高爐煤氣
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-19
高爐煤氣的實(shí)例教程
在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，高爐煉鐵又是能耗最高的環(huán)節(jié)。鋼鐵工業(yè)的節(jié)能主要包括減少浪費(fèi)和增加回收兩個(gè)方面，其中大力回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二次能源（例如副產(chǎn)煤氣等）是一個(gè)非常重要的途徑。鋼鐵生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)煤氣資源包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。其中高爐煤氣排放量約占64 %, 焦?fàn)t氣約占29 % , 轉(zhuǎn)爐氣約占7 %, 因此高爐煤氣的有效利用是鋼廠節(jié)能降耗的重中之重。
高爐煤氣是高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)煤氣，是一種無色、無味、有毒的低熱值氣體燃料。主要成分為CO、CO2、N2 、H2O、及少量H2，各成分的含量與高爐所用燃料、生鐵品種和冶煉工藝密切相關(guān)，其常見的組成如表1所示。
其中最具有二次利用價(jià)值的CO含量?jī)H為25-30%，而惰性組分CO2和N2約占70%，使得高爐煤氣的熱值很低，一般僅為730-800×4.18 KJ/Nm3左右，而燃料熱值只有達(dá)到2200×4.18KJ／Nm3左右，才能滿足工業(yè)爐理論燃燒溫度的要求。
目前，高爐煤氣的利用并不充分，大部分冶金工廠高熱值煤氣緊缺，而高爐煤氣富余，存在不同程度的高爐煤氣放散現(xiàn)象，達(dá)不到煤氣111的有效利用。很多鋼鐵聯(lián)合企業(yè)一方面在放散高爐煤氣，一方面又要購(gòu)入重油、天然氣或者燒自產(chǎn)焦油等作為能源補(bǔ)充。高爐自身熱風(fēng)爐會(huì)用掉40 %～50% 的高爐煤氣, 其余大部分如果放散到大氣中，將會(huì)造成環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi)。國(guó)家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科委頒發(fā)的《中國(guó)節(jié)能技術(shù)大綱》中要求, 冶金重點(diǎn)企業(yè)高爐煤氣排放損失率應(yīng)為4 %以下。
因高爐煤氣中含CO量在30%以下，造成燃燒速度低、火焰長(zhǎng)，因此高爐煤氣的理論燃燒溫度為1400~1500℃。高爐煤氣中有大量N2和CO2，其主要可燃的成份為CO、H2和CH4（含量很少），故其發(fā)熱值較低。
展開 關(guān)于高爐煤氣鍋爐電除塵器裝設(shè)CO傳感器的探討
高爐煤氣作為工業(yè)鍋爐及熱電廠鍋爐燃料,已在冶金企業(yè)廣泛采用,從CO濃度爆炸極限的確定及其影響因素,爆炸條件和運(yùn)行中電除塵器入口CO濃度分析等方面,對(duì)電除塵器爆炸的可能性進(jìn)行了分析,認(rèn)為摻燒高爐煤氣燃煤鍋爐電除塵器入口安裝CO傳感器非常必要.
1、高爐煤氣及其應(yīng)用
冶金工廠有著豐富的二次能源,如高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)品一高爐煤氣。
高爐煤氣除部分供冶金工廠自用外,以前大部分均向空排放,既浪費(fèi)能源,又污染大氣環(huán)境。
為充分利用這部分能源,許多企業(yè)相繼建起熱電廠,讓鍋爐摻燒或全燒高爐煤氣進(jìn)行發(fā)電并向工廠供應(yīng)生產(chǎn)、生活蒸汽,從而節(jié)約能源,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
高爐煤氣是一種低發(fā)熱量的氣體燃料,其著火點(diǎn)較高,約為600~660℃左右,屬較難著火的氣體燃料。它含有大量氮和二氧化碳,可燃成分主要是一氧化碳。某鋼廠、冶金廠高爐煤氣成分見表1。
成分
某鋼廠
某冶金廠
CO2/%
20.27
19.5
N2/%
55.79
55.1
CO/%
22.3
22.7
H2/%
1.07
1.8
CH4/%
0.57
0.9
高爐煤氣中的一氧化碳是一種無色無味的有毒氣體,它與人體血液中的血紅素化合力很強(qiáng),為氧的200~300倍,能從血紅素中取代氧,從而使人發(fā)生缺氧窒息致死。當(dāng)空氣中CO含量達(dá)1%時(shí)(或12.5mg/L),人吸人幾口立即失去知覺,停留1~2min即可造成致命中毒,因此,在使用CO時(shí)必須嚴(yán)防泄漏。
