本发明属于钢铁冶金工程炼铁技术领域，特别涉及一种高炉炉顶均压放散煤气回收装置及其使用方法。
背景技术：
高炉炉顶煤气均压放散的工艺特点是：介质工作压力：0～0.25MPa。在高压和常压状态之间循环交替，周而复始。每小时变换状态达15次。瞬时处理风量大，达到10～15Nm3/s,持续时间短15～20s,噪音大。
目前，高炉均压放散技术均采用传统的方式，即均压时采用净煤气进行一次均压，氮气二次均压，放散时含粉尘的荒煤气经旋风除尘器除尘，再通过消音器后直接对空放散。放散荒煤气的含尘量约20～30g/Nm3。虽然经过了旋风除尘器一次除尘，由于受旋风除尘器除尘效率(75％～85％)的制约，仍不可避免的排出一部分粉尘。
高炉炉顶均压煤气回收的核心思想是将料罐放散的煤气经过净化后回收引入厂区净煤气管网。实现零污染，零排放，零噪音，并有效的回收利用煤气，获取良好的经济效益和社会效益。该回收装置也是减轻炉顶消音器负荷，改善炉顶设备工况条件，回收能源，改善环境最有效的技术措施。
高炉均压煤气回收技术一直未能实现，是由于回收炉顶均压煤气延长了放散时间对装料周期产生影响；均压煤气含尘量高对净煤气管网的污染严重及压力冲击等因素，高炉生产及煤气用户均不接受。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高炉炉顶均压放散煤气回收装置及其使用方法，解决了传统高炉均压放散技术产生污染、排放及噪音的问题。实现了零污染，零排放及零噪音，并有效回收利用能源，改善环境。
一种高炉炉顶均压放散煤气回收装置，包括一次均压装置、二次均压装置、放散装置及放散煤气回收装置四部分，一次均压装置含管道和均压阀门3，通过均压阀门3独立控制；二次均压装置含管道和氮气冲压阀门2，通过冲压阀门2独立控制；放散装置含管道和放散阀门5，通过散阀门5独立控制；放散煤气回收装置含管道和煤气回收切断阀门8，通过煤气回收切断阀门8独立控制；四部分装置间通过管道和阀门相互交叉连接。一次均压装置由一次均压供给净煤气管21、旋风除尘器4与称量料罐1相串联组成，在一次均压供给净煤气管21与旋风除尘器4及旋风除尘器4与称量料罐1之间设有均压阀3，净煤气放散阀7在一次均压供给净煤气管21上；二次均压装置由二次均压氮气供给装置22与称量料罐1相串联组成，在二次均压氮气供给装置22与称量料罐1之间设有氮气冲压阀2；放散装置由称量料罐1，旋风除尘器4与消音器6相串联组成，在旋风除尘器4与消音器6之间设有放散阀5；放散煤气回收装置由称量料罐1、旋风除尘器4、金属滤料袋式除尘器12与喷碱塔16相串联组成，在旋风除尘器4与金属滤料袋式除尘器12之间设有煤气回收切断阀8，二次除尘蝶阀9及二次除尘插板阀10，煤气回收切断阀8通过二次除尘蝶阀9与二次除尘插板阀10相连接，金属滤料袋式除尘器12顶部设有金属滤料袋式除尘器放散阀11，在金属滤料袋式除尘器12与喷碱塔16之间设有三次除尘插板阀14，三次除尘蝶阀15，三次除尘插板阀14通过三次除尘蝶阀15与喷碱塔16相连接，在喷碱塔16通过蝶阀18及插板阀19与净煤气管网20相连接。金属滤料袋式除尘器12通过清灰阀13连接粉尘回收装置23，金属滤料袋式除尘器12过滤下来的灰尘经清灰阀13，进入到粉尘回收装置23；喷碱塔16通过排水阀17连接事故排水装置24，喷碱塔16过滤后的事故排水装置经排水阀17，进入到事故排水装置24。
喷碱塔16起缓冲罐作用，同时实现了三级除尘。
一种高炉炉顶均压放散煤气回收装置的使用方法，其具体步骤及参数如下：
1、煤气回收时，首先打开煤气回收切断阀8，同时保持二次除尘蝶阀9和二次除尘插板阀10为常开、放散阀5和均压阀3为关闭状态；称量料罐1排出荒煤气依次经旋风除尘器4、煤气回收切断阀8，二次除尘蝶阀9及二次除尘插板阀10进入金属滤料袋式除尘器12，进行精除尘，精除尘后的粉尘进入到粉尘回收系统23，过滤后的事故排水进入到事故排水装置24。当称量料罐1的压力达到大气压时，关闭煤气回收切断阀8，开启放散阀5，荒煤气经旋风除尘器4，放散阀5，消音器6排出。
