陸洪俊 朱啟東 王興國(guó) 王強(qiáng) 許紅昆 李云龍

（武昆股份煉鐵廠）

1 前言

目前武昆股份煉鐵廠均排壓煤氣放散夾帶大量粉塵排空，造成增加碳排放量；料罐排壓煤氣直接對(duì)空放散，造成資源浪費(fèi)；放散夾帶大量粉塵進(jìn)入消音器，影響消音器壽命；排壓放散過程產(chǎn)生較大的噪音對(duì)職工身心健康有害。為全面貫徹落實(shí)黨中央推動(dòng)綠色發(fā)展和打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的各項(xiàng)重大決策部署，以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心，以“三治四化”和綠色城市鋼廠建設(shè)為重要抓手，滿足《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》，《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃的通知》，《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣[2019]35 號(hào)）《關(guān)于印送的函》（環(huán)辦大氣函[2019]648 號(hào)），關(guān)于印發(fā)《云南省鋼鐵行業(yè)超低排放改造計(jì)劃實(shí)施方案》（環(huán)發(fā)〔2019〕13 號(hào)文）、《云南省人民政府關(guān)于印發(fā)云南省打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)實(shí)施方案的通知》等文件精神要求。昆鋼按照深化有組織排放控制，顆粒物小時(shí)均值排放濃度≤10 mg/m3；強(qiáng)化無組織排放管理，所有物料儲(chǔ)存、輸送及生產(chǎn)車間應(yīng)密閉，產(chǎn)塵點(diǎn)應(yīng)配備抑塵或除塵設(shè)施，車間外不得有可見煙粉塵。產(chǎn)塵點(diǎn)應(yīng)“應(yīng)收盡收”配置廢氣收集設(shè)施，強(qiáng)化運(yùn)行管理，確保收集治理設(shè)施與生產(chǎn)工藝設(shè)備同步運(yùn)轉(zhuǎn)的原則進(jìn)行超低排放的改造工作。

綜上，國(guó)家綠色環(huán)保政策的推動(dòng)，企業(yè)清潔生產(chǎn)和降本增效的要求和企業(yè)外在形象的塑造要求，昆鋼對(duì)現(xiàn)有環(huán)保系統(tǒng)改造已勢(shì)在必行。

2 現(xiàn)狀

高爐冶煉生產(chǎn)過程中，爐頂料罐內(nèi)的均壓煤氣和高爐休風(fēng)煤氣，通常直接排入大氣，均壓及休風(fēng)排放煤氣含有大量CO、CO2、SO2及有害粉塵，造成碳排放量增加，同時(shí)也浪費(fèi)能源。

為全面貫徹落實(shí)國(guó)家相關(guān)環(huán)保政策，為解決以上現(xiàn)狀，勢(shì)必對(duì)此排放系統(tǒng)進(jìn)行研究改進(jìn)。

3 問題分析

武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司煉鐵廠1#高爐為2 500 m3高爐，均排壓煤氣放散時(shí)直接排放，且高爐休風(fēng)時(shí)煤氣放散產(chǎn)生大量粉塵，現(xiàn)有降塵方式是通過爐頂灑水來抑制煤氣放散時(shí)產(chǎn)生的粉塵，但因排放壓力高仍夾帶大量粉塵排空，未能達(dá)到理想效果；料罐排壓煤氣直接對(duì)空放散，造成資源浪費(fèi)；放散夾帶大量粉塵進(jìn)入消音器，影響消音器壽命；排壓放散過程產(chǎn)生較大的噪音對(duì)職工身心健康有害[1]。

此次1 號(hào)高爐的改造項(xiàng)目采用利用1 個(gè)干法煤氣除塵布袋除塵器方案。

此項(xiàng)目原始設(shè)計(jì)參數(shù)見表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)參數(shù)

緩沖除塵器經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行后，需對(duì)除塵器內(nèi)的濾袋進(jìn)行清灰處理及布袋要求有檢漏裝置。清灰系統(tǒng)采用固定式低壓氮?dú)饷}沖清灰工藝。

濾袋除塵器錐形灰倉中收集的瓦斯灰定期通過中間小灰罐卸入汽車外運(yùn)。

煤氣凈化、脈沖清灰、工藝與現(xiàn)有高爐煤氣干式布袋除塵工藝相同[2]。

4 改進(jìn)措施

4.1 主要工藝系統(tǒng)改造[3]

高爐排壓煤氣全回收工藝由煤氣回收系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。系統(tǒng)建成后與原有均排壓系統(tǒng)為并行關(guān)系，可通過程序控制自由切換。當(dāng)系統(tǒng)具備回收條件時(shí)，可切換成投運(yùn)狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)故障或檢修狀態(tài)時(shí)，可切換成常規(guī)放散狀態(tài)。不同狀態(tài)時(shí)的系統(tǒng)工藝流程如下：

