近年來，隨著低碳經(jīng)濟(jì)的全球化趨勢(shì)和日益嚴(yán)峻的氣候問題逐漸引起人們的高度關(guān)注，我國相繼提出了建設(shè)低碳、清潔、高效型企業(yè)和資源節(jié)約、環(huán)境友好型企業(yè)的要求。在冶金行業(yè)中，高爐煉鐵所需的能耗和產(chǎn)生的污染在整個(gè)鋼鐵工序中占有很大的比重，是節(jié)能減排措施的重要推進(jìn)對(duì)象�，F(xiàn)在，針對(duì)高爐系統(tǒng)節(jié)能減排的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，如高爐均壓煤氣回收、熱風(fēng)爐廢氣余熱回收、環(huán)保水渣處理等環(huán)保措施的成功應(yīng)用，不僅為企業(yè)和社會(huì)帶來了良好的環(huán)保效應(yīng)，也給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2回收均壓煤氣的意義高爐冶煉生產(chǎn)過程中，爐頂料罐內(nèi)的均壓煤氣通過旋風(fēng)除塵器和消音器后，通常都是直接排入大氣。由于旋風(fēng)除塵器只能除去煤氣中一部分較大直徑顆粒的粉塵，其余的粉塵都隨著放散煤氣直接排入了大氣中，并且高爐煤氣為含有大量CO和少量H2、CH4等有毒、可燃物的混合氣體，這對(duì)大氣環(huán)境尤其是高爐生產(chǎn)區(qū)域造成了嚴(yán)重的污染，同時(shí)也白白浪費(fèi)了這部分煤氣能源。另外，均壓煤氣一般含有較高的水分，通過消音器對(duì)空放散時(shí)，由于壓力突然降低，煤氣中的水分容易析出結(jié)露，隨均壓煤氣排放的粉塵遇水變濕后常常黏糊、堵塞放散消音器，使其不能正常工作，給高爐的生產(chǎn)維護(hù)帶來很大困難。因此，回收這些直接排入大氣的均壓煤氣，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。以一座4000m3的高爐為例，年工作日按350天考慮，每天約有12×104m3的均壓煤氣排出，經(jīng)過爐頂?shù)男�風(fēng)除塵器后，均壓煤氣含塵量仍在10g/m3左右。經(jīng)計(jì)算，回收這些均壓煤氣，減少的污染物排放量和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益分析如下。

減排量

（1）均壓煤氣回收率按90%考慮，則日回收量為10.8×104m3，年回收量：10.8×104m3×350天=3780×104m3。即每年將減少高爐爐頂臟煤氣排放3780×104m3，這些煤氣能源得以回收利用。

（2）煤氣灰日回收量約1.08t，年回收量：1.08t×350天=378t。即每年將減少高爐爐頂粉塵排放378t，這將在很大程度上改善高爐區(qū)域的操作環(huán)境，有利于清潔生產(chǎn)。

（3）高爐煤氣標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)按0.12kg/m3（標(biāo)態(tài)）計(jì)，年回收均壓煤氣的折算標(biāo)準(zhǔn)煤量為4536t。標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放折算系數(shù)按0.85計(jì)，并且煤氣灰含有焦炭粉塵（約5％），年均壓煤氣回收減少碳排放量：4536t×0.85+378t×0.05=3874.5t。2.2經(jīng)濟(jì)效益按當(dāng)前國內(nèi)鋼鐵廠普遍的成本核算價(jià)格，高爐煤氣0.12元/m3，煤氣灰200元/t計(jì)算，均壓煤氣回收一年帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益：高爐煤氣：0.12元/m3×3780×104m3＝453.6萬元；煤氣灰：200元/t×378t＝7.6萬元；年總經(jīng)濟(jì)效益值：461.2萬元。按投入一套均壓煤氣回收裝置為500余萬元考慮，一年多時(shí)間即可收回設(shè)備投資成本。由此可見，通過回收高爐均壓煤氣，不但可以有效地減輕塵、氣和噪音污染，延長消音器的

