高爐煤氣是高爐煉鐵生產過程中副產的可燃氣體。它的大致成分為二氧化碳6-12%、一氧化碳28-33%、氫氣1-4%、氮氣55-60%、烴類0.2-0.5%及少量的二氧化硫。它的含塵濃度10-50克/立方米(標況),產塵量平均為50kg/t(生鐵)-75kg/t(生鐵)。粉塵粒徑在500μm以下,主要是鐵、氧化亞鐵、氧化鋁、氧化硅、氧化鎂和焦炭粉末。
這種含有可燃一氧化碳的氣體,是一種低熱值的氣體燃料,可以用于冶金企業的自用燃氣,如加熱熱軋的鋼錠、預熱鋼水包等。也可以供給民用,如果加入焦爐煤氣,就叫做“混和煤氣”,這樣就提高了熱值。
高壓鼓風機鼓風,通過熱風爐加熱后進入了高爐,這種熱風和焦炭助燃,產生二氧化碳和一氧化碳,二氧化碳又和炙熱的焦炭產生一氧化碳,一氧化碳在上升的過程中,還原了鐵礦石中的鐵元素,使之成為生鐵,這就是煉鐵的化學過程。鐵水在爐底暫時存留,定時放出用于直接煉鋼或鑄錠。這時候在高爐的爐氣中,還有大量的過剩的一氧化碳,這種混和氣體,就是“高爐煤氣”。
1.高爐煤氣成分
高爐煤氣為煉鐵過程中產生的副產品,主要成分為CO、CO2、N2、H2、CH4等,其中可燃成分CO含量約占25%左右,H2、CH4的含量很少,CO2、N2的含量分別占15%、55%,熱值僅為3500KJ/m3左右。高爐煤氣的成分和熱值與高爐所用的燃料、所煉生鐵的品種及冶煉工藝有關,現代的煉鐵生產普遍采用大容積、高風溫、高冶煉強度、高噴煤粉量的生產工藝,采用這些先進的生產工藝提高了勞動生產率并降低能耗,但所產的高爐煤氣熱值更低,增加了利用難度。高爐煤氣中的CO2、N2既不參與燃燒產生熱量,也不能助燃,相反,還吸收大量的燃燒過程中產生的熱量,導致高爐煤氣的理論燃燒溫度偏低。高爐煤氣的著火點并不高,似乎不存在著火的障礙,但在實際燃燒過程中,受各種因素的影響,混合氣體的溫度必須遠大于著火點,才能確保燃燒的穩定性。高爐煤氣的理論燃燒溫度低,參與燃燒的高爐煤氣的量很大,導致混合氣體的升溫速度很慢,溫度不高,燃燒穩定性不好。
燃燒反應能夠發生的另一條件是氣體分子間能夠發生有效碰撞,即擁有足夠能量的相互之間能夠發生氧化反應的分子間發生的碰撞,大量的CO2、N2的存在,減少了分子間發生有效碰撞的幾率,宏觀上表現為燃燒速度慢,燃燒不穩定。
高爐煤氣中存在大量的CO2、N2,燃燒過程中基本不參與化學反應,幾乎等量轉移到燃燒產生的煙氣中,燃高爐煤氣產生的煙氣量遠多于燃煤。
2.高爐煤氣的特性
(1)高爐煤氣中不燃成分多,可燃成分較少(約30%左右),發熱值低,一般為3344-4180千焦/標米;
(2)高爐煤氣是無色無味、無臭的氣體,因CO含量很高,所以毒性極大;
(3)燃燒速度慢、火焰較長、焦餅上下溫差較小;
(4)用高爐煤氣加熱焦爐時,煤氣中含塵量大,容易堵塞蓄墊室格子磚;
(5)安全規格規定在1米;空氣CO含量不能超過30mg;
(6)著火溫度大于700℃。
(7)高爐煤氣含有H2(1.5-3.0%),CH4(0.2-0.5%),CO(25-30%),CO2(9-12%),N2(55-60%),O2(0.2-0.4%);密度為1.29-1.30Kg/Nm3。
3.煤氣除塵
高爐煤氣含塵量高,除塵效率要求達到99.96—99.99%方可使含塵濃度5mg/m3—20 mg/m3(標況)的排放使用要求,因而需多級除塵。典型的三級凈化流程是:第一級為粗凈化,多用機械式除塵器,除塵效率為60— 90%,除塵后含塵濃度達1g/m3—4g/m3(標況);第二級為半精凈化,采用一般濕式洗滌器,既除塵又可降溫,溫度由100℃降至20℃—30℃,除塵后含塵濃度為0.5g/m3—1.0g/m3(標況);第三級為精凈化,采用文丘里洗滌器或電除塵器,除去其中細塵,凈化后含塵濃度可達6mg/m3—20mg/m3(標況)以下。重力除塵器、旋風除塵器已成功地應用小高爐。袋式除塵器三級全干法凈化流程;能避免洗滌廢水的產生,消除對水系的污染,現已在大高爐上推廣試驗。爐氣中一氧化碳含量高,凈化系統應注意爐氣外泄、防燃、防爆。
來源:高爐煉鐵人
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