（1）系統(tǒng)離線時(shí)的均排壓流程

排壓流程：料罐→小旋風(fēng)除塵器→排壓閥→消音器→大氣；

均壓流程：凈煤氣→均壓閥→小旋風(fēng)除塵器→料罐。

（2）系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)的均排壓流程

排壓回收流程：料罐→小旋風(fēng)除塵器→回收閥→煤氣回收管路→前端引射器→布袋除塵器→后端引射器→凈煤氣管網(wǎng)；

均壓流程：凈煤氣→均壓閥→小旋風(fēng)除塵器→料罐。

4.2 排壓煤氣全回收系統(tǒng)

排壓煤氣全回收系統(tǒng)由管路及閥門組成，負(fù)責(zé)將爐頂排壓煤氣引至除塵系統(tǒng)，之后再將凈化后的煤氣并入低壓凈煤氣管網(wǎng)中。整個(gè)回收系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是從爐頂?shù)讲即龎m器間的粗煤氣管路，另一部分是從布袋除塵器至低壓煤氣管網(wǎng)之間的凈煤氣管路。每部分管路兩端均設(shè)置切斷閥（氣動(dòng)蝶閥+電動(dòng)扇形盲板閥），方便檢修單獨(dú)處理煤氣。

整個(gè)系統(tǒng)采取專有技術(shù)雙級(jí)引射形式全回收工藝，實(shí)現(xiàn)料罐均壓排壓煤氣100 % 回收，增加強(qiáng)制回收裝置（引射器）和快速切斷閥，前期利用料罐壓力自然回收，在回收末期利用閥門切換，將剩余煤氣用全回收裝置強(qiáng)行抽至煤氣管網(wǎng)中，同時(shí)緩沖布袋除塵器的箱體出口設(shè)置有后端引射器，防止管網(wǎng)波動(dòng)對(duì)回收效果造成影響，雙級(jí)引射技術(shù)保證回收壓力穩(wěn)定直至爐頂料罐達(dá)到微負(fù)壓時(shí)停止回收，以此來實(shí)現(xiàn)排壓煤氣全部回收。雙級(jí)引射在前端引射閥或后端引射閥出現(xiàn)故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)在線檢修，可實(shí)現(xiàn)全回收零排放功能，達(dá)到環(huán)保要求。引射器核心區(qū)域材質(zhì)304 不銹鋼（不含保護(hù)殼體）入口設(shè)置耐磨陶瓷及可更換噴嘴，進(jìn)出口配對(duì)法蘭、緊固件及密封件。

全回收系統(tǒng)投入后滿足高爐正常上料時(shí)間，原爐頂排壓系統(tǒng)不需要打開，全回收引射器氣源采用高壓凈煤氣。

整個(gè)管系直徑選擇上，遵循減少管路磨損、減少積水積灰的原則。充分利用干法除塵倉體的緩沖作用，快速將爐頂煤氣引至除塵器內(nèi)，再緩慢釋放到管網(wǎng)中，以此為來減小氣流對(duì)布袋和管網(wǎng)的沖擊。

經(jīng)計(jì)算2 500 m3高爐管道入口采用DN900 管徑、出口管道采用DN900 較為合理，盡量降低煤氣流速和阻損，有利于減輕管壁磨損和布袋負(fù)荷；有一定的抑流作用，減輕了并網(wǎng)接點(diǎn)處的煤氣脈沖強(qiáng)度，使整個(gè)回收過程平穩(wěn)、順暢?；拿簹夤艿绤^(qū)域的彎頭（做耐磨噴涂，管壁不低于12 毫米、材質(zhì)不低于Q345B、所有管道內(nèi)部做防腐噴涂）做加厚處理或采用耐磨彎頭。

新增回收管路在布置上采用共架方案，盡可能不新立支架。爐頂區(qū)域接點(diǎn)處選擇在現(xiàn)有平臺(tái)上，對(duì)爐頂均排壓平臺(tái)進(jìn)行局部改造，回收主管順著下降管或高爐框架敷設(shè)至重力除塵器區(qū)域，之后接入新增緩沖布袋除塵器內(nèi)。除塵器出口管道沿著現(xiàn)有干法除塵框架和凈煤氣管網(wǎng)，敷設(shè)至調(diào)壓閥組后部的低壓凈煤氣管道上（要求有吊裝設(shè)備方便檢修）。

4.3 爐頂放散環(huán)保除塵系統(tǒng)