使用壽命，還有利于增加能源利用率，提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益。3均壓煤氣回收工藝20世紀(jì)80年代，國外已經(jīng)開發(fā)了濕法均壓煤氣回收技術(shù)，后來國內(nèi)也對(duì)濕法回收技術(shù)進(jìn)行過研究并得到實(shí)際應(yīng)用，但受回收煤氣粉塵濃度偏大、回收時(shí)間較長等不利因素的影響，該工藝未能取得預(yù)期的效果。直到近年來得益于高爐自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和干法除塵工藝的完善，才又為均壓煤氣回收提供了新的途徑。高爐均壓煤氣回收由煤氣回收系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)兩部分組成。煤氣回收系統(tǒng)位于高爐爐頂，包括回收/放散設(shè)施，及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，煤氣凈化系統(tǒng)一般設(shè)在高爐旁邊的地面上，得到實(shí)際應(yīng)用的有濕法文氏管清洗和干法布袋除塵工藝。干法電除塵回收高爐煤氣雖然也具有一些優(yōu)勢(shì)，還未能應(yīng)用于均壓煤氣回收。3.1濕法煤氣清洗濕法清洗技術(shù)在高爐煤氣凈化工藝上應(yīng)用歷史悠久，具有操作簡便、煤氣工況適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。最初的均壓煤氣回收工藝，均是在濕法文氏管清洗技術(shù)上發(fā)展而來的，其控制系統(tǒng)簡單、單體設(shè)備較小。采用濕法煤氣清洗回收均壓煤氣的工藝流程如圖1。料罐內(nèi)的均壓煤氣先經(jīng)過旋風(fēng)除塵器一級(jí)除塵，再通過回收/放散控制閥組將煤氣切換至回收通道或選擇放散。通過固定回收/放散控制閥組的開、關(guān)時(shí)間，料罐內(nèi)的大部分均壓煤氣得到回收，接近常壓的殘余煤氣則通過煤氣放散管路，經(jīng)消音器后排空放散。煤氣回收凈化管路上設(shè)置煤氣清洗塔，清洗塔具有煤氣除塵和減壓的功能。煤氣清洗塔內(nèi)設(shè)置文氏管洗滌器，利用煤氣清洗水來洗滌回收煤氣，洗滌下來的粉塵隨著污水排入污水坑，然后送至污水處理設(shè)施。清洗塔后的煤氣管路上可以設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)蝶閥來控制回收初期煤氣壓力對(duì)凈煤氣管網(wǎng)的沖擊。

濕法煤氣清洗回收工藝的特點(diǎn)：

（1）適于爐頂煤氣采用濕法清洗的企業(yè)。來自濕法洗滌器的均壓煤氣，含有大量的機(jī)械水，這會(huì)限制采用干法布袋除塵回收均壓煤氣，而對(duì)于文氏管清洗則無不利影響。

（2）洗滌用水由爐頂煤氣清洗系統(tǒng)提供，排污水進(jìn)入爐頂煤氣清洗區(qū)的污水處理系統(tǒng)，循環(huán)使用，不需單獨(dú)設(shè)置清灰裝置和水處理設(shè)施，一次性設(shè)備投資較少。

（3）除塵效率低。凈化處理后的均壓煤氣平均含塵量仍在200mg/m3左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)在對(duì)凈煤氣含塵量不超過5mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)，即使并入主管網(wǎng)后，含塵濃度會(huì)稀釋降低，但也對(duì)凈煤氣造成了一定程度的污染。

干法布袋除塵采用干法布袋除塵回收均壓煤氣，可以解決濕法凈化除塵效率低的問題，并且煤氣回收率較高。采用干法布袋除塵回收均壓煤氣的工藝流程如圖2。煤氣回收系統(tǒng)與濕法清洗工藝一樣，均壓煤氣通過回收/放散控制閥組選擇進(jìn)入回收通道或排空放散。回收時(shí)，均壓煤氣通過回收管道進(jìn)入專門設(shè)置的一組布袋除塵器，經(jīng)過除塵器的二次除塵，煤氣中的粉塵基本都被過濾并沉降下來，煤氣壓力也降低至接近常壓，然后送入凈煤氣主管網(wǎng)。過濾下的煤氣

灰通過中間灰倉排出，可采用氣力輸送方式輸送至集中灰罐儲(chǔ)存。干法布袋除塵回收工藝的特點(diǎn)：

（1）除塵效率高。均壓煤氣進(jìn)入凈煤氣管網(wǎng)前經(jīng)一次旋風(fēng)除塵，二次布袋除塵，最終的凈煤氣含塵量≤5mg/m3，完全符合高爐凈煤氣的指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)了清潔回收，解決了濕法均壓煤氣回收工藝對(duì)主管網(wǎng)凈煤氣造成一定粉塵污染的問題。

（2）干法布袋除塵不需用水，無需設(shè)置水處理設(shè)施，尤其適于當(dāng)前國內(nèi)眾多爐頂煤氣采用干法布袋除塵的高爐。

（3）均壓煤氣的溫度較低，煤氣中的水分易結(jié)露，造成煤氣灰黏糊在布袋上影響正�；厥�，也使卸灰、輸灰難度增加。

工藝問題分析

回收過程對(duì)高爐作業(yè)率的影響均壓煤氣的回收對(duì)爐頂系統(tǒng)的操作會(huì)帶來一些影響，若回收時(shí)間控制不合理，將延長爐頂設(shè)備的排壓時(shí)間，降低爐頂設(shè)備的裝料富裕能力。對(duì)煤氣回收/放散控制閥的動(dòng)作時(shí)間、純回收時(shí)間和自由放散時(shí)間上的設(shè)置不同，將會(huì)導(dǎo)致裝料周期有一定差異。對(duì)于采用干法布袋回收工藝的高爐，煤氣回收率按90%考慮，經(jīng)爐頂時(shí)序驗(yàn)算，采用合理的控制方案，爐頂裝料周期僅增加5～7s，幾乎不會(huì)影響到高爐的作業(yè)率。

