钢铁行业煤气的产生、用途、防范

序言

随着钢铁企业的发展，青年工人逐年增加，为了提高煤气工及煤气技术专业人员的技术水平，使他们尽快熟悉和掌握煤气操作技术和迅速处理煤气异常事故的技能，现将本人多年工作中的生产实践和煤气的有关知识汇编成册。供大家学习。

此书简明、易懂、突出重点，并结合水钢生产实际情况，对煤气的产生、净化、输送、检修和日常的煤气管理。及日常如何使用煤气如何预防煤气中毒和煤气的“三害”做了讲解。此书本着从实践中来到实践中去的原则，是职工上岗和日常工作的培训教材。此书是集技术操作、生产工艺、安全规程为一体的培训教材。

本书在编写过程中，得到水钢炼铁厂领导及水钢安全环保处领导的大力支持。同时参考了《钢铁企业燃气设计参考资料》、《高炉炼铁工艺及计算》、《高炉煤气工》、《安全知识问答》等书。在此致以诚挚的谢意。

由于水平有限，时间仓促，书中错误和不妥之处请读者批评指正。

水钢炼铁厂倪太胜

2000年11月

第一章：煤气的产生及有关知识

钢铁生产过程中消耗大量的燃料。伴随着炼焦、炼铁、炼钢的生产过程，产生大量的副产品煤气，煤气是钢铁生产过程中的主要燃料来源。充分地利用企业的副产品煤气，尽量的少引入补充燃料，对企业有着重大经济效益。同时不仅可以节约大量的燃料，也可以消除大量煤气放散现象的发生，对于改善环境有着重大意义。

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第一节：高炉煤气的产生及有关知识

高炉炼铁生产是一系列错综复杂的物理、化学和物理化学反应运动的过程。而高炉煤气是在炼铁生产冶炼过程中得到的一种气体副产品。生产过程是：矿石（烧结矿、天然矿石、碎铁）焦炭、熔剂（石灰石或白云石）等由上料系统和高炉炉顶装料系统按照一定配料比例和上料程序，分批地布入高炉炉内。动力厂的鼓风机产生的冷风经过热风炉的预热至800℃以上，经过热风总管、围管和风口等装置吹入高炉炉内。热风和焦炭在风口前接触，发生激烈燃烧反应，最终生成CO ，提供大量热能，使矿石和熔剂发生一系列的物理化学反应在高炉中、下部转变成液态状渣和铁水，并周期性地把渣和铁水从炉缸放出，使炉缸下部不断形成空间，上部炉料才能连续不断稳定的下降。

焦炭在风口前燃烧，生成CO并放出大量的热量，风口区温度可达1500—1800 ℃的高温，使渣、铁完全熔化并分离，高温煤气迅速上升，在1100 ℃以上区域，煤气中的CO2与焦炭作用生成 CO并吸收热能，煤气温度逐渐降低而 CO含量迅速增多，高温煤气继续上升，与下降的炉料进行热交换而温度降低，与铁氧化物进行化学反应，CO 含量减少，焦炭燃烧后腾出空间，使炉料靠重力下降，高炉炼铁过程就是在下降的炉料与上升的煤气流之间的相对运动中进行的。过程的起点是焦炭在风口前燃烧生成煤气而后从炉顶导出。高炉炉顶出来的煤气含尘量很大，煤气的灰尘容易堵塞、磨损煤气导出管道，同时也不利于煤气输送，因此必须进行煤气除尘。

1.1.1、高炉煤气的除尘及除尘设备

高炉煤气没有除尘之前含尘量一般在10—40 g/m3。煤气由炉顶导出，经过冷却、除尘，制成含尘低于10m g/m3的低发热值的净煤气，现在国内高炉煤气清洗工艺流程采用以下两种形

