GB/T 47039-2026 氢冶金 高炉冶炼富氢系统技术要求

　　ICS 77. 080 CCS H 40

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 47039—2026

　　氢冶金 高炉冶炼富氢系统技术要求

　　Hydrogen metallurgy—Technicalrequirementsforhydrogen-rich

　　system in blastfurnacesmelting

　　2026-01-28发布 2026-05-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 47039—2026

　　GB/T 47039—2026

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国氢能标准化技术委员会(SAC/TC 309) 和全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183)共同归 口 。

　　本文件起草单位 :上海大学 、昌黎县兴国精密机件有限公司 、同济大学 、中国标准化研究院 、冶金工业信息标准研究院 、宝山钢铁股份有限公司 、鞍山钢铁集团有限公司 、河钢集团有限公司 、北京首钢国际工程技术有限公司 、中冶京诚工程技术有限公司 、东北大学 、上海吴淞材料实验室 、中钢设备有限公司 、四川省特种设备检验研究院 、浙江耀鼎氢能科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 :鲁雄刚 、杨玉柱 、邹星礼 、张存满 、李建 、武文合 、周鲁立 、陈剑 、朱建伟 、吴礼云 、马铭 、张玉文 、祝凯 、郝良元 、周国成 、李剑 、吕洪 、张晨阳 、储满生 、田京雷 、刘亚玲 、程立 、王岩斌 、张嘉航 、于经尧 、王许志 、仇金辉 、张若鹏 。

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　　氢冶金 高炉冶炼富氢系统技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了高炉冶炼富氢系统技术的原理与工艺流程 、一般规定 、设备与操作系统 ,规定了运行管理与维护的要求 。

　　本文件适用于钢铁行业新建 、改建 、扩建高炉冶炼富氢系统的设计 、运行 、管理与维护 。

　　2 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 。

　　GB/T 4830 工业自动化仪表 气源压力范围和质量

　　GB 4962 氢气使用安全技术规程

　　GB 12358 作业场所环境气体检测报警仪器 通用技术要求

　　GB 15322. 1 可燃气体探测器 第 1部分 :工业及商业用途点型可燃气体探测器

　　GB 16808 可燃气体报警控制器

　　GB/T 20801(所有部分) 压力管道规范 工业管道

　　GB/T 24499 氢气 、氢能与氢能系统术语

　　GB/T 29729 氢系统安全的基本要求

　　GB/T 38927 焦炉煤气制取甲醇技术规范

　　GB/T 40789 气体分析 一氧化碳含量 、二氧化碳含量和氧气含量在线自动测量系统 性能特征的确定

　　GB 50016 建筑设计防火规范

　　GB 50052 供配电系统设计规范

　　GB 50058 爆炸危险环境电力装置设计规范

　　GB 50116 火灾自动报警系统设计规范

　　GB 50177 氢气站设计规范

　　GB 50217 电力工程电缆设计标准

　　GB 50406 钢铁工业环境保护设计规范

　　GB 50414 钢铁冶金企业设计防火标准

　　GB 50427 高炉炼铁工程设计规范

　　GB 50516 加氢站技术规范

　　AQ 2002 炼铁安全规程

　　3 术语和定义

　　GB/T 24499、GB 50427界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

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　　3. 1

　　富氢气体 hydrogen-rich gas

　　富含氢的气体 。

　　注 : 常用的富氢气体包括氢气 、焦炉煤气 、烷烃类重整气 、生物质气化气等 。

　　3.2

　　氢冶金 hydrogen metallurgy

　　用富氢气体取代部分碳或全部碳的还原和燃料作用的冶炼技术 。

　　注 : 氢冶金包括高炉富氢冶炼 、氢基竖炉直接还原 、氢基流化床直接还原 、氢基熔融还原冶炼 、氢等离子还原 、氢冶金熔分冶炼等技术路线 。

　　3.3

　　高炉富氢冶炼 hydrogen-rich ironmakingin blastfurnace

　　在现有高炉炼铁工艺的基础上 ,从高炉风口 、炉身区域向高炉内部喷吹富氢气体 ,利用富氢气体代替部分碳质燃料(焦炭 、煤粉等)作为高炉炼铁过程的还原剂和燃料 ,用以降低碳质固体燃料消耗 、减少碳排放的炼铁技术 。