爐頂放散除塵工藝設(shè)施由旋風(fēng)除塵器、排灰系統(tǒng)、水沖洗系統(tǒng)、放散閥組成。當(dāng)新增系統(tǒng)具備放散條件時(shí)，可選擇環(huán)保放散除塵管路進(jìn)行排放；當(dāng)系統(tǒng)故障或檢修狀態(tài)時(shí)，可采用常規(guī)的爐頂放散閥進(jìn)行放散排放。工藝流程如下：

（1）正常休風(fēng)放散流程

放散流程：高爐→上升管→旋風(fēng)除塵器→液壓放散閥→大氣；

排灰流程：液壓放散閥關(guān)閉→電動(dòng)盲板閥打開→電動(dòng)卸灰閥打開→水沖洗系統(tǒng)打開。

（2）事故放散流程

放散流程：高爐→上升管→爐頂液壓放散閥→大氣。

對(duì)爐頂放散閥平臺(tái)及檢修梁進(jìn)行改造加固，原爐頂3 臺(tái)DN650 液壓放散閥、均壓煤氣主管DN500 放散閥均需抬高，加長(zhǎng)放散管，新增旋風(fēng)除塵器安裝在放散平臺(tái)的中部，中間的DN650 放散閥安裝在旋風(fēng)除塵器的出口，旋風(fēng)除塵器下部排灰管路上設(shè)置有電動(dòng)盲板閥、電動(dòng)卸灰閥、蝶閥等，旋風(fēng)除塵器內(nèi)的瓦斯灰經(jīng)過卸灰管路排入爐頂清灰管后落入地面；新增工業(yè)水管路及管道泵和閥門等，旋風(fēng)除塵器的上部、下部設(shè)有噴嘴，開啟工業(yè)水供水管路上的管道泵和閥門對(duì)休風(fēng)放散煤氣和旋風(fēng)除塵器內(nèi)部進(jìn)行沖洗，沖洗水由現(xiàn)有爐頂灑水凈環(huán)水管道上接出。爐頂均排壓煤氣凈化回收系統(tǒng)流程圖如圖1 所示。

圖1 爐頂均排壓煤氣凈化回收系統(tǒng)流程圖

5 均排壓煤氣凈化、回收裝置運(yùn)用與效果分析

5.1 均排壓煤氣凈化、回收裝置制作安裝與運(yùn)用

按照以上研究進(jìn)行均排壓煤氣凈化、回收裝置制作（如圖2 所示）。

圖2 爐頂均排壓煤氣凈化回收系統(tǒng)流程圖

5.2 均排壓煤氣凈化、回收裝置效果分析

均排壓煤氣凈化、回收裝置投用后高爐煤氣回收量增加1 508 萬Nm3/a，固定碳排放12 789.55 t/a，減少顆粒物排放量約134.2 t/a（含塵量?jī)艋?0 g/Nm3，凈化后5 mg/Nm3）；

項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后高爐車間每年增量?jī)艋厥漳茉醇s1 719.12 tce，能源消耗測(cè)算如表2 所示。

表2 能源消耗測(cè)算表

高爐爐頂均壓煤氣回收裝置可實(shí)現(xiàn)年回收高爐煤氣約1 508 萬m3，折合標(biāo)煤量約1 719 t。

5.3 均排壓煤氣凈化、回收裝置投運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益分析

5.3.1 經(jīng)濟(jì)效益

按高爐2 500 m3計(jì)算，料罐有效容積為55 m3的密封貯料倉，用干式布袋除塵后的一次均勻。日排壓次數(shù)280 次/d（日上料批數(shù)140 ch/d，一批料排壓2 次），按每次排壓高爐煤氣量149.57 Nm3/ 次來計(jì)算，則日排壓煤氣量為41 879.6 Nm3。除高爐休風(fēng)5 天外，高爐按360 天生產(chǎn)，則每年多回收高爐煤氣為1 508 萬Nm3。按煤氣費(fèi)用0.26 元/Nm3計(jì)算則年平均回收煤氣經(jīng)濟(jì)效益為：

15 080 000 Nm3×0.26 元/Nm3=392.08 萬元/年

5.3.2 社會(huì)效益

按高爐2 500 m3計(jì)算，每年可減少減少顆粒物排放量約134.2 t，可減少固定碳排放12 789.55 t。

6 結(jié)語

（1）通過對(duì)此均排壓煤氣凈化、回收裝置的研發(fā)應(yīng)用，減少了煉鐵廠1#高爐均排壓的碳排放量，每年可減少固定碳排放12 789.55 t。

（2）在應(yīng)用過程中減少噪音對(duì)職工身心帶來的的損害，提高能源回收，降低生產(chǎn)成本，每年約節(jié)約392 萬元。