展開 近年來，我國(guó)鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展，鋼鐵冶金技術(shù)不斷進(jìn)步，使得鋼鐵廠富產(chǎn)煤氣資源量越來越多。焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，煤氣資源占到企業(yè)總能耗的比例達(dá)到40%左右，是影響生產(chǎn)成本和利潤(rùn)的重要因素。因此，實(shí)現(xiàn)煤氣的充分回收、合理利用，對(duì)于鋼鐵廠降低成本、發(fā)揮其能源轉(zhuǎn)化作用具有重要的意義。
表1、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣特性分析
一、煤氣利用途徑
煤氣資源受煤種配比、原料結(jié)構(gòu)等影響，焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐、高爐煤氣熱值在可控范圍內(nèi)波動(dòng)，按照煤氣結(jié)構(gòu)調(diào)整和煤氣熱值調(diào)整的要求，根據(jù)煤氣種類和工藝劃分，煤氣資源合理利用可參照以下原則：
1、 高爐煤氣首先應(yīng)考慮供給焦?fàn)t、高爐熱風(fēng)爐、鍋爐以及軋鋼等用戶，其中焦化工序盡量以高爐煤氣替代焦?fàn)t煤氣，實(shí)現(xiàn)以高爐煤氣為主，焦?fàn)t煤氣為輔；置換出的焦?fàn)t煤氣可以用于發(fā)電效率達(dá)45%的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電上。
2、 焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定，各種參數(shù)波動(dòng)小，熱值高，毒性較小，主要考慮用在熱值要求高的設(shè)備上，如燒結(jié)點(diǎn)火爐等，還可與高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合供軋鋼等用戶，高熱值的煤氣可有效減少加熱時(shí)間，降低鑄坯燒損。
3、 轉(zhuǎn)爐煤氣應(yīng)優(yōu)先煉鋼工序自用，比如鋼包烘烤、合金烘烤、混鐵爐保溫、在線烘烤、連鑄中間包烘烤等，然后供給低壓鍋爐或直接供給軋鋼加熱爐，最后再供給對(duì)燃料要求不嚴(yán)的用戶或當(dāng)使用轉(zhuǎn)爐煤氣時(shí)對(duì)車間生產(chǎn)影響小的用戶，例如石灰車間、初軋車間等。同時(shí)要考慮轉(zhuǎn)爐煤氣用量的最大化，以提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，置換出更多的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣。
大部分鋼鐵企業(yè)煤氣都作為燃料使用，其中焦?fàn)t煤氣因其發(fā)生穩(wěn)定、熱值較高，燃燒后煙氣能夠達(dá)到較高的溫度，作為各用戶優(yōu)先使用的介質(zhì)，經(jīng)常出現(xiàn)焦?fàn)t煤氣量不足的情況。
展開 CO不斷生產(chǎn)，并聚集在爐的項(xiàng)部，通過爐子的上升管把煤氣引出，這就是煉鋼的副主品。高爐涉及到的安全問題主要是爐內(nèi)煤氣不能隨便跑出來，煤氣有幾個(gè)地方可能跑出來：
（1）爐頂裝料的地方冒煤氣。目前采取的是分段下料，分步隔離，堵住煤氣，讓料能下來，但堵不好就會(huì)冒煤氣。
（2）高爐風(fēng)口、鐵口、渣口套接不嚴(yán)冒煤氣。供風(fēng)給爐內(nèi)，進(jìn)風(fēng)口也易冒煤氣；鐵口、渣口不出鐵不出鋼時(shí)應(yīng)堵住。所以從安全上要檢測(cè)這些地方的煤氣濃度，看看是否超標(biāo)。
（3）高爐爐頂裝料系統(tǒng)不嚴(yán)冒煤氣。爐頂裝料系統(tǒng)采取氮?dú)饷芊猓３指哂跔t內(nèi)0.05 Mpa壓力，大小鐘拉桿、料罐的齒輪箱等處。
（4）高爐冷卻系統(tǒng)進(jìn)出爐壁不嚴(yán)冒煤氣。要有明確的警示標(biāo)志，一般人不能去，安全檢查也不能上去。
除以上，高爐風(fēng)口以上各層平臺(tái)煤氣也是危險(xiǎn)區(qū)，要有明確的警示標(biāo)志，一般人不能去，安全檢查也不能上去。其次還要控制爐內(nèi)壓力，爐頂有一個(gè)放散裝置，叫泄壓，泄壓不好，會(huì)導(dǎo)致事故。檢查時(shí)要到中控室檢查氮?dú)獾拿芊鈮毫ΑX輪箱的密封情況、冷卻水進(jìn)出水溫度是不是正常，有沒有限制、報(bào)警等等。
回收安全重點(diǎn)：