壓力波動(dòng)對(duì)凈化系統(tǒng)的影響采用濕法清洗回收均壓煤氣，煤氣壓力波動(dòng)是影響除塵效率的主要因素�；厥涨捌冢�煤氣壓差大，流速高，除塵效率較高；回收后期，煤氣壓差降低后流速大幅降低，除塵效率也相應(yīng)降低，導(dǎo)致回收煤氣的平均含塵量較高。通過采用調(diào)徑文氏管雖然可以起到穩(wěn)定煤氣流速的作用，但由于均壓煤氣回收的周期短，波動(dòng)頻繁，這給控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)設(shè)備帶來了更高的精度控制要求，并且也會(huì)降低煤氣回收率。采用干法布袋回收均壓煤氣，壓力波動(dòng)對(duì)除塵效率幾乎無影響，但會(huì)影響濾袋的使用壽命。布袋除塵所用濾袋通常為玻璃纖維，其抗折性較差，頻繁的壓力波動(dòng)沖擊易使濾袋破損漏風(fēng)。為了增強(qiáng)布袋承受煤氣脈沖沖擊的能力，回收均壓煤氣的除塵器宜采用外濾式，袋籠設(shè)置較密的縱筋和反撐環(huán)加強(qiáng)支撐，這樣可以有效防止濾袋變形過大，延長其使用壽命。

壓力波動(dòng)對(duì)凈煤氣管網(wǎng)的影響均壓煤氣是靠壓力差進(jìn)行回收進(jìn)入凈煤氣管網(wǎng)的，其壓力存在著周期性的波動(dòng)。若回收煤氣與凈煤氣的并網(wǎng)點(diǎn)選擇在熱風(fēng)爐接口之前，由于回收初期壓差大，回收量也大，則會(huì)對(duì)熱風(fēng)爐的煤氣管網(wǎng)造成較大的壓力沖擊，從而影響熱風(fēng)爐導(dǎo)致其燃燒不穩(wěn)定；當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)選擇在熱風(fēng)爐接口之后，避開高爐煤氣這一最近的關(guān)鍵用戶，則并網(wǎng)點(diǎn)與其后的用戶保持了相當(dāng)長的距離，脈沖式的回收煤氣與主管網(wǎng)的凈煤氣可以充分混勻，壓力沖擊逐漸減弱到很低。

當(dāng)凈煤氣主管網(wǎng)壓力為15kPa，回收期間均壓煤氣進(jìn)入管網(wǎng)處的最高壓力不到15.4kPa，引起的全廠凈煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)幅度不到3%。并網(wǎng)后的煤氣再通過較長的主干管，到達(dá)用戶點(diǎn)處的煤氣壓力波動(dòng)更小，完全滿足用戶的使用要求。

煤氣管道積灰問題均壓煤氣回收過程中，經(jīng)過旋風(fēng)除塵器一次除塵，大顆粒的煤氣灰可以部分沉降下來，然后需經(jīng)過一段較長的回收管道才能到達(dá)煤氣清洗塔或布袋除塵器。均壓煤氣在輸送過程中，流速會(huì)周期性的減慢，其中攜帶的煤氣灰容易沉積在回收管道內(nèi)，其中最有可能引起積灰的部位是下降管的下部拐彎處。采用較小口徑的回收煤氣管道，管道內(nèi)的氣流速度較高，有利于減輕積灰現(xiàn)象，但會(huì)增加回收時(shí)間或降低煤氣回收率。因此，選用適宜口徑的煤氣回收管道并設(shè)置管道清灰設(shè)施是很重要的。

布袋除塵對(duì)低溫煤氣的應(yīng)對(duì)為了應(yīng)對(duì)均壓煤氣溫度低、含濕量大的問題，需要對(duì)常規(guī)的布袋除塵工藝進(jìn)行一些改進(jìn)。通過提高均壓煤氣溫度來提高煤氣露點(diǎn)，是防止煤氣結(jié)露糊袋的主要措施。增強(qiáng)除塵器的蒸汽伴熱功能，或采用一定量溫度較高的爐頂煤氣混入均壓煤氣，都可以有效提高均壓煤氣的溫度。選擇具有良好憎水性能的濾袋，也可以減輕煤氣結(jié)露帶來的糊袋問題。5結(jié)束語高爐均壓煤氣回收降低了鋼鐵行業(yè)的污染物排放，具有重要的環(huán)保意義和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。歷年來由于環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)和回收工藝存在的一些技術(shù)問題，世界上只有少數(shù)一些高爐配備了均壓煤氣回收設(shè)施，且大多數(shù)運(yùn)行情況不甚理想。近期，國內(nèi)已有鋼鐵企業(yè)成功應(yīng)用干法布袋除塵回收均壓煤氣，取得了較好的效果，這對(duì)其他大中型高爐配置均壓煤氣回收設(shè)施起到了推動(dòng)示范作用，也為均壓煤氣回收技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。