　　3.4

　　固体燃料比 solid fuelratio

　　高炉冶炼每吨合格生铁所消耗的焦炭 、煤粉(不考虑对焦炭的置换比) 、小块焦等固体燃料的总和 。注 : 单位为千克每吨(kg/t) 。

　　3.5

　　富氢气体比 hydrogen-rich gasratio

　　高炉冶炼每吨合格生铁所喷吹的富氢气体的量 。

　　注 : 单位为立方米每吨(m3 /t) 。 除特殊说明外 ,本 文 件 中 气 体 体 积 指 标 准 状 态 下 的 体 积 ,本 文 件 中 标 准 状 态 为 温度 0 ℃ 、压力 101. 325 kPa(绝对压力) 。

　　3.6

　　富氢气体与固体燃料的置换比 replacementratio ofhydrogen-rich gasand solid fuel

　　固体燃料比减少量与富氢气体比的比值 。

　　注 : 单位为千克每立方米(kg/m3 ) 。

　　4 原理与工艺流程

　　4. 1 原理

　　在现有炼铁工艺及装备基础上 ,增设一套高炉冶炼富氢气体喷吹系统 ,将富氢气体通过高炉冶炼富氢系统喷入炉内 ,实现高炉富氢冶炼 , 降低高炉固体碳质燃料消耗 ,减少 CO2 排放 。 高炉冶炼富氢系统是由将富氢气体输送入高炉内的储气装置 、控制阀门 、管道 、喷枪等设备构成 。

　　4.2 工艺流程

　　高炉冶炼富氢系统工艺流程见图 1,包括供气 、喷吹和吹扫等三个子系统 。 以外部供给或现场制备的富氢气体作为气源 ,在储气装置的适量储存 、经过富氢总管阀组的压力与流量调节后 ,通过富氢气体分配器分流进入各个富氢支管 ,再经高炉风口的各个富氢喷枪吹入高炉 ,参与高炉内部冶炼 。氮气作为富氢气体储气装置 、管道 、阀组 、喷枪等的吹扫置换和安全保护 。

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　　图 1 高炉冶炼富氢系统工艺流程图

　　5 一般规定

　　5. 1 高炉冶炼富氢系统的布置

　　高炉冶炼富氢系统的布置至少应符合以下规定 :

　　a) 高炉冶炼富氢系统的厂区布置应符合 GB 50414的规定 ;

　　b) 储气装置与建筑物 、构筑物之间以及储气装置之间的防火间距应符合 GB 50177的规定 ;

　　c) 富氢总管阀组宜架空布置 ,与建筑物 、构筑物之间的最小间距应符合 GB 50177的规定 。

　　5.2 富氢气体和吹扫氮气要求

　　5.2. 1 富氢气体要求

　　5.2. 1. 1 进入储气装置的富氢气体应不含液态冷凝水 , 以防止结露影响富氢气体的稳定输送和计量 ; 富氢气体中的含尘颗粒度应小于或等于 10 mg/m3 。

　　5.2. 1.2 当富氢气体原料气为氢气时 ,含氧量应小于或等于 0. 4%(体积分数) 。

　　5.2. 1.3 当富氢气体原料气为焦炉煤气或重整气合成气时 ,净煤气的杂质含量应符合 GB/T 38927 的规定 , 以防止富氢气体堵塞喷吹设备 ,影响富氢气体的稳定输送和计量 。