高爐煤氣必須要凈化，它從爐內(nèi)出來時(shí)的含塵量為每立方米10g左右，到用戶需要達(dá)到10mg左右，所以必須除塵。目前除塵有兩大類方法，一類是濕法，一類是干法。不管是濕法還是干法，都要先經(jīng)過重力除塵器把大顆粒塵除掉。其次，除塵過程中要注意以下安全問題：
（1）高爐濕法除塵要防止排污系統(tǒng)冒煤氣，循環(huán)水系統(tǒng)帶煤氣。凈化水池，如果有管道，水位高時(shí)，壓力可封住煤氣，當(dāng)清洗水池時(shí)人員就會(huì)中毒。
（2）高爐干法除塵要防止出灰系統(tǒng)冒煤氣，電除塵控制煤氣含氧量不超過1%。防塵要密封，最好調(diào)濕。不要放干灰，在重力除塵器處放干灰，往往是出煤氣再關(guān)掉，非常危險(xiǎn)，這種違章行為較普遍。
展開 焦炭在高爐中有一項(xiàng)無可替代的作用，就是維持高爐料柱透氣性的骨架作用。而焦炭在高爐內(nèi)的發(fā)熱劑和還原劑的作用則可通過提高噴煤量、提高熱風(fēng)溫度來代替，它們對(duì)于降焦的作用是顯而易見的。噴吹煤粉也是高爐實(shí)現(xiàn)降本增效的重要技術(shù)措施。
近年來開發(fā)新的綠色能源如天然氣、焦?fàn)t煤氣等富含還原劑( 碳、氫) 的物質(zhì)，來進(jìn)行高爐噴吹，既能通過替代部分冶金焦炭緩解煤炭資源緊張局面，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，同時(shí)也為煤氣尋求一種更為高效的利用途徑[1-2]。焦?fàn)t煤氣屬于氫系還原劑，與碳系還原劑相比，在還原鐵礦石時(shí)產(chǎn)生的是H2O 而非CO2，所以更有利于減少CO2排放。因此，高爐噴吹焦?fàn)t煤氣技術(shù)的實(shí)施，不僅可通過節(jié)焦作用產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)起到CO2減排作用，能夠給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙重效益。
2 高爐噴吹焦?fàn)t煤氣工藝特點(diǎn)
2.1 焦?fàn)t煤氣的性質(zhì)
焦?fàn)t煤氣( Coke Oven Gas，簡(jiǎn)寫COG) 是在煉焦過程中，在隔絕空氣條件下，精煤經(jīng)高溫干餾產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物[3]。經(jīng)過生產(chǎn)回收和凈化處理后成為煉焦最主要的副產(chǎn)品。生產(chǎn)1t 焦炭大約產(chǎn)生425m3煤氣量，除去回爐助燃外，會(huì)產(chǎn)生約200 m3的焦?fàn)t煤氣供用戶使用。凈化后焦?fàn)t煤氣的主要成分如表1 所示。凈焦?fàn)t煤氣的主要成分是H2和CH4，發(fā)熱值為16500～18500kJ/m3。因此，焦?fàn)t煤氣是一種氣體燃料，更是一種高氫含量的良好還原劑。
表1 焦?fàn)t煤氣凈化后的主要組成成分%
2.2 高爐噴吹焦?fàn)t煤氣工藝
將焦?fàn)t煤氣加壓至高于風(fēng)口壓力，然后經(jīng)管路系統(tǒng)輸送到達(dá)高爐各風(fēng)口，在壓力的作用下，經(jīng)噴qiang噴入高爐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣的高爐噴吹[4]。
在高爐風(fēng)口回旋區(qū)前端，焦炭與氣體中氧反應(yīng)主要生成二氧化碳，并放出大量的熱。
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高爐煤氣的最新內(nèi)容
高爐煤氣（BFG）是高爐煉鐵過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品，產(chǎn)量巨大。BFG的主要成分為20%～28%的CO、17%～25%的CO2、50%～55%的N2和1% ～ 5%的H2。適用于鋼鐵BFG碳捕集的技術(shù)，根據(jù)氣體分離方式不同，可分為化學(xué)吸收法、物理吸附法和膜分離法。公眾號(hào)：3060碳達(dá)峰碳中和。
通過使用吸附劑或化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)，二氧化碳可以從高爐煤氣或爐底氣中分離出來，從而減少鋼鐵工業(yè)的碳排放。
3. 水泥工業(yè)碳捕集：
水泥生產(chǎn)過程也會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳排放。碳捕集技術(shù)可以應(yīng)用于水泥廠中的煅燒過程，以捕集和回收煅燒排放的二氧化碳。
