1、高爐煤氣回收利用摘要：在高爐煉鐵生產(chǎn)過程中，要消耗大量的的焦炭，同時產(chǎn)生大量的高爐煤氣。如何有效的對這些高爐煤氣進行回收利用，不但是減少對環(huán)境的污染的需要，而且可以減少鋼鐵廠生產(chǎn)成本，提高鋼鐵廠綜合競爭力的需要。對于進一步促進我國鋼鐵工業(yè)的持續(xù)高效發(fā)展也具有重要意義。本文就高爐煤氣的回收利用情況進行介紹。關(guān)鍵詞：abstract: in the ironmaking production process, are very expensive in terms of coke, generating a large number of blast furnace gas. how effect

2、ive these blast furnace gas recycling, not only reduce environmental pollution in need, and you can reduce the steel plant production costs, and improve the overall competitiveness of the steel plant. for further promoting china's steel industry of sustainable and efficient development also impo

3、rtant. this article will blast furnace gas recycling. keywords:1引言：從1996年我國鋼產(chǎn)量突破1億噸，經(jīng)過十幾年的發(fā)展到2009年我國鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到5.68億噸，我國正從鋼鐵大國走向鋼鐵強國。但由于我國的廢鋼資源不足和電能的缺乏，導(dǎo)致我國的煉鋼用鐵大約有90%是靠長流程的高爐生產(chǎn)的，高爐生產(chǎn)如此多的生鐵必然要消耗大量焦炭，從而產(chǎn)生大量的高爐煤氣。現(xiàn)價段我國高爐生產(chǎn)中冶煉每噸生鐵大約可以生產(chǎn)16003000m3的高爐煤氣，其中co26%30%，co20%25%，h21%3%，還有少量的ch4等可燃氣體，其它的為n2，同時從高爐排出

4、的煤氣中含有大量的料粉塵，通過處理可以使塵量降低到1020mg/m31。經(jīng)除塵處理后的高爐煤氣的發(fā)熱值大約為33503770kg/m3，是良好的氣體燃料。隨著高爐冶煉減少的不斷提高，高爐煤氣中co的含量將會不斷的降低，但仍然有很高的利用價值。 2高爐煤氣的除塵因為從高爐排出的煤氣含有大量的料粉塵不利于煤氣的回收利用，所以高爐中的煤氣在利用前應(yīng)進行除塵處理。除塵處理分主要為粗除塵和精除塵，并且除塵方法也有多種，現(xiàn)介紹我國常用除塵方法。2.1高爐煤氣粗除塵。高爐煤氣粗除塵一般采用慣性除塵方法 ，即利用塵粒的慣性將固體顆粒從氣體中分離出來 ，除塵效率大約45%85%，出口煤氣含塵量2.5%12.0g

5、 /m3。 常用的粗除塵設(shè)備有重力除塵器 和旋風(fēng)除塵器。2.1.1 重力除塵器 重力除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、阻力損失小、壽命長、運行費低等優(yōu)點 。但體積龐大，造價高，除塵效率低，一般為45%50%。3 2.1.2 旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器有切向進氣和軸向進氣兩種。切向進氣型旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,阻力損失小，壽命長，運行費低，除塵效率一般為60% 。但是它的的體積龐大，除塵效率受溫度影響較大 。軸流型旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸小，安全可靠，壽命長，運行費低，除塵效率高，一般在85%以上但是它阻力損失比切向進氣型旋風(fēng)除塵器略高 。 22 爐頂煤氣精除塵 2.2.1 布袋除塵器 布袋除塵器具有除

6、塵效率高、運行穩(wěn)定、節(jié)能、投資省、生產(chǎn)運行費用低和解決環(huán)保問題等優(yōu)點。布袋除塵器的除塵效率在99%以上，阻力損失小于500 pa，凈煤氣含塵量可達到5mgm3以下。 22.2靜電除塵器 。靜電除塵器是由產(chǎn)生電暈電流的放電極和收集帶電塵料的集電極組成。靜電 除塵器的除塵效率可達99%以上，壓力損失小于500pa。由于分子熱運動造成的擴散作用的影響，靜電除塵器對溫度同樣敏感，煤氣入口溫度以不超過200c為宜，否則除塵效率會大幅度下降。42.2.3環(huán)縫洗滌裝置。環(huán)縫洗滌裝置最初在60年代用于轉(zhuǎn)爐煤氣除塵，經(jīng)過改進后在1970年開始用于高爐煤氣除塵。迄今為止，國內(nèi)外已有70余座高爐采用。環(huán)縫洗滌裝置結(jié)