　　5.2.2 吹扫氮气要求

　　5.2.2. 1 吹扫氮气中氧含量小于或等于 0. 5%(体积分数) 。

　　5.2.2.2 吹扫氮气包括供气子系统和喷吹子系统的常规吹扫用氮气 , 富氢支管阀组和富氢喷枪应急吹扫用氮气 。

　　5.2.2.3 常规吹扫用氮气在富氢支管出口压力应高于高炉热风总管压力 0. 2 MPa;应急吹扫用氮气在富氢支管出口压力应高于热风压力 0. 3 MPa。

　　5.2.2.4 应急吹扫用氮气应具备一定储量 ,在保证富氢支管出 口压力高于高炉热风总管压力 0. 3 MPa

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　　的条件下 ,连续吹扫时间不小于 10 min。

　　5.3 管道

　　5.3. 1 富氢气体管道 、组件的选择和设计应遵循氢气安全使用的原则 。

　　5.3.2 气体管道及组件的材料 、设计应符合 GB/T 20801(所有部分) 的规定 ,其中富氢气体的管道 、组件还应符合 GB 50177的规定 。

　　5.4 供电、电气及仪表设备

　　5.4. 1 高炉冶炼富氢系统的供电设计应符合 GB 50052的规定 ,并应设置备用供电系统 。

　　5.4.2 有爆炸危险环境的电气设施选型不应低于氢气爆炸混合物的级别 、组别(IICT1) 。有爆炸危险环境的电气设计和电气设备 、线路接地应符合 GB 50058的规定 。

　　5.4.3 在有爆炸危险环境内的电缆及导线敷设应符合 GB 50217的规定 。

　　5.4.4 仪表的精度等级和量程应符合使用要求 ,并应有产品合格证和检定 日期 ,经校核合格铅封后方可安装 ,其安装位置应便于作业人员观察和检修 。应定期校核仪表 , 以确保其工作正常 。

　　5.4.5 工业自动化仪表所使用的气源压力范围及质量要求应符合 GB/T 4830的规定 。

　　5.5 防火设计及消防灭火

　　5.5. 1 高炉冶炼富氢系统的建筑物 、构筑物宜采用敞开式 。建筑物 、构筑物的火灾危险性分类 、耐火等级及其构件的燃烧性能 、耐火极限应符合 GB 50414和 GB 50177的规定 。

　　5.5.2 高炉冶炼富氢系统的室内外消防设计应符合 GB 50016的有关要求 。

　　5.6 防雷及接地

　　5.6. 1 高炉冶炼富氢系统设计时应按照 GB 50516和 GB 50177的要求设置防雷 、接地设施 。

　　5.6.2 应对所有可能产生静电的设备管道及其附件采取防静电措施 ,并应符合 GB 50516的规定 。

　　5.6.3 工艺设施及排空管等金属结构和设备组件应可靠接地 。

　　5.6.4 防雷 、防静电 、电气设备和保护接地等应符合 GB 50516 的规定 ,其接地电阻应采用各种接地要求的最小值 ,并应不大于 4 Ω。

　　5.6.5 富氢气体管道上的法兰 、阀门等连接处 ,应采用金属线跨接 ,跨接电阻应小于 0. 03 Ω。

　　5.6.6 应至少每半年进行一次防雷检测 。

　　6 设备与操作系统

　　6. 1 基本组成

　　高炉冶炼富氢系统包括供气 、喷吹和吹扫等三个子系统 。供气子系统包括储气装置 、富氢总管阀组 ;喷吹子系统包括富氢气体分配器 、气路切换装置 、富氢支管阀组及富氢喷枪 ; 吹扫子系统包括常规吹扫氮气阀组 、应急吹扫氮气阀组及其分配器 。

　　6.2 储气装置

　　6.2. 1 宜在富氢气体气源与富氢总管阀组间安装储气装置 ,储气装置应符合 GB 50177的规定 。

　　6.2.2 储气装置的储气量宜根据操作工况确定 ,并应具备富氢气体安全富余储量 , 富氢气体安全富余储量的计算方法见附录 A。 当富氢气体气源在计划外停止供应后 ,储气装置中应有足量富氢气体供给高炉 ,高炉操作人员有充足时间将炉况恢复至不富氢状态 。

　　6.2.3 储气装置气体最低容许压力应高于高炉冶炼富氢系统中管道 、阀门压力损失及高炉热风总管热

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　　风压力之和 0. 2 MPa。

　　6.2.4 储气装置入口及出口管道应具备止回阻火功能 ,储气装置罐体应具备安全泄放功能 。

　　6.2.5 储气装置应具备气源压力联锁功能 。通过罐体安装的压力变送器 ,设置超压报警 、低压报警 ,并通过联锁控制信号触发富氢气体供给管道端紧急切断操作 。

　　6.3 富氢总管阀组

　　6.3. 1 富氢总管阀组应具备手动及自动切断 、流量控制 、温度压力监测 、单向止回及超压泄压功能 。

　　6.3.2 富氢总管阀组宜采用手动切断阀 、气动切断阀 、压力变送器 、压力表 、手动切断阀 、调节阀 、手动切断阀 、温度变送器 、压力变送器 、安全阀 、流量计(见附录 B 的图 B. 1) 。