高爐煤氣（BFG）是高爐煉鐵過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品，產(chǎn)量巨大。BFG的主要成分為20%～28%的CO、17%～25%的CO2、50%～55%的N2和1% ～ 5%的H2。適用于鋼鐵BFG碳捕集的技術(shù)，根據(jù)氣體分離方式不同，可分為化學(xué)吸收法、物理吸附法和膜分離法。
某項(xiàng)目的工藝流程為高爐焦?fàn)t煤氣進(jìn)入燃?xì)忮仩t燃燒，燃燒后的煙氣進(jìn)入SDA脫硫塔脫硫，再進(jìn)入袋除塵器除塵，最后經(jīng)出口煙道進(jìn)入煙囪排出。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，SDA脫硫塔需在負(fù)壓條件下運(yùn)行，由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)3#線出口管道阻力大，導(dǎo)致正壓區(qū)處于脫硫塔旋轉(zhuǎn)霧化器處，致使旋轉(zhuǎn)噴霧器無法正常運(yùn)行。對(duì)3#線系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，并提出方案優(yōu)化降阻。
在鋼鐵冶煉公司自備電廠中，高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的混合氣一般作為鍋爐燃燒的主要能源，因此鍋爐煙道廢氣中CO含量檢測(cè)結(jié)果可為鍋爐燃燒的改善提供良好的指導(dǎo)。良好的燃燒效率不僅能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能節(jié)能降耗。
一般用焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，每公斤干煤的耗熱量約為 550千卡；用高爐煤氣加熱時(shí)約為630千卡。
護(hù)爐
煉焦?fàn)t烘爐階段由于硅磚的膨脹是非線性的，上下部位膨脹速度不一，有被拉成階梯裂紋的可能。正常生產(chǎn)過程中，由于炭化室的周期性裝煤和出焦，爐溫波動(dòng)很大，砌體也會(huì)產(chǎn)生一定程度的脹縮變化。再加各種機(jī)械設(shè)備對(duì)砌體的撞擊，均可能導(dǎo)致砌體變形和開裂。
沙鋼7.63m焦?fàn)t在投產(chǎn)初期，在使用高爐煤氣加熱時(shí)，機(jī)焦側(cè)溫差普遍偏大，在80-100℃，經(jīng)過調(diào)整第二塊至第七塊噴嘴板尺寸，溫差逐漸穩(wěn)定在30-50℃。
生產(chǎn)鑄造煙氣主要來源于以下的工藝環(huán)節(jié)：
生產(chǎn)鑄造煙氣高爐原料、燃料及輔助原料的運(yùn)輸、篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中將產(chǎn)生粉塵；在高爐出鐵時(shí)將產(chǎn)生一些有害廢氣，該生產(chǎn)鑄造煙氣主要包括粉塵、一氧化碳、二氧化硫和硫化氫等污染物；高爐煤氣的放散以及鑄鐵機(jī)鐵水澆注時(shí)產(chǎn)生含塵廢氣和石墨碳的廢氣。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。
b.為適應(yīng)塵源的變化，除塵器設(shè)計(jì)中需要在正常風(fēng)量之上加若干備用風(fēng)量時(shí)，從而按著最高風(fēng)量設(shè)計(jì)除塵器；
c.若布袋除塵器的煙氣處理溫度已經(jīng)確定，而氣體又采取稀釋法冷卻時(shí)，處理風(fēng)量還要考慮增加稀釋的空氣量
2.布袋除塵器排塵濃度的確定：
a.首先應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有些城市、地區(qū)和企業(yè)要求更低的濃度
b.許多情況下對(duì)排塵濃度有更加嚴(yán)格的要求：毒性粉塵；透平機(jī)進(jìn)氣凈化；垃圾焚燒尾氣；大型高爐的煤氣凈化。
挖貝網(wǎng)資料顯示，江蘇神通主要從事應(yīng)用于冶金領(lǐng)域的高爐煤氣全干法除塵系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐煤氣除塵與回收系統(tǒng)、焦?fàn)t煙氣除塵系統(tǒng)、煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)的特種閥門、法蘭，應(yīng)用于核電站的核級(jí)蝶閥和球閥、核級(jí)法蘭和鍛件、非核級(jí)蝶閥和球閥及其配套設(shè)備，應(yīng)用于核化工領(lǐng)域的專用設(shè)備及閥門，以及應(yīng)用于石油石化、煤化工、超（超）臨界火電、LNG超低溫閥門和法蘭及鍛件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。