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式：

第一种：高压串联调径文氏管系统；

该煤气除尘系统是由重力煤气除尘器、溢流管、灰泥捕集器、调径文氏管、减压阀组、滴水器、叶形插板、净煤气总管等部份组成。

第二种：塔后调径文氏管系统；

该煤气除尘系统由重力除尘器、洗泥塔、调径文氏管、减压阀组、滴水器、叶形插板、净煤气总管等组成。

高炉煤气清洗工艺流程的选择，主要决定于各煤气用户对煤气质量的要求，高炉炉顶压力和炉尘的物理、化学性质等条件。实践证明，串联调径文氏管系统与塔后调径文氏管系统相比较，串联调径文氏管系统更显著的优于后者。

其特点是操作维护简便，占地少，可节约资金50%左右。但在相同的操作条件下，煤气出口温度高出3—5℃，煤气压力降低0.2—0.3MPa。然而，无论在高压或常压操作时，两个系统的煤气除尘效果是相同，当高炉高压操作时，净煤气含尘量均能达到5 m g/m3以下，常压操作时净煤气含尘量在15 m g/m3以下。因此对于高压操作的高炉来说，如果煤气洗涤循环供水温度低于40 ℃以下时，应优先采用调径文氏管系统。

由于高炉煤气含有N2、CO等成份，如果操作不当，容易发生煤气中毒、着火、爆炸等事故，直接影响高炉的生产，因此，煤气系统安全正常运转，对保证高炉正常生产具有非常重要的意义。现代高炉煤气系统是由粗除尘、半精尘、精除尘、高压阀组和管网组成。

(1)、高炉煤气粗除尘装置：

高炉煤气的粗除尘大多数是采用重力除尘器，这是利用高炉煤气进入除尘器中的煤气速度变化和变改煤气流运动的方向。使高炉煤气中的灰尘由于自身的重力和惯性而沉落的装置。然而过

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去曾采用离心式除尘器，由于易堵，在新建的高炉煤气系统中被淘汰。经过除尘器除尘后高炉煤气中一般含尘量在1—6g/m3，重力除尘器可除去高炉煤气中的含尘量的50—70%。

(2)、半精除尘洗涤塔：

洗涤塔用于高炉煤气除尘和降低煤气的温度，在结构上分为填料式和空心式两种。由于空心式洗塔具有除尘效率比较高，节约材料等优点。所以常被现代冶金工厂所采用。洗涤塔的直径根据所处理的煤气气流的速度而定，设计上一般采用1.0—2.0m/秒，塔高的依据是煤气在塔内的停留时间，一般为18—20秒，塔高与塔直径的比例常选为1.35：4.0的比例。空心式洗涤塔内部设置在两层以上高压螺旋喷嘴，使喷雾水与煤气进口上下对流，充分接触以利于煤气的除尘和降温。洗涤塔耗水量为 3.5—4.5 t /km3煤气，洗涤塔入口高炉煤气温度一般高压高炉为350℃左右，常压高炉为250℃左右，含尘量为0.6—1.0g/m3。

(3)、精除尘文氏管：

高压操作的现代大型高炉多利用文氏管取代设备复杂，耗电量大，维护生产费用高的洗涤机及电除尘设备，用作精除尘，文氏管它是由收缩管、喉管（亦称缩管或孔板）和扩散管三部分组成。高炉煤气通过文氏管喉管时，速度增大，它与高压喷出的水雾在通过喉管时充分接触，使气体中细微的灰尘润湿，互相粘集聚而沉降，达到清洗的目的，其除尘效果与高炉煤气流速（一般为80—120m/秒）和消耗水量（一般为0.7—1.0t/km3）有关。经过文氏管除尘后，高炉煤气含尘量可降低到8—10mg/m3以下，达到了精除尘的作用。

(4)、减压调节阀组：

高压操作的高炉，为了提高高炉炉顶压力，在煤气管道上安装数个蝶式调节阀装置组成压力调节阀组。目前采用的调节阀组一般是由五根内安装手动控制的电动蝶式阀，一根内安装电动自

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