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《冶金资源综合利用》结课论文教师：吴六顺姓名：学号：班级：高炉煤气的综合利用[摘要]高炉煤气是高炉炼铁过程中的副产品，也是钢铁企业重要的二次能源。从设备配置、煤气管控策略、放散控制体系等多角度对高炉煤气系统进行一个合理的综合性分析，达到节约能源，保护环境，降低成本，创造经济和社会效益的目的。[关键词]高炉煤气，资源，回收利用1.引言进入２１世纪，随着全球化市场的持续发展，我国钢铁行业发展迅猛，钢铁产量不断提高，占世界钢铁总产量的比重不断上升。２０13年我国生铁产量已超过10亿吨，大约占世界总产量的一半。目前，环境问题已越来越受到各国的重视，靠资源的高消耗来推动增长的钢铁工业要实现节能减排、低碳炼铁的绿色环保经济，必须充分挖掘潜力，提高资源利用效率，最大限度的减少资源浪费。钢铁企业中“三气”高炉气、转炉气、焦炉气）的能量综合利用是实现节能降耗的突破口。在钢厂三气中，高炉气虽然有效气体含量最低，但其排放量最大。在“三气”二次能源总量中高炉气约占６４％，焦炉气约占２９％，转炉气约占７％，因此高炉气的有效利用是钢厂节能降耗的重中之重。[1]2高炉煤气系统简介2.1高炉煤气供应原理从高炉引出来的煤气含有15g~80g／M3或更多粉尘，是不能直接供给用户使用的，否则会堵塞煤气管道和用户设备，还可能引起蓄热室内耐火砖渣化和导热性降低。因此，高炉煤气必须经除尘处理后才能输送和使用。高炉煤气由炉顶封板（炉头）引出，进入重力除尘器，煤气在重力除尘器内由于气流突然转向，流速突然降低，煤气中的灰尘颗粒在惯性力和重力作用下沉降到除尘器底部。通过重力除尘器可以除去粒度大于30μm的灰尘颗粒，除尘效率可达到80%，出口煤气含尘可降到2~10g/M3,阻力损失较小，一般为50~200Pa。其次煤气再进入布袋除尘器进行精细除尘，气流通过布袋时，灰尘被截留在纤维体上，而气流通过布袋继续运动。经过二次除尘的煤气再经过透平装置或减压阀组，最后进入高炉煤气外网管道供用户使用。高炉煤气的工艺流程如图一所示。[2]图一高炉煤气工艺流程图2.2高炉煤气系统设备简介公司现在拥有两座现代化大型高炉。1#高炉炉容1580M3,每小时产气量为21万M3/h~23万M3/h，日产气量504M3-552M3左右；2#高炉炉容1780M3,每小时产气量为23万M3/h~25万M3/h，日产气量552M3-600M3左右。柜区拥有1座容量为10万M3稀油密封型煤气柜。气柜工作压力7.6KPa±0.2KPa。实际可用柜容为25000M3-75000M3，用以在高炉紧急高炉重力除尘布袋除尘TRT减压阀组煤气用户煤气柜休风时继续供用户使用高炉煤气。同时在正常情况下调节煤气供需不平衡而造成的压力波动。[3]柜区拥有1#和2#两座三筒铁塔自立式放散塔。现在1#放散塔投运，2#放散塔备用。两座放散塔放散能力均为20万M3／h左右，可以满足绝大多数情况下的放散要求。高炉煤气管道网中的煤气管道高空共架安设，无坡度，管底架设高度为8米以上，考虑施工和运输局部地区架空高度10米以上，使用波纹管型伸缩补偿器。采用盲板可靠切断煤气，每隔150米设一个排水器，在重要管道处设立双排水器。3高炉煤气的回收利用技术进入2009年，随着金融危机的不断加深，公司在经营上出现艰难。所以，针对如何降低成本，提高能源综合利用，维护设备正常运行已经成为全厂节能降耗、挖潜增效的重要环节之一。3.1高炉热风炉高炉热风炉是目前单一使用高炉煤气应用最广泛的工业炉，高炉热风炉凭借炉内耐火砖砌体热容量大所形成的高温环境，使单一高炉气能够稳定燃烧。