7、構(gòu)如圖1所示。環(huán)縫洗滌裝置的關(guān)鍵部件是環(huán)縫洗滌器，它由文丘里外殼和與之同心的圓錐兩部分組成，后者可在文丘里管內(nèi)由液壓驅(qū)動沿軸向上下運動。在外殼和圓錐體之間構(gòu)成環(huán)縫形氣流通道，通過圓錐體的移動來調(diào)節(jié)環(huán)縫的寬度 ， 即調(diào)節(jié)環(huán)縫的通道面積和氣體的流速，以適應(yīng)高爐的不同操作工況，達到除塵和調(diào)節(jié)爐頂壓力的目的。從除塵器除塵得到的高爐爐塵，由礦石和焦炭的粉末組成。其數(shù)量和成分隨高爐冶煉條件而異，大概為3050kg/t，含鐵40%左右，含碳10%20%和較多的cao,其粒度較細，親水性差，用于燒結(jié)配料，可代替部分鐵礦粉和燃料，并有助于降低成本，一般加量為3%5%。33高爐煤氣的利用經(jīng)過除塵的高爐煤氣，就可以

8、進行回收利用。因為從高爐排出的煤氣有很高的壓力，和熱值，可以對它的余壓和熱值進行利用。目前已經(jīng)有多種方法對它們進行利用，下面介紹高爐煤氣發(fā)電和在軋鋼中的利用。3.1高爐爐氣的余壓發(fā)電高爐頂煤氣壓力為0.150.4mpa，不同爐容爐頂煤氣壓力的基本范圍見表1所示。表1不同爐容爐頂煤氣壓力情況6高爐容積/m3255625101500200400040005000爐頂壓力/100kpa1.1.81.62.22.02.52.53.53.54.0現(xiàn)代鋼鐵廠煉鐵高爐大都采用高壓爐頂操作來提高冶金強度和產(chǎn)量 ，從爐頂排放出的高爐煤氣具有較高的壓力和溫度 ，為促進這些可燃廢氣的綜合利用，通常采用目前國內(nèi)外公認(rèn)

9、的先進的高爐煤氣余壓透平發(fā)電冶金節(jié)能裝置。trt技術(shù)是利用 一臺透平膨脹機在減壓閥前作功，將煤氣的壓力能和熱能轉(zhuǎn)化為機械能并驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的一種能量回收裝置。trt在運行中不需要燃燒，不改變原高爐煤氣的品質(zhì)和正常使用，卻回收了相當(dāng)可觀的能量(約占高爐煤氣鼓風(fēng)機所需能量的30% ) ，同時又具有凈化煤氣 ，減少噪音 ，改善煤氣爐頂壓力控制品質(zhì) 的作用更為可貴的是它本身不產(chǎn)生新的污染 ， 發(fā)電成本極低。因此 ，trt是典型的高效節(jié)能環(huán)保裝置目前 ，隨著高爐向大型化和高壓爐頂 方向發(fā)展以及 干式除塵裝置的應(yīng)用 ，trt也正朝著干式和干濕兩用型軸流反動式的方向發(fā)展。73.2高爐煤氣燃燒發(fā)電現(xiàn)狀過去高爐

10、煤氣除高爐熱風(fēng)爐自用一部分(40%5o%)，主要用于動力鍋爐，在高溫加熱爐等爐窯上用的很少使用方法是純燒的少一摻燒的多，主燒的少，輔燒的多利用狀況不盡人意，放散率居高不下，全國重點13%，地方骨干企業(yè)為17%8 近些年來純燒高爐煤氣發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方興來艾，開辟了高爐煤氣合理利用的新思路由于獨立鐵廠熱用戶少，高爐煤氣放散嚴(yán)重。此外，獨立鐵廠一 般裝備中小型高爐，能耗明顯高于大型高爐，煤氣利用率差，產(chǎn)生的煤氣熱值高，所以純燒高爐煤氣發(fā)電是從獨立鐵廠開始的，逐步發(fā)展到大中型鋼鐵企業(yè)。從參到純燒鍋爐容量也是從小到大僅河北省已建成并投人使用的發(fā)電機組就70.5 mw，每 年的直接經(jīng)濟效益就達1.27億元

11、9 。江蘇、四川、河南等一些獨立鐵廠也建起了利用高爐放散煤氣的小發(fā)電廠。 已收到可喜的效果首鋼已建成容量220 th純燒高爐煤氣的鍋爐，帶動50000kw發(fā)電機。把高爐煤氣作為鍋爐的燃料，產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動汽輪機發(fā)電，其熱效率只有2 5% 左右。高爐煤氣燃 燒發(fā)電的趨勢是采用燃氣輪機技術(shù)。 高爐煤氣燃氣輪機的發(fā)展是從本世紀(jì)中葉開始的，從瑞士bb公司制造第一臺高爐煤氣燃氣輪機到90年代，單機功率已發(fā)展到125 mw 。目前高爐煤氣燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)的熱效率最高46%。已接近天然氣和柴油為燃料的相近型號的燃氣輪機聯(lián)臺循環(huán)水平。 上海寶鋼三期引進了出150mw以高爐煤氣為燃燒氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組 ， 該機