　　6.3.3 富氢总管阀组应具备压力联锁功能 。通过富氢总管阀组的调压前压力变送器 ,设置高压报警 、低压报警 ,并通过联锁控制信号触发富氢气体供给管道端紧急切断操作 。

　　6.4 分配器

　　6.4. 1 经储气装置输送到高炉前的富氢气体 ,通过分配器进入若干富氢支管 。 富氢支管总数应与高炉本体上设计的富氢喷枪数目相等 。

　　6.4.2 富氢气体分配器富氢总管入口位置处阀组应具备手动及自动切断及压力监测功能 。

　　6.4.3 富氢气 体 分 配 器 富 氢 总 管 入 口 位 置 处 阀 组 宜 采 用 压 力 变 送 器 、手 动 切 断 阀 、气 动 切 断 阀(见图 B. 2) 。

　　6.4.4 氮气分配器出口处支管总数应与富氢喷枪数目相等 、成对匹配 ,并分别连接气路切换装置的两个进 口 。

　　6.4.5 分配器应具备安全泄放功能 。

　　6.5 气路切换装置

　　6.5. 1 气路切换装置采用双气源结构(富氢气体/氮气) 和 自动/手动控制实现富氢支管内气体安全交替输送 ,两个入口应分别连接富氢气体分配器支管管道和氮气分配器支管管道 , 出 口连接富氢支管阀组入口(见图 B. 3) 。

　　6.5.2 气路切换装置宜采用气动阀门形式 。

　　6.6 富氢支管阀组

　　6.6. 1 富氢支管阀组应具备手动及自动切断 、温度压力监测 、阻火止回功能 ,可具备流量控制功能 。

　　6.6.2 富氢支管阀组宜采用气动切断阀 、流量计 、调节阀 、压力变送器 、温度变送器 、阻火器 、手动切断阀 、止回阀(见图 B. 4) 。

　　6.6.3 富氢喷枪与富氢支管阀组间管道内安装氧气在线 自动检测装置 ,装置应符合 GB/T 40789 的规定 ,为保证测量结果的时效性 ,宜采用原位式自动测量系统 。

　　6.6.4 富氢支管阀组应具备温度 、压力联锁功能 。通过富氢支管阀组中的温度变送器 ,设置管道气体高温联锁 ,并通过联锁控制信号触发富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 ;通过富氢支管阀组的压力变送器 ,设置高压报警 、低压报警 ,并通过联锁控制信号触发富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 。

　　6.7 富氢喷枪

　　6.7. 1 宜采用高 炉 送 风 直 吹 管 斜 插 喷 枪 或 风 口 直 喷 等 方 式 向 炉 内 喷 吹 。 喷 枪 应 设 计 为 可 插 拔 式 结构 ,喷枪材质宜选用具有良好氢相容性的耐高温不锈钢 。应在高炉富氢冶炼过程中对喷枪进行动态检查 ,发现损坏及时更换 。

　　6.7.2 富氢喷枪出口富氢气体的压力应大于热风压力 0. 2 MPa。 富氢喷枪管径的设计 ,其出 口最小流

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　　速应是回火速度的 1. 15倍 ~ 1. 5倍 。其中 , 回火速度按公式(1)计算 :

　　V

　　式中 :

　　V — 混合燃气回火速度 ,单位为米每秒(m/s) ;

　　Vi— 单一燃气的最大法向火焰传播速度 ,单位为米每秒(m/s) ;

　　Xi— 无惰性气体时某单一燃气的体积分数 , % ;

　　Ci— 该燃气最大传播速度下的体积分数 , % ;

　　t — 温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。

　　若混合燃气中含有惰性气体 N2 和 CO2 , 回火速度按公式(2)修正 :

　　V'=V(1. 0- 0. 01YN2 - 0. 012YCO2 ) …………………………( 2 )

　　式中 :

　　V' — 修正的混合燃气回火速度 ,单位为米每秒(m/s) ;

　　YN2 —N2 的体积分数 , % ;

