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浅谈高炉煤气

高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体。它的大致成分为二氧化碳6-12%、一氧化碳28-33%、氢气1-4%、氮气55-60%、烃类0.2-0.5%及少量的二氧化硫。它的含尘浓度10-50克/立方米(标况),产尘量平均为50kg/t(生铁)-75kg/t(生铁)。粉尘粒径在500μm以下,主要是铁、氧化亚铁、氧化铝、氧化硅、氧化镁和焦炭粉末。

这种含有可燃一氧化碳的气体,是一种低热值的气体燃料,可以用于冶金企业的自用燃气,如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。也可以供给民用,如果加入焦炉煤气,就叫做“混和煤气”,这样就提高了热值。

高压鼓风机鼓风,通过热风炉加热后进入了高炉,这种热风和焦炭助燃,产生二氧化碳和一氧化碳,二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳,一氧化碳在上升的过程中,还原了铁矿石中的铁元素,使之成为生铁,这就是炼铁的化学过程。铁水在炉底暂时存留,定时放出用于直接炼钢或铸锭。这时候在高炉的炉气中,还有大量的过剩的一氧化碳,这种混和气体,就是“高炉煤气”。

1.高炉煤气成分

高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品,主要成分为CO、CO2、N2、H2、CH4等,其中可燃成分CO含量约占25%左右,H2、CH4的含量很少,CO2、N2的含量分别占15%、55%,热值仅为3500KJ/m3左右。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关,现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺,采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗,但所产的高炉煤气热值更低,增加了利用难度。高炉煤气中的CO2、N2既不参与燃烧产生热量,也不能助燃,相反,还吸收大量的燃烧过程中产生的热量,导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并不高,似乎不存在着火的障碍,但在实际燃烧过程中,受各种因素的影响,混合气体的温度必须远大于着火点,才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低,参与燃烧的高炉煤气的量很大,导致混合气体的升温速度很慢,温度不高,燃烧稳定性不好。

燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞,即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞,大量的CO2、N2的存在,减少了分子间发生有效碰撞的几率,宏观上表现为燃烧速度慢,燃烧不稳定。

高炉煤气中存在大量的CO2、N2,燃烧过程中基本不参与化学反应,几乎等量转移到燃烧产生的烟气中,燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。 

2.高炉煤气的特性

(1)高炉煤气中不燃成分多,可燃成分较少(约30%左右),发热值低,一般为3344-4180千焦/标米;

(2)高炉煤气是无色无味、无臭的气体,因CO含量很高,所以毒性极大;

(3)燃烧速度慢、火焰较长、焦饼上下温差较小;

(4)用高炉煤气加热焦炉时,煤气中含尘量大,容易堵塞蓄垫室格子砖;

(5)安全规格规定在1米;空气CO含量不能超过30mg;

(6)着火温度大于700℃。

(7)高炉煤气含有H2(1.5-3.0%),CH4(0.2-0.5%),CO(25-30%),CO2(9-12%),N2(55-60%),O2(0.2-0.4%);密度为1.29-1.30Kg/Nm3。

3.煤气除尘

高炉煤气含尘量高,除尘效率要求达到99.96—99.99%方可使含尘浓度5mg/m3—20 mg/m3(标况)的排放使用要求,因而需多级除尘。典型的三级净化流程是:第一级为粗净化,多用机械式除尘器,除尘效率为60— 90%,除尘后含尘浓度达1g/m3—4g/m3(标况);第二级为半精净化,采用一般湿式洗涤器,既除尘又可降温,温度由100℃降至20℃—30℃,除尘后含尘浓度为0.5g/m3—1.0g/m3(标况);第三级为精净化,采用文丘里洗涤器或电除尘器,除去其中细尘,净化后含尘浓度可达6mg/m3—20mg/m3(标况)以下。重力除尘器、旋风除尘器已成功地应用小高炉。袋式除尘器三级全干法净化流程;能避免洗涤废水的产生,消除对水系的污染,现已在大高炉上推广试验。炉气中一氧化碳含量高,净化系统应注意炉气外泄、防燃、防爆。

来源:高炉炼铁人


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