使用金属滤料袋式除尘器12可有效避免传统布袋除尘器承受的压差能力小、板结等问题。
精除尘形式一般有三种：袋式除尘、湿法除尘、电除尘。根据高炉炉顶煤气均压放散在高压和常压状态之间循环交替的间歇工艺特点，采用湿法除尘、电除尘几乎是不可能的，只能采用袋式除尘器。
目前袋式除尘的滤料基本都是针刺毡无纺布，在其适合的温度范围内长期工作除尘效果良好。但其使用有一定局限，一是承受的压差小，大多数滤料承受的压差在7～8kPa之内，压差过大会使超细粉尘透滤既超细粉尘穿过滤料，交替的大压差运行，也将大大降低滤料寿命。二是针刺毡滤料为灰膜过滤，低温状况下运行会造成粉尘板结，更加大运行压差。鉴于针刺毡无纺布使用的局限，因此决定采用金属滤料。金属纤维编织滤料表面光滑，达到表面过滤的程度。采用金属纤维编织滤料可以很大程度上克服针刺毡滤料的使用局限。针对料罐均压煤气除尘过程中除尘器布袋容易出现板结现象，优选滤袋材质，考虑采用金属滤料袋式除尘器作为二次精除尘设施是较为合理的方案。
2、精除尘后再经三次除尘插板阀14，三次除尘蝶阀15进入喷碱塔16三次除尘后的净煤气进入净煤气管网；其间三次除尘插板阀14、三次除尘蝶阀15、蝶阀18和插板阀19为常开；净煤气含尘量达到3～5mg/Nm3。
喷碱塔16的主要作用是对干法除尘后的净煤气进行酸度中和。在本发明中将金属滤料袋式除尘器12二次除尘后的净煤气通过喷碱塔16进行再除尘后，最终输送到煤气管网中。喷碱塔16不仅有除尘的作用，还起到减压、缓冲的作用。
3、当称量料罐1压力至标准大气压0.1MPa时，关闭煤气回收切断阀8，实现称量料罐1的煤气的回收。均压时，打开均压阀3，净煤气对称量料罐1进行一次均压。如果一次均压不能满足称量料罐1预设均压压力时，可再打开氮气冲压阀2，用高压氮气对称量料罐1进行二次均压，达到称量料罐1预设压力，预设压力值设定为高炉炉顶工作压力值，均压完毕，关闭氮气冲压阀2。
4、为确保高炉装料周期时间，煤气放散回收时间不得超过15～20s。
在原有旋风除尘器一次除尘后，增加金属滤料袋式除尘器，其有效容积200m3，可以利用干法除尘装置备用布袋除尘器箱体改造，再增加喷碱塔，其有效容积700m3。增加设施大大增加了煤气扩散容积，有效起到缓冲作用，缩短泄压时间。
5、当金属滤料袋式除尘器12出现故障或维修时，直接打开放散5和消音器6，放散掉称量料罐1中的荒煤气；打开金属滤料袋式除尘器放散阀11用于放散金属滤料袋式除尘器12中的净煤气。
6、清灰阀13用于清理金属滤料袋式除尘器12过滤下来的灰尘，最终进入到粉尘回收装置23。
7、排水阀17用于收集喷碱塔16过滤后的事故排水装置24。
本发明的优点在于：解决了传统炉顶均压放散工艺中荒煤气的对空排放问题，实现了零污染，零排放及零噪音；将荒煤气净化后进入净煤气管网回收，在避免环境污染的同时，有效回收和利用资源，并改善环境，获得良好的社会和经济效益。
附图说明
图1为煤气回收装置工艺流程图。其中，称量料罐1，氮气冲压阀2，均压阀3，旋风除尘器4，放散阀5，消音器6，净煤气放散阀7，煤气回收切断阀8，二次除尘蝶阀9，二次除尘插板阀10，金属滤料袋式除尘器放散阀11，金属滤料袋式除尘器12，清灰阀13，三次除尘插板阀14，三次除尘蝶阀15，喷碱塔16，排水阀17，蝶阀18，插板阀19，净煤气管网20，一次均压供给净煤气管21，二次均压氮气供给装置22，粉尘回收装置23，事故排水装置24。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
