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(dá)誠(chéng)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(diǎn)介紹了山西新泰鋼鐵集團(tuán)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(zé)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(yīng)用高爐料罐均壓煤氣濕式全回收技術(shù)生產(chǎn)實(shí)績(jī)。

關(guān)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(dāng)前，國(guó)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(kāi)展，高爐料罐均壓煤氣回收是企業(yè)環(huán)保必須治理之項(xiàng)目，尤其是全回收是最終必然選擇，各企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身基礎(chǔ)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(yùn)行，濕式除塵全回收工藝是較理想的工藝路線(xiàn)。

阜新達(dá)誠(chéng)科技術(shù)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(shù)領(lǐng)域是國(guó)內(nèi)一流水準(zhǔn)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且具有多個(gè)應(yīng)用實(shí)績(jī)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(dá)誠(chéng)科技術(shù)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(chǎng)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(zé)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(shí)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(shù)最后必須排放料罐殘存煤氣“冒煙”的問(wèn)題，同時(shí)克服了料罐均壓煤氣溫度低于露點(diǎn)時(shí)布袋除塵器無(wú)法正常工作的問(wèn)題。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，本料罐均壓煤氣濕式全回收技術(shù)的凈煤氣含塵量在5.0mg/Nm³以?xún)?nèi)、料罐均壓煤氣總回收時(shí)間（含閥門(mén)開(kāi)閉時(shí)間）縮短到13S以?xún)?nèi)，回收結(jié)束后料罐壓力為零，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的預(yù)期效果。

1  高爐料罐均壓煤氣濕式全回收工藝簡(jiǎn)介

1.1國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

國(guó)外在上世紀(jì)七八十年代，前蘇聯(lián)、日本等國(guó)即有對(duì)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(chǎng)1^#高爐投人使用的均壓回收設(shè)備，更是獲得了日本1980年節(jié)能設(shè)備優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)^[2]。國(guó)內(nèi)在上世紀(jì)九十年代,當(dāng)時(shí)的重慶鋼鐵設(shè)計(jì)院公開(kāi)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(zhuān)利^[3]，但未見(jiàn)其工業(yè)運(yùn)行報(bào)道。

近年來(lái)，公開(kāi)報(bào)道的資料大部分介紹的為“自然回收”應(yīng)用實(shí)績(jī)或提出了全回收設(shè)想。比如論文《承鋼2500m³高爐熱平衡測(cè)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(shù)研究》^[5]都介紹了“自然回收”應(yīng)用實(shí)績(jī)，論文《綠色高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展方向》提出應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全回收^[6]，沒(méi)有指出怎么實(shí)現(xiàn)全回收。

針對(duì)以上問(wèn)題，業(yè)內(nèi)研究人員進(jìn)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(duì)以上3種方法進(jìn)行了比較，但也未見(jiàn)其工業(yè)運(yùn)行報(bào)道。

1.2阜新達(dá)誠(chéng)科技有限公司技術(shù)簡(jiǎn)介

我們?cè)O(shè)計(jì)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(shí)向外放散煤氣的問(wèn)題，同時(shí)也解決了布袋除塵器當(dāng)煤氣溫度低于露點(diǎn)時(shí)便無(wú)法正常工作的問(wèn)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(shè)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(shè)有給水口。

工作原理及工作過(guò)程如下：

高爐料罐均壓前，開(kāi)高壓凈煤氣閥，其給水口有噴出水，來(lái)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(shí)，開(kāi)均壓閥，則高爐料罐內(nèi)的煤氣在自身壓力的作用下通過(guò)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(guò)脫水器時(shí)，含塵小水滴被脫除而形成污水進(jìn)入脫水器的下部，其煤氣得以?xún)艋?jīng)凈煤氣管道進(jìn)入煤氣管網(wǎng)。噴射器因有來(lái)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(dāng)高爐料罐內(nèi)煤氣壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)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(dāng)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(guān)閉狀態(tài)時(shí)，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(guò)旁通管進(jìn)入給水罐。