12、紐由abb公司提供，年利用高爐煤氣25.4億m3 10，熱效率達到45%以上。3.3高爐煤氣在軋鋼中的利用由于高爐煤氣熱值在3350kj/nm3左右，它屬低燃值燃料，它具有以下燃燒特性：火焰溫度低，引起火焰的輻射熱少；co2、n2等不活性氣體成分含量多，燃燒范圍窄，著火性和火焰穩(wěn)定性差，加熱效率低；不活性氣體含量多，燃燒后它們帶走的熱量較多，燃料利用率低。所以決定了高爐煤氣不能直接滿足高溫軋鋼加熱爐的工藝要求。可以通過，提高高爐煤氣的燃燒溫度、燃料利用率和加熱效率，來解決其應(yīng)用于高溫軋鋼加熱爐。采用蓄熱式燃燒技術(shù)，對高爐煤氣、空氣進行高效雙預(yù)熱，較好地解決了高爐煤氣熱值低這一問題。通過切換閥，

13、頻繁改變高爐煤氣、空氣的流向，利用廢氣余熱，對高爐煤氣、空氣進行雙預(yù)熱，使加熱爐燃燒單一高爐煤氣能夠滿足軋鋼熱工藝的要求。蓄熱式加熱爐燃燒原理如圖1所示。12圖1 蓄熱式加熱爐燃燒原理 狀態(tài)一：高爐煤氣、空氣分別經(jīng)切換閥，通過煤氣蓄熱室b、空氣蓄熱室a，在燒咀1燃燒。高溫廢氣由燒咀2，經(jīng)煤氣蓄熱室b、空氣蓄熱室a，分別將室內(nèi)蓄熱體加熱后，通過切換閥排出。狀態(tài)二：切換閥換向，煤氣、空氣分別經(jīng)煤氣蓄熱室b、空氣蓄熱室a，被室內(nèi)熾熱的蓄熱體預(yù)熱（預(yù)熱溫度達1000以上）后在燒咀2燃燒，高溫廢氣由燒咀1，經(jīng)煤氣蓄熱室b、空氣蓄熱室a，分別將室內(nèi)蓄熱體加熱后，通過切換閥排出。通過切換閥，上述兩種狀態(tài)每隔

14、一段時間（一般為3min）交換一次，從而最大限度地利用廢氣余熱，對高爐煤氣、空氣進行雙預(yù)熱，預(yù)熱溫度各達1000以上，燃料熱量計溫度接近2200，與高熱值的重油熱量計溫度相當(dāng)，完全滿足軋鋼工藝的各種要求；且排煙溫度在150以下，甚至低于100，高爐煤氣熱利用率很高，幾乎接近理論極限值12。從而使全高爐煤氣成為高溫軋鋼加熱爐的理想燃料。4小結(jié)鋼鐵生產(chǎn)過程中在消耗大量燃料和礦物的同時會產(chǎn)生大量的廢物，如果讓這些廢棄物的任意排放，不但不利于環(huán)境的保護，也不利于資源的合理利用與節(jié)能減排，所以應(yīng)根據(jù)各冶金廢物的性質(zhì)和具體情況，采取合適的方法對它們進行回收利用，不斷實現(xiàn)廢物利用率，減輕對環(huán)境的污染，實現(xiàn)我

15、國鋼鐵工業(yè)又好又快的發(fā)展。參考文獻1 王社斌，許并社。鋼鐵節(jié)能減排技術(shù)m 。北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2008 3郎曉珍，楊毅宏。冶金環(huán)境環(huán)境保及三廢處理m。沈陽：東北大學(xué)出版社 2008 4 葉長青。高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（trt）的發(fā)展與創(chuàng)新j.節(jié)能。2000,8：13155姜周華，梁連科，李陽等。鋼鐵冶金清潔生產(chǎn)中的新技術(shù)和新工藝j 材料與冶金學(xué)報，2002,12 ：1 ( 4 ) 。 6 梁中渝 煉鐵學(xué)m. 北京： 冶金工業(yè)出版社 2009。7王 磊，王京先，李 梅高爐煤氣在軋鋼加熱爐上的應(yīng)用.山東冶金.2002年第1期。8朱宗銘.高爐煤氣在軋鋼加熱爐上的應(yīng)用.鋼鐵.1996年06期