2015年，中冶京誠在國內率先研發(fā)的“高爐爐頂均壓煤氣回收方法及回收裝置”得到成功應用，一經(jīng)推出便獲得了快速推廣和廣泛好評。中冶京誠對該專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行不斷研發(fā)改進(jìn)和升級，2021年 “高爐爐頂均壓煤氣全回收技術(shù)”得到成功應用，將回收率從70~80%提升至100%，再次填補國內空白。這一成果適應更高的環(huán)保和低碳冶煉要求，創(chuàng )造了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，2022年11月經(jīng)中國冶金科工集團科技成果評價(jià)達國際領(lǐng)先水平。
高爐煉鐵中，爐頂均壓放散煤氣直接排放到大氣中，含有大量CO、CO?、N?和粉塵，有毒且可燃。據統計，每座高爐平均每天需要排放約300次，全國高爐均壓煤氣年排放量高達77億m3，相當于碳排放約318萬(wàn)噸，折合標準煤約99萬(wàn)噸，年經(jīng)濟損失高達7.8億元、排放粉塵量達到7萬(wàn)噸，造成了極大的環(huán)境污染及能源浪費。
高爐爐頂均壓煤氣實(shí)現全回收，面臨著(zhù)管道內煤氣流速和回收時(shí)間難以控制、回收煤氣對凈煤氣管網(wǎng)造成壓力沖擊、除塵效率低、回收率低等一系列亟待解決的技術(shù)難題。中冶京誠潛心研發(fā)，逐一破解并徹底解決了各種難題，首創(chuàng )了高爐爐頂均壓煤氣干法全回收工藝、組合式頂進(jìn)頂出干式除塵設備、高效引射裝備及智能控制回收系統等一系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了高爐均壓煤氣的高效干法全回收。
技術(shù)原理：利用高爐爐頂料罐和煤氣管網(wǎng)之間存在的較大壓差，可以對煤氣進(jìn)行回收，但是脈沖式的高壓煤氣短時(shí)間內快速進(jìn)入低壓凈煤氣管網(wǎng)，會(huì )對煤氣管網(wǎng)造成一定的壓力波動(dòng)；均壓煤氣在除塵器內流動(dòng)不穩定、分布不均勻，會(huì )減少布袋除塵器的使用壽命；利用壓差回收煤氣，當料罐和煤氣管網(wǎng)之間的壓力趨于平衡時(shí)，料罐內仍存在約20%的均壓煤氣難以實(shí)現全部回收，如果采用強制手段對剩余煤氣進(jìn)行回收，又會(huì )增加回收時(shí)間、影響高爐裝料作業(yè)率。
首創(chuàng )高爐爐頂均壓煤氣干法全回收工藝
中冶京誠針對高爐爐頂均壓煤氣對空排放造成的環(huán)境污染和能源浪費、無(wú)法實(shí)現高質(zhì)量完全回收的問(wèn)題，在行業(yè)內首創(chuàng )開(kāi)發(fā)了“三級除塵+強制引射”的干法全回收工藝，實(shí)現均壓煤氣高質(zhì)量全回收，粉塵排放濃度≤5mg/Nm3。
高爐爐頂均壓煤氣干法全回收工藝技術(shù)路線(xiàn)圖
高爐爐頂均壓煤氣干法全回收工藝流程圖
研制組合式頂進(jìn)頂出干式除塵設備
針對回收均壓煤氣對凈煤氣管網(wǎng)造成壓力沖擊及除塵效率低的問(wèn)題，中冶京誠研制了組合式頂進(jìn)頂出干式除塵設備，解決了均壓煤氣回收壓力波動(dòng)大、氣流周期性瞬時(shí)流量大等多重問(wèn)題，延長(cháng)布袋除塵器壽命約20%。
組合式干式除塵設備三維模型
首創(chuàng )高效引射裝備及智能控制回收系統
針對回收后期剩余煤氣回收率低、回收時(shí)間長(cháng)的問(wèn)題，中冶京誠開(kāi)發(fā)了高效引射裝備，建立了基于時(shí)間模式和壓力模式的耦合平衡控制模型，開(kāi)發(fā)出均壓煤氣智能控制回收系統，實(shí)現管道內煤氣流速的最優(yōu)匹配，回收時(shí)間≤12s，保障爐頂裝料作業(yè)不受影響，避免管道積灰堵塞。
引射器仿真-速度場(chǎng)圖
引射器試驗裝置示意圖
引射器試驗裝置現場(chǎng)照片
成就：中冶京誠高爐爐頂均壓煤氣干法全回收技術(shù)成果已申請中國專(zhuān)利18項、海外專(zhuān)利4項，核心發(fā)明專(zhuān)利榮獲中國循環(huán)經(jīng)濟協(xié)會(huì )專(zhuān)利一等獎，并在承德鋼鐵、興澄特鋼、河鋼樂(lè )亭鋼鐵、天津鋼鐵等59座高爐上成功應用。
意義：應用實(shí)踐表明，該技術(shù)成果徹底解決了高爐爐頂均壓煤氣回收難的問(wèn)題，是避免有毒氣體向大氣排放、實(shí)現回收能源并改善環(huán)境的行之有效的措施，對鋼鐵企業(yè)的節能降耗減排和綠色發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用，引領(lǐng)了高爐煉鐵行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，為鋼鐵行業(yè)早日實(shí)現雙碳目標做出了巨大貢獻。
