温维汉¹  郭喜明²  王晓婷¹  刘同俊¹  李志斌¹

(1.山西新泰钢铁有限公司，山西 介休032000； 2.阜新达诚科技有限公司，辽宁 阜新123000)

摘要：山西新泰钢铁集团有限公司4^#（1250m³）高炉料罐均压煤气回收项目，采用了“一种高炉料罐均压煤气湿法除尘回收装置”专利技术。该项目除尘元件采用了湿式除尘器，除尘方式为气水雾化除尘，该项目依靠引射器实现了均压煤气全回收，引射器动力气源为高压净煤气，同时高压净煤气也为气水雾化的气体。本工程于2020年8月19日在山西新泰钢铁有限公司炼铁厂4^#（1250m³）高炉投用，投用后便达到了预期效果，据了解山西新泰1250m³高炉是国内第一座实现料罐均压煤气湿式全回收技术的高炉，该技术处于行业领先水平。

关键词：高炉；料罐均压煤气；湿式除尘；引射器；气水雾化；全回收

0  引言

现代高炉炉顶煤气压力高，其装料设备之受料斗在向料罐装料前必须进行料罐排压。所谓料罐排压是指：高炉炉顶装料设备之料罐装料前排出料罐中煤气的过程，所用的排气设备为均压放散阀。所排出的煤气，传统的作法是直接排入大气，故也称为放散。可是由于料罐中的煤气含有大量烟尘和CO等毒性物质，会严重污染环境，再加之煤气本身的能源损失，因此，现已明令禁止将高炉炉顶均压煤气排空。既如此，这部分放散煤气就需要加以回收，既要进行回收，就需对这部分煤气进行除尘后送入煤气管网。

“一种高炉料罐均压煤气湿法除尘回收装置”专利装置，于2020年年8月19日在山西新泰炼铁厂4^#（1250m³）高炉正常投用，实现了料罐均压煤气全回收，消除了传统高炉料罐均压煤气回收技术最后必须排放料罐残存煤气“冒烟”的问题，同时克服了料罐均压煤气温度低于露点时布袋除尘器无法正常工作问题。通过生产实践证明，本料罐均压煤气湿式全回收技术，净煤气含尘量在5.0mg/Nm³左右，料罐均压煤气总回收时间（含阀门开闭时间）缩短到12S，回收结束后料罐压力为零，实现了节能环保的预期效果。

1  国内外现状

国外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] 进行了试运行。国内在上世纪九十年代,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]。由于各种方法均存在一定的缺陷，最终均没有得到推广应用。不能推广用比较典型的原因如下：有的因回收煤气含尘量高，造成净煤气污染而停用；有的以除尘为主、回收煤气为辅，没有彻底解决环保问题而废弃，还有的因过滤元件失效引发回收时间长而被迫下线。

针对以上问题，业内研究人员进行了理论研究，提出了气囊法、引射法和气体替换法等新的回收料罐均压煤气的方法^[3]，并对以上三种方法进行了比较，同时还发表了论文。但未见其工业运行报道。

经与兄弟单位交流和山西新泰钢铁公司专业技术人员的研究讨论，与会专家一致认为“一种高炉料罐均压煤气湿法除尘回收装置”专利技术，先进且成熟可靠，并可做到料罐均压煤气全回收。决定在山西新泰炼铁厂4^#（1250m³）高炉料罐均压煤气回收项目率先采用“一种高炉料罐均压煤气湿法除尘回收装置”专利技术。

2  山西新泰1250m³高炉料罐煤气湿式全回收技术简介

2.1技术方案

(1)新建“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”。新建专用湿式除尘器主要设备参数如表1：

表1  专用湿式除尘器主要设备参数表

Tab.1  Main equipment parameter list of special wet dust catcher

(2)从料罐均压煤气放散阀后的均压煤气放散管道上，敷设一支管道连接至新建的“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”入口作为料罐均压煤气回收荒煤气主管。

(3)将“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”出口用一条管道引至低压净煤气管网上（调压阀组与并网阀组之间的煤气管道），作为料罐均压煤气回收净煤气管主管。

(4)在“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”与料罐均压煤气回收荒煤气主管之间，设置“引射装置”。

(5)“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”含污水自循环系统，除尘用水经污水自循环系统打打致“引射装置”喷头处。

(6)在引射装置外部，采用管道隔音和彩钢瓦棚双重隔音，避免现场噪音过大，影响岗位工人健康。

(7)料罐均压煤气回收荒煤气主管、净煤气主管、引射用高压净煤气管道及“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”的规格型号根据高炉炉容和炉顶作业率等实际生产情况确定。

(8)其污水处理装置之除尘水采用闭路循环专利技术，最终排出污泥用吸排车运至烧结系统回收利用。

(9)在高炉料罐均压煤气净化回收系统的管道、除尘器等部位配置相应的阀门仪表，对新建“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”和料罐均压煤气回收荒煤气部分主管进行保温，并对“高炉料罐均压煤气湿式除尘装器”锥体进行伴热处理。