　　YCO2 —CO2 的体积分数 , % 。

　　6.7.3 短时间不喷富氢气体时 , 富氢喷枪可用氮气冷却 。长时间不喷富氢气体时 ,应关闭与喷枪连接的截止阀 ,退枪或将喷枪拔出 。

　　6.7.4 可采用炉身喷吹方式 ,炉身喷吹的富氢气体应进行预热 。

　　6. 8 吹扫氮气阀组

　　6. 8. 1 吹扫氮气阀组包括常规吹扫氮气阀组 、应急吹扫氮气阀组 。

　　6. 8.2 吹扫氮气阀组应具备压力调节 、压力监测 、手动及自动切断及流量监测功能 。

　　6. 8.3 吹扫氮气阀组宜采用调节阀 、压力变送器 、压力表 、手动切断阀 、气动切断阀 、流量计(见图 B. 5) 。

　　6. 8.4 常规吹扫用氮气经常规吹扫氮气阀组接出 ,应设置两个接出点,其中第一接出点接入储气装置吹扫气入 口 ,用于储气装置的吹扫 ;第二接出点接入储气装置出口管道 ,用于吹扫储气装置和高炉风 口之间的富氢气体管道 。

　　6. 8.5 应急吹扫用氮气经应急管道阀组接出 , 出 口接氮气分配器入 口 。

　　6. 8. 6 氮 气 和 氢 气 管 线 连 接 部 位 应 设 计 安 全 可 靠 的 隔 断 切 断 措 施 , 如 双 隔 断-泄 放 阀 组 , 并 应 符 合GB 4962的规定 。

　　6. 8. 7 吹 扫 氮 气 阀 组 应 具 备 压 力 联 锁 功 能 。 通 过 氮 气 阀 组 中 的 压 力 变 送 器 , 设 置 高 压 报 警 、低 压 报警 ,并通过联锁控制信号触发富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 。

　　6.9 放空排气装置

　　6.9. 1 富氢总管阀组及分配器应设置放空排气装置 ,具备手动及自动切断功能 ,并引至放空管 。放空管的设计和安装应符合 GB 50516的规定 。

　　6.9.2 富氢气体放空排气装置应设置安全泄放管路 ,该管路安装安全泄放装置 ,安全泄放装置应符合GB/T 29729的规定 。

　　6.9.3 氮气放空排气装置应设置安全泄放管路 ,该管路安装安全泄放装置 。

　　6. 10 报警装置

　　6. 10. 1 氢气泄漏报警 : 涉 氢 系 统 上 方 安 装 氢 气 泄 漏 报 警 装 置 , 检 测 到 空 气 中 的 氢 气 含 量 达 到 0. 4%时 ,应触发声光报警信号 ,并人工排查 。 当空气中的氢气含量达到 1. 6%时 ,应发出联锁控制信号 ,触发富氢气体供给管道端紧急切断操作 。氢气泄露报警装置应符合 GB 12358 和 GB 16808的规定 。

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　　6. 10.2 一氧化碳泄漏报警 :在富氢总管阀组 、支管阀组 、富氢气体分配器正上方安装一氧化碳泄漏报警装置 ,检测到空气中的一氧化碳含量达到 20 mg/m3 时 ,应触发声光报警信号 ,并人工排查 。 当空气中的一氧化碳含量达到 30 mg/m3 时 ,应发出联锁控制信号 ,触发富氢气体供给管道端紧急切断操作 。一氧化碳泄露报警装置应符合 GB 15322. 1 的规定 。

　　6. 10.3 甲烷泄漏报警 :在富氢总管阀组 、支管阀组 、富氢气体分配器正上方安装甲烷泄漏报警装置 ,检测到空气中的甲烷含量达到 20% 爆炸下限(LEL)时 ,应触发声光报警信号 ,并人工排查 。 当空气中的甲烷含量达到 50% LEL时 ,应发出联锁控制信号 ,触发富氢气体供给管道端紧急切断操作 。 甲烷泄露报警装置应符合 GB 15322. 1 的规定 。

　　6. 10.4 火焰探测报警 :在富氢气体分配器 、富氢支管阀组正上方安装火焰探测报警装置 , 当检测到有火焰或者燃烧 ,富氢操作系统触发声光报警信号 ,发出联锁控制信号 ,触发富氢气体供给管道端紧急切断操作 。火焰探测报警装置应符合 GB 50116的规定 。