第二步，使給水罐供水，其過(guò)程是，開(kāi)高壓凈煤氣閥，高壓凈煤氣通過(guò)壓水用高壓凈煤氣管進(jìn)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(guān)閉高壓凈煤氣閥，則供水結(jié)束裝水開(kāi)始。

污水中的粉塵顆粒在污泥沉降罐沉降成污泥，當(dāng)污泥達(dá)到一定量時(shí)進(jìn)行排泥操作。當(dāng)脫水器的水位降低到設(shè)定值時(shí)進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)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(shù)應(yīng)用實(shí)績(jī)

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(chǎng)技術(shù)人員根據(jù)自身高爐特點(diǎn)，本著技術(shù)領(lǐng)先、工藝成熟可靠的原則，在高爐料罐均壓煤氣回收在線(xiàn)技改項(xiàng)目上引進(jìn)了阜新達(dá)誠(chéng)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(chǎng)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(zé)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(shí)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(shù)最后必須排放料罐殘存煤氣“冒煙”的問(wèn)題，同時(shí)克服了料罐均壓煤氣溫度低于露點(diǎn)時(shí)布袋除塵器無(wú)法正常工作的問(wèn)題。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)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?xún)?nèi)、料罐均壓煤氣總回收時(shí)間（含閥門(mén)開(kāi)閉時(shí)間）縮短到13S以?xún)?nèi)，回收結(jié)束后料罐壓力為零，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的預(yù)期效果。運(yùn)行畫(huà)面如圖3～圖6，技術(shù)指標(biāo)如表1，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2。

圖3  山西新泰煉鐵廠(chǎng)4^#（1250m³）高爐運(yùn)行畫(huà)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(yùn)行畫(huà)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(zé)任公司3^#（1280m³）高爐運(yùn)行畫(huà)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(yùn)行畫(huà)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(chǎng)1^#（450m³）高爐運(yùn)行畫(huà)面

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

表1  技術(shù)指標(biāo)表

Tab.1  Technical index table

XT4^#高爐:山西新泰鋼鐵集團(tuán)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(zé)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(mén)開(kāi)閉總回收時(shí)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?xún)?nèi)，料罐均壓煤氣總回收時(shí)間8～13S，回收結(jié)束后料罐壓力0Kpa，達(dá)到了預(yù)期效果。

表2  經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

Tab. 2  Table of economic indicators

說(shuō)明：

1）年工作日按360天計(jì)；

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

3）煤氣含塵量按10g/Nm³；

4）每1萬(wàn)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(tuán)有限公司4^#高爐年可回收料罐均壓煤氣995萬(wàn)Nm³，回收煤氣灰99.53t，減少碳排放8449t，年創(chuàng)效189萬(wàn)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(wàn)Nm³，回收煤氣灰85.69t，減少碳排放7266t，年創(chuàng)效163萬(wàn)元；蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司3^#高爐年可回收料罐均壓煤氣1064萬(wàn)Nm³，回收煤氣灰106.36t，減少碳排放9019t，年創(chuàng)效202萬(wàn)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(wàn)Nm³，回收煤氣灰93.73t，減少碳排放7948t，年創(chuàng)效178萬(wàn)元。

3  結(jié)論

3.1阜新達(dá)誠(chéng)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(shù)最后必須排放料罐殘存煤氣“冒煙”的問(wèn)題，同時(shí)克服了料罐均壓煤氣溫度低于露點(diǎn)時(shí)布袋除塵器無(wú)法正常工作的問(wèn)題。

3.2山西新泰煉鐵廠(chǎng)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(zé)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(xiàng)目都達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的預(yù)期效果，每座高爐年可回收料罐均壓煤氣約1000萬(wàn)Nm³，回收煤氣灰約100t，減少碳排放約9000t，年創(chuàng)效約190萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。

參考文獻(xiàn)

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