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(yīng)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(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(yīng)用，將回收率從70~80%提升至100%，再次填補(bǔ)國內(nèi)空白。這一成果適應(yīng)更高的環(huán)保和低碳冶煉要求，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，2022年11月經(jīng)中國冶金科工集團(tuán)科技成果評價(jià)達(dá)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(jù)統(tǒng)計(jì)，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(dá)77億m3，相當(dāng)于碳排放約318萬噸，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約99萬噸，年經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7.8億元、排放粉塵量達(dá)到7萬噸，造成了極大的環(huán)境污染及能源浪費(fèi)。
高爐爐頂均壓煤氣實(shí)現(xiàn)全回收，面臨著管道內(nèi)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(shè)備、高效引射裝備及智能控制回收系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)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(nèi)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(nèi)流動(dòng)不穩(wěn)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(dāng)料罐和煤氣管網(wǎng)之間的壓力趨于平衡時(shí)，料罐內(nèi)仍存在約20%的均壓煤氣難以實(shí)現(xiàn)全部回收，如果采用強(qiáng)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(fèi)、無法實(shí)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(qiáng)制引射”的干法全回收工藝，實(shí)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(shù)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(jìn)頂出干式除塵設(shè)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(jìn)頂出干式除塵設(shè)備，解決了均壓煤氣回收壓力波動(dòng)大、氣流周期性瞬時(shí)流量大等多重問題，延長布袋除塵器壽命約20%。
組合式干式除塵設(shè)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)管道內(nèi)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-速度場圖
引射器試驗(yàn)裝置示意圖
引射器試驗(yàn)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(shù)成果已申請中國專利18項(xiàng)、海外專利4項(xiàng)，核心發(fā)明專利榮獲中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)專利一等獎(jiǎng)，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(yīng)用。
意義：應(yīng)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題，是避免有毒氣體向大氣排放、實(shí)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(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(xiàn)雙碳目標(biāo)做出了巨大貢獻(xiàn)。