　　6. 11 富氢操作控制系统

　　6. 11. 1 高炉富氢操作控制系统应具备自动控制功能 ,并置于在高炉主控室内 ,每座高炉设独立富氢操作控制系统 。

　　6. 11.2 高炉富氢操作控制系统应具备中央监控和数据采集功能 ,实时采集和记录从储气装置到富氢喷枪所有管道阀组各主要工艺设备的运行状态及参数 。

　　6. 11.3 高炉富氢操作控制系统应具备手动及自动紧急切断功能 。

　　6. 11.4 高炉富氢操 作 控 制 系 统 应 设 不 间 断 视 频 监 控 , 并 把 监 控 视 频 上 传 数 据 采 集 系 统 并 做 数 据 备份 ,备份时间不小于 30 d。

　　6. 11.5 储气装置 、富氢总管阀组 、分配器及富氢支管阀组应设置报警装置 ,报警信号应纳入高炉富氢操作控制系统的监控功能 。

　　6. 11.6 所有的报警信号及其处理结果都应记入高炉富氢操作控制系统中 。

　　7 运行管理与维护

　　7. 1 富氢操作

　　7. 1. 1 富氢准备工作 。高炉冶炼富氢系统设备投运前应进行压力试验 、气密性试验和泄漏量试验 ,并应符合 GB 50516的规定 ;气源向储气装置连续供气 ,储气装置的压力满足富氢要求 ,且高炉正常生产 。启动风口富氢气体喷吹前 ,风口前温度应高于 800 ℃ ,否则有爆炸风险 。

　　7. 1.2 管道吹扫置换 。 富氢前应使用常规吹扫氮气将富氢总管中的空气置换为氮气 ,使用应急吹扫气将富氢支管中的空气置换为氮气 ,并保持富氢支管中持续有氮气流过 ,氧气在线自动测量系统确认管道气体中氧气含量小于 0. 5%(体积分数) 。

　　7. 1.3 富氢气体喷吹 。调节富氢气体压力至工艺要求范围 ,通过气路切换装置 ,将富氢支管与富氢气体分配器支管联通 ,通过富氢喷枪将富氢气体吹入高炉内 。

　　7.2 停止富氢及重新富氢操作

　　7.2. 1 短期停止富氢操作 ,应将富 氢 支 管 中 富 氢 气 体 置 换 为 氮 气 , 并 吹 入 高 炉 中 , 用 氮 气 冷 却 富 氢 喷枪 ,或关闭与喷枪连接的截止阀 ,将喷枪拔出 。短期停止富氢后重新富氢操作 ,应将富氢支管中气体置换为氮气后进行富氢操作 。

　　7.2.2 长期停止富氢操作 ,应将富氢总管及支管中的富氢气体置换为氮气 ,后关闭与喷枪连接的截止阀 ,将喷枪拔出 。长期停止富氢后重新富氢操作 ,应将富氢总管及支管中气体置换为氮气后进行富氢操作 。

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　　7.3 系统紧急切断操作

　　7.3. 1 系统紧急切 断 操 作 包 括 富 氢 气 体 喷 吹 管 道 端 紧 急 切 断 操 作 和 富 氢 气 体 供 给 管 道 端 紧 急 切 断操作 。

　　7.3.2 系统紧急切断操作应设置为联锁自动控制 ,特殊情况下还应实现手动紧急切断 。

　　7.3.3 富氢气体供给管道端紧急切断操作 ,应将富氢总管中富氢气体置换为氮气 , 由放空排气装置排出 , 同时将富氢支管中富氢气体置换为氮气 , 吹入高炉中 。

　　7.3.4 富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 ,应将富氢支管中富氢气体置换为氮气 , 吹入高炉中 。