一种高炉炉顶均压放散煤气回收装置，包括一次均压装置、二次均压装置、放散装置及放散煤气回收装置四部分，一次均压装置含管道和均压阀门3，通过均压阀门3独立控制；二次均压装置含管道和氮气冲压阀门2，通过冲压阀门2独立控制；放散装置含管道和放散阀门5，通过散阀门5独立控制；放散煤气回收装置含管道和煤气回收切断阀门8，通过煤气回收切断阀门8独立控制；四部分装置间通过管道和阀门相互交叉连接。一次均压装置由一次均压供给净煤气管21、旋风除尘器4与称量料罐1相串联组成，在一次均压供给净煤气管21与旋风除尘器4及旋风除尘器4与称量料罐1之间设有均压阀3，净煤气放散阀7在一次均压供给净煤气管21上；二次均压装置由二次均压氮气供给装置22与称量料罐1相串联组成，在二次均压氮气供给装置22与称量料罐1之间设有氮气冲压阀2；放散装置由称量料罐1，旋风除尘器4与消音器6相串联组成，在旋风除尘器4与消音器6之间设有放散阀5；放散煤气回收装置由称量料罐1、旋风除尘器4、金属滤料袋式除尘器12与喷碱塔16相串联组成，在旋风除尘器4与金属滤料袋式除尘器12之间设有煤气回收切断阀8，二次除尘蝶阀9及二次除尘插板阀10，煤气回收切断阀8通过二次除尘蝶阀9与二次除尘插板阀10相连接，金属滤料袋式除尘器12顶部设有金属滤料袋式除尘器放散阀11，在金属滤料袋式除尘器12与喷碱塔16之间设有三次除尘插板阀14，三次除尘蝶阀15，三次除尘插板阀14通过三次除尘蝶阀15与喷碱塔16相连接，在喷碱塔16通过蝶阀18及插板阀19与净煤气管网20相连接。金属滤料袋式除尘器12通过清灰阀13连接粉尘回收装置23，金属滤料袋式除尘器12过滤下来的灰尘经清灰阀13，进入到粉尘回收装置23；喷碱塔16通过排水阀17连接事故排水装置24，喷碱塔16过滤后的事故排水装置经排水阀17，进入到事故排水装置24。
喷碱塔16起缓冲罐作用，同时实现了三级除尘。
一种高炉炉顶均压放散煤气回收装置的使用方法，其具体实施步骤及参数如下：
1、煤气回收时，首先打开煤气回收切断阀8，同时保持二次除尘蝶阀9和二次除尘插板阀10为常开、放散阀5和均压阀3为关闭状态；称量料罐1排出荒煤气依次经旋风除尘器4、煤气回收切断阀8，二次除尘蝶阀9及二次除尘插板阀10进入金属滤料袋式除尘器12，进行精除尘，精除尘后的粉尘进入到粉尘回收系统23，过滤后的事故排水进入到事故排水装置24。当称量料罐1的压力达到大气压时，关闭煤气回收切断阀8，开启放散阀5，荒煤气经旋风除尘器4，放散阀5，消音器6排出。
使用金属滤料袋式除尘器12可有效避免传统布袋除尘器承受的压差能力小、板结等问题。
2、精除尘后再经三次除尘插板阀14，三次除尘蝶阀15进入喷碱塔16三次除尘后的净煤气进入净煤气管网；其间三次除尘插板阀14、三次除尘蝶阀15、蝶阀18和插板阀19为常开；净煤气含尘量达到5mg/Nm3。
喷碱塔16的主要作用是对干法除尘后的净煤气进行酸度中和。在本发明中将金属滤料袋式除尘器12二次除尘后的净煤气通过喷碱塔16进行再除尘后，最终输送到煤气管网中。喷碱塔16不仅有除尘的作用，还起到减压、缓冲的作用。
3、当称量料罐1压力至标准大气压0.1MPa时，关闭煤气回收切断阀8，实现称量料罐1的煤气的回收。均压时，打开均压阀3，净煤气对称量料罐1进行一次均压。如果一次均压不能满足称量料罐1预设均压压力时，可再打开氮气冲压阀2，用高压氮气对称量料罐1进行二次均压，达到称量料罐1预设压力，预设压力值设定为高炉炉顶工作压力值，均压完毕，关闭氮气冲压阀2。
4、为确保高炉装料周期时间，煤气放散回收时间不得超过20s。
在原有旋风除尘器一次除尘后，增加金属滤料袋式除尘器，其有效容积200m3，可以利用干法除尘装置备用布袋除尘器箱体改造，再增加喷碱塔，其有效容积700m3。增加设施大大增加了煤气扩散容积，有效起到缓冲作用，缩短泄压时间。
5、当金属滤料袋式除尘器12出现故障或维修时，直接打开放散5和消音器6，放散掉称量料罐1中的荒煤气；打开金属滤料袋式除尘器放散阀11用于放散金属滤料袋式除尘器12中的净煤气。
6、清灰阀13用于清理金属滤料袋式除尘器12过滤下来的灰尘，最终进入到粉尘回收装置23。
7、排水阀17用于收集喷碱塔16过滤后的事故排水装置24。
以2500m3高炉生产工艺为例，计算每年回收的煤气价值。
通过本方法可以实现高炉炉顶均压放散煤气的回收和利用，通过使用金属滤料袋式除尘器12可有效避免传统布袋除尘器承受的压差能力小、板结等问题。