀性强，波纹膨胀器材质应当优先选用耐腐蚀不锈钢材料，管壁适当加厚，管道内壁涂以防腐蚀涂料，涂刷前焊缝处仔细打磨。 2可设置喷碱液或喷水装置。 3 1.1 1) 2) 3) 4) 5) 1.2 活性炭脱硫生产主要的工艺条件有： 1)温度正常使用温度可以在27—82℃，但最佳使用温度为32—52℃，因此在寒冷地区使用，脱硫塔应该保温。 2)硫化物与氧含量的比值应在1：2以上，氧含量不足时可补充空气。 3)相对湿度煤气的相对湿度应在70—100%，湿度不足时可补充水蒸汽，但不应带液态水进入活性炭床。 4)气体中酸碱性要求活性炭脱硫要求碱性环境，如煤气中不含碱性气体成分，可以使用浸碱活性炭。 5)煤气的杂质含量煤气中的焦油等杂质要脱除干净，否则容易造成活性炭表面微孔被焦油等覆盖而失效。 6)压力操作压力应小于5Mpa，目前一般的煤气生产工艺都不超过此压力。此外，脱硫塔的设计要考虑到空速、线速度等要求。