[发明专利]基于煤气风机的高炉炉顶均压煤气全回收方法

说明书

基于煤气风机的高炉炉顶均压煤气全回收方法属于高炉炉顶均压煤气回收技术，采用煤气风机进行煤气强制回收和煤气深度回收，采取初期煤气回收阶段的煤气自然回收、中期煤气回收阶段的煤气强制回收以及后期煤气回收阶段的煤气深度回收的控制策略，对前期煤气回收中产生的对高炉净煤气管网的干扰通过调节煤气流量进行抑制，采用煤气风机对中期煤气回收进行快速、稳定的强制回收及对后期煤气回收进行深度回收，实现了高炉炉顶均压煤气的全回收，即煤气的零排放，煤气回收率将在目前不同系统的基础上提高10％～40％，可广泛应用于新建、扩建或改造的各类高炉炉顶均压煤气回收系统以及其它以类似方式运行的气体排放系统。

技术领域

本发明属于高炉炉顶均压煤气回收技术。

背景技术

高炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，在高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的“三气”二次能源总量中，高炉煤气占比超过60％，是钢铁厂降低工序能耗的关键环节。高炉煤气的发热量大约为3,350～3,770Kg/m³，热值较高，是较为优质的气体燃料，可以在钢铁企业的燃料平衡中起到重要作用，提高高炉煤气回收量，不仅能有效降低高炉工序生产成本，而且能极大降低钢铁厂污染物排放总量，实现清洁生产。

高炉炼铁是涉及焦炭消耗的大户，同时也是产生煤气的大户，高炉煤气的回收具有很好的经济价值，同时因为减少了污染排放而具有良好的社会效益。高炉炉顶均压煤气排放的煤气量，每次排放量不大，但每天排放次数较多，均压放散过程排入大气的煤气量约为10～20m³/吨铁，按2016年全国高炉生产生铁约7亿吨计算，放散排放量约为70～140亿m³，总的排放量很可观，总量变化会产生质量的变化，这也是为什么随着工业规模的扩大，区域环境迅速变坏的重要因素之一，高炉煤气的CO含量约23～24％、CO₂含量约16～23，这些有害气体的排放会对大气造成严重污染，会危害人类健康，同时也白白浪费了能源。因此，在国内雾霾频发、能源紧缺的情况下，对治理这个污染源的高炉炉顶均压煤气全回收技术的研发和推广是迫在眉睫的事情。

国外的高炉炉顶均压煤气回收研究起始于上世纪七十年代，并在七八十年代在工业中得到了应用，收到了较好的效果；国内在上世纪九十年代开始了高炉炉顶均压煤气回收的研究，延续的是国外的思路，特别是近些年来研究开发的项目较多，工业上也有应用的实绩。但目前国内外高炉炉顶均压煤气回收技术存在煤气回收率低、对高炉净煤气回收管网的干扰较大、难以实现煤气回收周期短的要求、运行费用高、功能不强故而顾此失彼等不足，特别是不能实现高炉炉顶均压煤气的全回收，因而影响了高炉炉顶均压煤气回收技术的广泛应用。

目前高炉炉顶均压煤气回收系统大体分为三种类型：自然回收、自然回收+强制回收、部分回收。自然回收是利用排料后均压料罐中的气体压力经除尘器及炉顶煤气回收管网将均压料罐中煤气回收至高炉净煤气管网，由于随着回收过程压力的降低，煤气回收量逐步减少，在煤气回收周期的限制下，自然回收终止时，均压料罐中还剩余不少的煤气而不得不实施直接排放；自然回收+强制回收是在自然回收基础上，在均压料罐中压力降至某一值时，利用引射器对后续煤气回收进行强制回收，在满足煤气回收周期要求的前提下，亦增加了煤气回收量，付出的代价是增加了引射器设备及附加的运行费用，这种方式实质上是日本技术的延伸，区别仅在于增加了一套精除尘设施，使煤气洁净度得到了提高，减小了对高炉净煤气管网的污染，但没有解决压力波动对高炉净煤气管网的干扰，特别是这类系统还达不到煤气全回收的水平，还会有煤气污染排放到大气中，此外，引射器的缺点是效率较低以及因没有运动部件而在运行时不宜调节，故在被引射气体压力逐渐降低时，其出口压力也逐渐降低，实际引射效果受到制约，特别是增加了精除尘设施后，煤气回收管网的阻力增加了许多，系统处于负压下运行的时间要长许多，这是引射器面临的致命障碍，在这种情况下，引射器是否还适用？或者其使用的条件和适用范围有何约束？目前还没有实绩数据反馈，还有待于实际应用检验；部分回收的方式种类较多，是依据具体高炉的特点采取的直接或间接回收煤气的方法，往往用于局部改造项目，具有因地制宜的优点，缺点是少有通用性、煤气回收率往往较低，所以直接排放量大，污染环境，浪费了能源。