2.2工作原理

本煤气回收系统由φ529×10的煤气回收管道与中间料罐引出的备用均压放散管道（不走消音器的料罐均压放散管路）连通将煤气引出，并在备用均压放散管道的末端加装手动扇型盲板阀。具体方案如下：高炉原设有二路煤气均放系统，使用备用一路（A路），保留一路（B路），在Ａ路均压放阀出口的均放管道上接出φ377×8的煤气回收管道6m，然后通过变径变成φ529×508×10×φ377管道，并在Ａ路均放阀出口的均压放管道上加装手动扇型盲板阀，φ529×10的煤气回收管道沿高炉炉顶煤气下降管引至进入新建湿式除尘器，新建湿式除尘器对煤气进行净化，净化后的煤气沿新建湿式除尘器出口管道流入调压阀组的消音器之后的低压净煤气管网，新建湿式除尘器设有引射器，在引射器的作用下完成料罐均压煤气的净在与回收。回收时，Ａ路煤气均压放阀打开，Ｂ路煤气均压放阀关闭，料罐煤气经煤气回收管道φ529×10进入煤气回收系统，中间料罐进行卸压，8~12秒钟后，在引射器的作用下料罐压力降至0kPa，Ａ路煤气均压放阀关闭，打开上密封阀，料罐上料，上料结束，关闭上密封阀，打开均压阀，料罐充压至炉顶压力，打开下密封阀，对高炉进行加料，加料结束，重复上述操作。如此反复，实现料罐煤气回收。

2.3技术优点

(1)由于采用湿法除尘装置，料罐煤气回收过程不受料罐煤气温度的影响，解决了布袋除尘器在煤气温度低于露点时无法正常工作的问题。

(2)由于高炉料罐均压煤气回收操作采用喷射器来克服净煤气管网压力，喷射器采用高压净煤气作为动力，使料罐煤气压力低于煤气管网压力，接近大气压力，从而实现了高炉料罐煤气充分回收。

(3)由于在喷射器高压净煤气出口处设给水喷头，高压净煤气流速快，雾化效果好，除尘效率高。

(4)由于除尘用水循环使用，没有污水排放。

(5)由于喷射器、脱水器、罐体、喷头、管道、阀门等结构简单，容易安装、操作方便，因此具有利于推广应用等诸多优点。

(6)此外，本系统是利用高压高温净煤气，对料罐均压煤气净化回收系统进行引射，引射气体与被引射气体成份相同，因此回收的煤气热值不降低。

3  山西新泰1250m³高炉料罐均压煤气湿式全回收实绩

山新泰钢铁集团有限公司炼铁厂技术人员根据自身高炉特点，本着技术领先、工艺成熟可靠的原则，在山西新泰炼铁厂4^#（1250m³）高炉料罐均压煤气回收在线技改项目上采用了“一种高炉料罐均压煤气湿法除尘回收装置”专利技术。于2020年8月19日在正式投用。运行画面如图3，技术指标如表1，经济指标如表2。

图3  4^#(1250m³)高炉运行画面

Fig. 3  Operation picture of No.4 (1250m³) blast furnace

表2  技术指标表

Tab.2  Technical index table

V₁：料罐有效容积，单位m³；

V₂：料罐几何容积，单位m³；

Q₁：每罐均压煤气量，单位Nm³；

Q₂：每罐回收均压煤气量，单位Nm³；

η：均压煤气回收率，单位%；

Q₃：回收每罐均压煤气引射用高压净煤气量，单位Nm³；

M：回收净煤气含尘量，单位mg/Nm³；

S：含阀门开闭总回收时间，单位S。

由上表可以看出：回收的料罐均压净煤气含尘量5.0mg/Nm³左右，料罐均压煤气总回收时间12S，回收结束后料罐压力0Kpa，达到了预期效果。

表3  经济指标表

Tab. 3  Table of economic indicators

说明：

1）年工作日按350天计；

2）煤气单价按3N³煤气发一度电，每度电按峰、平、谷均价0.57元计，即每回收1N³料罐均压煤气价格为0.19元；

3）煤气含尘量按3g/Nm³；

4）每1万Nm³高炉煤气折碳排放量8.48吨。

由上表可以看出：4^#1250m³高炉每天回收料罐均压煤气约3.6万Nm³/d、创效6841元/d、回收煤气灰109kg/d、减少碳排放30.53t/d，达到了预期效果。预期高炉年回收料罐均压煤气1260万Nm³，回收煤气灰38t，减少碳排放10867t，年创效239万元。

4  结论

4.1“一种高炉料罐均压煤气湿法除尘回收装置”专利技术，真正实现了料罐均压煤气湿式全回收，克服了料罐均压煤气温度低于露点时布袋除尘器无法正常工作问题，彻底解决了传统高炉料罐均压煤气回收技术环保不达标难题。开拓了料罐均压煤气回收新局面。

4.2山西新泰1250m³高炉应用后，各项工艺参数均达到了设定值，预计年回收料罐均压煤气1260万Nm³、回收煤气灰约38t、减少碳排放约10687t、年创效约239万元，具有巨大的经济效益和环保效益。

参考文献

[1]徐冠忠.高炉炉顶放散煤气回收技术的发展[J].冶金能源,1985,4(5):38～41.

[2]项钟庸,邹忠平.高炉炉顶排压煤气强制回收装置[P].中国发明专利,CN1062379A,1992-07-01.

[3] 王小伟，唐恩，范小刚等.高炉炉顶均压放散工艺方案优化分析[A].见：中国金属学会.2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集（下）[C]. 中国江苏无锡: 中国金属学会, 2012:582～587.