《高炉风口喷吹富氢气体技术要求（征求意见稿）》

ICS77.080.01CCSH01团体标准T/SSEAXXXX—2022高炉风口喷吹富氢气体技术要求Technicalrequirementsfortheinjectionofhydrogenrichgasatblastfurnacetuyere2022-XX-XX发布2022-XX-XX实施中国特钢企业协会发布T/SSEAXXXX-2022高炉风口喷吹富氢气体技术要求范围本文件规定了高炉喷吹富氢气体的术语和定义、原理与流程、技术要求、设备与维护。本文件适用于新建、改扩建钢铁企业高炉风口喷吹富氢气体技术的设计、运行、管理及设备维护。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB4962氢气使用安全技术规程GB6222工业企业煤气安全规程GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB13456钢铁工业水污染物排放标准GB20801压力管道规范工业管道GB50427高炉炼铁工程设计规范GB51128钢铁企业煤气储存和输配系统设计规范AQ2002炼铁安全规程术语和定义下列术语和定义适用于本文件。富氢气体hydrogenrichgas一种氢含量较高的混合气体，其中氢含量（体积比）一般不小于60%。本文件中的富氢气体主要是指焦炉煤气、天然气、页岩气、化产解析气等。高炉风口喷吹富氢气体injectionofhydrogenrichgasatblastfurnacetuyere从高炉炉缸上部风口处喷吹富氢气体用以降低高炉固体燃料消耗和二氧化碳排放。原理与流程方法原理高炉从风口喷入富氢气体后，炉内还原煤气中的氢气（H2）含量增大，加快了入炉铁矿石原料的还原，提高了炉料的间接还原度，从而降低了焦炭和煤粉消耗。富氢气体中的氢替代碳对铁矿石进行还原产生水蒸气，从而降低了二氧化碳（CO2）的排放，其主要反应原理包括：CH4+2O2=CO2+2H2O（1）CO2+2C+H2O=3CO+H2（2）FexOy+CO=xFe+y/2CO2（3）FexOy+H2=xFe+yH2O（4）工艺流程高炉风口喷吹富氢气体工艺流程见图1。图1高炉风口喷吹富氢气体工艺流程示意图富氢气体经压缩机加压后，由专用管道输送至高炉炼铁车间截止阀前。高炉设置富氢气体喷吹围管和支管，富氢气体经过压力调节阀、流量调节阀、快速切断阀和止回阀进入围管，然后经支管分配到喷枪，再由喷枪从高炉炉缸上部风口处喷入炉内。围管前设置吹扫氮气，用于富氢气体喷吹前、后的吹扫。技术要求一般要求5.1.1高炉风口喷吹富氢气体应采用单独喷吹系统，宜就近高炉布置。5.1.2高炉风口喷吹富氢气体应与高风温配合使用，宜采用富氧鼓风。5.1.3高炉风口喷吹富氢气体应综合考虑企业可获得富氢气体的途径。可混合喷吹多种富氢气体，也可以单独喷吹一种富氢气体。富氢气体要求5.2.1高炉冶炼对富氢气体的要求富氢气体中的水蒸气（H2O）和二氧化碳（CO2）的体积分数之和宜不大于5.0%。富氢气体中的H2S含量应不大于200mg/Nm3。5.2.2压缩机对富氢气体的要求富氢气体中的苯含量应不大于3g/Nm3。活塞式压缩机要求富氢气体中的萘含量应不大于40mg/Nm3。螺杆式压缩机要求萘含量应不大于150mg/Nm3。活塞式压缩机要求富氢气体中的焦油和粉尘含量应不大于30mg/Nm3。风口喷吹参数要求5.3.1富氢气体进入风口前压力应比高炉热风压力高0.05MPa以上。5.3.2富氢气体离开喷枪工况速度应大于100m/s。5.3.3吨铁富氢气体喷吹量宜为20Nm3~80Nm3。5.3.4高炉鼓风富氧率宜为5.0%~8.0%。5.3.5富氢气体喷吹用保护氮气压力应不小于0.8MPa。5.3.6高炉风口理论燃烧温度宜大于2100℃。风口理论燃烧温度计算公式：t式中，tf——QC——碳素在风口前燃烧生成CO放出的热量，千焦每吨（kJ/t）QG——富氢气体中CH4分解热量，千焦每吨（kJ/t）QF——热风带入的物理热，千焦每吨（kJ/t）QR——焦炭进入燃烧带时带入的显热；千焦每吨（kJ/t）Qd——煤粉分解热，千焦每吨（kJ/t）Qx——水分分解热，千焦每吨（kJ/t）Vg、cpt——燃烧生成煤气体积及其在温度tf时的比热容，立方米每吨（m3/t）和千焦每立方米.摄氏度（kJ/(m喷吹工艺操作要求5.4.1操作要求富氢气体喷吹系统经设备调试、试压、吹扫完毕后，将富氢气体输送至调节阀前的截止阀，高炉生产正常时方可开始富氢气体喷吹操作。确认富氢气体流量调节阀、快速切断阀处于关闭状态，压力调节阀保持20%开度。依次打开氮气管道上的手动闸阀、电动闸阀，最后缓慢打开电动截止阀。确定富氢气体喷吹量，根据高炉指示插好对应风口喷枪，打开富氢气体喷枪前后的手动球阀使其具备喷吹条件。打开压力调节阀后切断阀，缓慢开启富氢气体流量调节阀，开始往高炉内喷吹富氢气体，逐渐关闭氮气截止阀。通过流量调节阀，控制富氢气体喷吹量。5.4.2短期（小于或等于8h）停吹操作应先打开氮气吹扫截止阀，依次关闭富氢气体流量调节阀、切断球阀，停止富氢气体喷吹，喷枪一直喷吹氮气。5.4.3长期（大于8h）停吹操作停止富氢气体喷吹以后，依次关闭富氢气体喷枪和支管上的手动球阀，断开支管与喷枪的连接软管，拔出喷枪。安全与环保要求5.5.1安全要求5.5.1高炉风口喷吹富氢气体系统应具有氮气保护装置。当高炉风口出现事故时，应能及时切断各喷枪的富氢气体并补吹氮气。5.5.2压缩机区域、富氢气体阀组区域、高炉区域应配备氢气泄漏检测装置，一旦发现氢气管道泄漏或着火，系统应立即通入氮气并关闭富氢气体气源。5.5.3压缩机入口富氢气体温度应低于40℃，压缩机应有气量回路调节系统，可以实现变负荷操作。5.5.2环保要求喷吹过程噪声控制应执行GB12348的规定，工作环境噪声应小于85dB，每个工作日接触噪声时间为8h的允许噪声。设备与维护设备6.1.1富氢气体喷吹系统由输送管线和调节控制装置两部分组成，每座高炉应独立设置输送管线和富氢气体调节控制装置，调节控制装置由调节阀和止回阀、切断阀等组成，每座高炉独立设置氮气吹扫系统。6.1.2富氢气体加压机宜采用螺杆压缩机或往复活塞式压缩机。富氢气体的杂质含量应满足压缩机使用要求。6.1.3富氢气体喷枪形式宜采用斜插式，喷枪的材质应选用不锈钢耐热钢管。6.1.4富氢气体喷吹系统应能够对每支喷枪均匀供气。维护6.2.1富氢