高炉均压煤气回收探讨

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

使用寿命，还有利于增加能源利用率，提高工厂的经济效益。

3均压煤气回收工艺

20世纪80年代，国外已经开发了湿法均压煤气回收技术，后来国内也对湿法回收技术进行过研究并得到实际应用，但受回收煤气粉尘浓度偏大、回收时间较长等不利因素的影响，该工艺未能取得预期的效果。直到近年来得益于高炉自动控制技术的发展和干法除尘工艺的完善，才又为均压煤气回收提供了新的途径。高炉均压煤气回收由煤气回收系统和净化系统两部分组成。煤气回收系统位于高炉炉顶，包括回收/放散设施，及相应的控制系统，煤气净化系统一般设在高炉旁边的地面上，得到实际应用的有湿法文氏管清洗和干法布袋除尘工艺。干法电除尘回收高炉煤气虽然也具有一些优势，还未能应用于均压煤气回收。

3.1湿法煤气清洗

湿法清洗技术在高炉煤气净化工艺上应用历史悠久，具有操作简便、煤气工况适应能力强的特点。

最初的均压煤气回收工艺，均是在湿法文氏管清洗技术上发展而来的，其控制系统简单、单体设备较小。采用湿法煤气清洗回收均压煤气的工艺流程如图1。料罐内的均压煤气先经过旋风除尘器一级除尘，再通过回收/放散控制阀组将煤气切换至回收通道或选择放散。通过固定回收/ 放散控制阀组的开、关时间，料罐内的大部分均压煤气得到回收，接近常压的残余煤气则通过煤气放散管路，经消音器后排空放散。煤气回收净化管路上设置煤气清洗塔，清洗塔具有煤气除尘和减压的功能。煤气清洗塔内设置文氏管洗涤器，利用煤气清洗水来洗涤回收煤气，洗涤下来的粉尘随着污水排入污水坑，然后送至污水处理设施。清洗塔后的煤气管路上可以设置一个调节蝶阀来控制回收初期煤气压力对净煤气管网的冲击。

湿法煤气清洗回收工艺的特点：

（1）适于炉顶煤气采用湿法清洗的企业。来自湿法洗涤器的均压煤气，含有大量的机械水，这会限制采用干法布袋除尘回收均压煤气，而对于文氏管清洗则无不利影响。

（2）洗涤用水由炉顶煤气清洗系统提供，排污水进入炉顶煤气清洗区的污水处理系统，循环使用，不需单独设置清灰装置和水处理设施，一次性设备投资较少。

（3）除尘效率低。净化处理后的均压煤气平均含尘量仍在200 mg/m3左右，远远超过现在对净煤气含尘量不超过5 mg/m3的标准，即使并入主管网后，含尘浓度会稀释降低，但也对净煤气造成了一定程度的污染。

3.2干法布袋除尘

采用干法布袋除尘回收均压煤气，可以解决湿法净化除尘效率低的问题，并且煤气回收率较高。采用干法布袋除尘回收均压煤气的工艺流程如图2。煤气回收系统与湿法清洗工艺一样，均压煤气通过回收/放散控制阀组选择进入回收通道或排空放散。回收时，均压煤气