如要求获得更高的热风温度，需将高炉气和助燃空气预热后送入热风炉燃烧。3.2复热式炼焦炉复热式炼焦炉直接使用高炉气为燃料，通过将高炉气和助燃空气通过蓄热室的格子砖预热到１０００℃左右，然后进入燃烧室立火道燃烧，可使炭化室炉墙加热到１１００℃以上。3.3与高热值气体掺混为混合燃气高炉气可与焦炉煤气、天然气、液化石油气等混合为混合煤气，作为均热炉、加热炉、热处理炉等的燃料，并可用于烧结机点火，也可用于加热热轧的钢锭、预热钢水包等。近年来一些钢厂为节能降耗，也将部分放散的高炉气送锅炉掺烧，掺烧大量的高炉气会影响锅炉的热效率。[4]高炉气与高热值气体掺烧是目前钢厂高炉气利用技术中除热风炉外另一种重要利用方法。由于一些新建钢厂和规模较小的钢厂没有配置焦炉或大钢厂焦炉规模与高炉匹配不合适，导致高炉气利用率降低。如果工厂采用高炉气与天然气和液化石油气掺烧，则会由于天然气和液化石油气成本太高使混合气成本增加，另外部分地区天然气供应不足将会导致混合气供应不稳定，影响用气工序的生产。3.4蓄热式轧钢加热炉蓄热式轧钢加热炉属高温空气燃烧技术（ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｉｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ缩写ＨＴＡＣ），该技术是将高炉气与助燃空气双预热到１０００℃以上，使单一高炉气的理论燃烧温度达到２２００℃以上。高炉气与助燃空气的预热是通过蓄热室得到的，其与传统蓄热燃烧的区别在于蓄热体材料耐高温，耐急冷急热，以获得高温；蓄热体比表面积大，换向周期短至不到１分钟，使蓄热体小型化；排烟温度低于１５０℃。蓄热式轧钢加热炉热效率比常规加热炉提高３０％以上，炉内呈贫氧燃烧气氛，钢坯氧化烧损少，有利提高成材率，燃烧产物中ＮＯＸ含量低，自动化程度高。目前该技术已在部分厂家应用，但现有的蓄热式加热炉还需要进一步完善，如炉压有待进一步稳定、燃烧控制技术有待进一步优化等。3.5高炉煤气蒸汽联合循环发电高炉煤气蒸汽联合循环发电（ＢＦＧ—ｓｔｅａｍＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ缩写ＢＦＧ—ｓｔｅａｍＣＣＰＰ，或ＣＣＰＰ）。高炉气燃烧速度低，发热量低，含尘量大；与燃用天然气和液体燃料的燃气轮机相比。对ＣＣＰＰ需作如下改进：一是增设湿式电除尘器，将高炉气的含尘量降至ｌｍｇ／Ｎｍ３以下，以满足机组的运行要求；二是增设煤气压缩机，并且要求压缩机密封可靠，以防有毒易爆的ＣＯ气体外泄；三是调节压气机进口的空气流量使压气机和透平流量匹配，并放大燃烧室，增加ＣＯ气体在燃烧室的停留时间，同时增大燃烧器，以保证高炉气燃烧稳定。使用高炉煤气蒸汽联合循环发电技术要。[5]4结束语钢铁企业的煤气平衡是一项复杂的系统工程，企业煤气产量的高低以及煤气供应量与需求量之间的平衡关系，对企业的产品成本和能源消耗影响极大。高炉煤气是钢铁企业重要的副产煤气之一，对高炉煤气用户的消耗量进行预测，有利于高炉煤气的合理分配及优化利用，不仅使企业高炉煤气的供需平衡达到相对良好的状态，而且有利于企业节能降耗，减少污染排放，降低生产成本，提高经济和社会效益。参考文献[1]邓万里，陈伟昌。宝钢高炉煤气系统平衡实践[2]邱东，陈爽等。钢铁企业高炉煤气平衡与综合优化[3]顾洁王少军。高炉煤气利用的研究[4]吴世华。减少高炉煤气放损的措施[5]丁全贺，耿云峰。高炉煤气回收利用技术开发与应用