2015年，中冶京誠在國內(nèi)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。中冶京誠對該專利技術進行不斷研發(fā)改進和升級，2021年 “高爐爐頂均壓煤氣全回收技術”得到成功應用，將回收率從70~80%提升至100%，再次填補國內(nèi)空白。這一成果適應更高的環(huán)保和低碳冶煉要求，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，2022年11月經(jīng)中國冶金科工集團科技成果評價達國際領先水平。
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(jù)統(tǒng)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318萬噸，折合標準煤約99萬噸，年經(jīng)濟損失高達7.8億元、排放粉塵量達到7萬噸，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現(xiàn)全回收，面臨著管道內(nèi)煤氣流速和回收時間難以控制、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、組合式頂進頂出干式除塵設備、高效引射裝備及智能控制回收系統(tǒng)等一系列關鍵技術，實現(xiàn)了高爐均壓煤氣的高效干法全回收。
技術原理：利用高爐爐頂料罐和煤氣管網(wǎng)之間存在的較大壓差，可以對煤氣進行回收，但是脈沖式的高壓煤氣短時間內(nèi)快速進入低壓凈煤氣管網(wǎng)，會對煤氣管網(wǎng)造成一定的壓力波動；均壓煤氣在除塵器內(nèi)流動不穩(wěn)定、分布不均勻，會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，料罐內(nèi)仍存在約20%的均壓煤氣難以實現(xiàn)全部回收，如果采用強制手段對剩余煤氣進行回收，又會增加回收時間、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、無法實現(xiàn)高質(zhì)量完全回收的問題，在行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)開發(fā)了“三級除塵+強制引射”的干法全回收工藝，實現(xiàn)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路線圖
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題，中冶京誠研制了組合式頂進頂出干式除塵設備，解決了均壓煤氣回收壓力波動大、氣流周期性瞬時流量大等多重問題，延長布袋除塵器壽命約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(tǒng)
針對回收后期剩余煤氣回收率低、回收時間長的問題，中冶京誠開發(fā)了高效引射裝備，建立了基于時間模式和壓力模式的耦合平衡控制模型，開發(fā)出均壓煤氣智能控制回收系統(tǒng)，實現(xiàn)管道內(nèi)煤氣流速的最優(yōu)匹配，回收時間≤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-速度場圖
引射器試驗裝置示意圖
引射器試驗裝置現(xiàn)場照片
成就：中冶京誠高爐爐頂均壓煤氣干法全回收技術成果已申請中國專利18項、海外專利4項，核心發(fā)明專利榮獲中國循環(huán)經(jīng)濟協(xié)會專利一等獎，并在承德鋼鐵、興澄特鋼、河鋼樂亭鋼鐵、天津鋼鐵等59座高爐上成功應用。
意義：應用實踐表明，該技術成果徹底解決了高爐爐頂均壓煤氣回收難的問題，是避免有毒氣體向大氣排放、實現(xiàn)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(jié)能降耗減排和綠色發(fā)展起到了積極的促進作用，引領了高爐煉鐵行業(yè)的技術進步，為鋼鐵行業(yè)早日實現(xiàn)雙碳目標做出了巨大貢獻。