　　7.4 高炉富氢冶炼操作

　　7.4. 1 富 氢 喷 吹 前 , 应 确 认 高 炉 炉 况 顺 行 良 好 。 高 炉 富 氢 喷 吹 宜 保 持 圆 周 对 称 均 匀 , 逐 渐 增 大 喷 吹量 ,喷吹量调整步长宜为 5 m3/t~ 50 m3/t。注意确认支管富氢气体流量和压力 ,确认富氢气体风口喷吹燃烧状态 。氢气 、焦炉煤气 、烷烃类重整气等富氢气体由于气体组分不同 ,其热值和对高炉冶炼过程影响有较大差异 ,与固体燃料的置换比也存在差异 , 富氢气体与固体燃料的置换比应根据富氢气体种类 、具体高炉工况等因素确定 ,通常为 0. 2 kg/m3 ~ 1. 0 kg/m3 。

　　7.4.2 在增大或减小富氢气体比的过程中 ,应根据实际的富氢气体与固体燃料的置换比减少或增加焦炭 、煤粉等固体燃料比 ,实现高炉的稳定操控 。

　　7.4.3 根据冶炼周期 ,如需调整富氢气体比 ,宜根据不同富氢气体热量作用时间 , 提前调整焦炭 、煤粉等固体燃料比 。

　　7.4.4 高炉富氢后炉内间接还原度提高 ,直接还原度降低 ,高炉操作可在合理的理论燃烧温度区间下限运行 。

　　7.4.5 高炉富 氢 后,焦 比 降 低 , 在 不 同 富 氢 气 体 比 下 炉 内 透 气 性 会 发 生 相 应 变 化 , 应 控 制 好 下 料 速度 ,注意动态调整高炉稳定运行的最大压差 。

　　7.4.6 高炉富氢后 ,下部送风制度 会 发 生 变 化 , 应 关 注 风 速 、鼓 风 动 能 和 风 口 理 论 燃 烧 温 度 等 参 数 变化 , 同时匹配适宜的上部装料制度 ,使高炉保持较好的透气性和较高的煤气利用率 。

　　7.4.7 高炉富氢后 ,应根据高炉正常运行过程原燃料条件 、送风制度及控制参数 ,建立高炉物料及热量平衡计算模型 ,预测高炉富氢工艺操作参数变化 ,指导高炉操作过程 ,保证高炉顺行和冶炼过程所需热量充足 。

　　7.4. 8 随着富氢气体比的增大 , 固体燃料比不断降低 , 富氢气体与固体燃料的置换比会逐渐降低 。应根据富氢气体成本和收益综合考虑 ,确定合适的富氢气体比和固体燃料比 。

　　7.4.9 高炉富氢后 ,应关注服役环境发生明显变化的高炉设备 ,如风口小套 、炉顶装料与布料设备 、炉顶煤气管道 、煤气除尘系统等 。

　　7.4. 10 高炉富氢冶炼后 ,应关注炉顶煤气温度的变化情况 。对于采用炉顶煤气干法除尘的高炉 ,根据炉顶煤气中的水蒸气含量 , 确定合理的炉顶煤气温度 , 防止除尘布袋结露 , 影响过滤除尘效果和 稳 定运行 。

　　7.4. 11 高炉炉顶煤气可用于加热热风炉 、发电 ,或将炉顶煤气脱除二氧化碳 、水和氮气后循环喷吹入高炉 ,参与高炉冶炼反应 。

　　7.4. 12 炉 顶 应 配 备 均 压 煤 气 回 收 装 置 , 回 收 料 罐 排 压 时 排 放 的 半 净 煤 气 , 避 免 无 组 织 排 放 , 应 符 合GB 50406的规定 。

　　7.4. 13 当高炉不能富氢运行时 ,应及时喷煤补热 、控制料速 , 同时降低冶炼强度 。 现场应制定具体的应急处置预案和故障作业规程 ,应符合 AQ 2002的规定 。

　　7.5 安全风险处置

　　7.5. 1 应设置与高炉冶炼富氢系统安全保护及高炉本体设备安全保护联锁的报警及紧急切断系统 ,该

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　　系统能在事故状态下迅速执行系统紧急切断操作 。

　　7.5.2 应根据紧急停止状态发生的源头确定执行富氢气体供给管道端紧急切断操作或富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 ,一般发生于高炉本体及富氢喷枪的紧急停止状态 ,执行富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 ,其他情况执行富氢气体供给管道端紧急切断操作 。

　　7.5.3 紧急切断系统应手动复位 。

　　7.5.4 如遇富氢气体泄露 , 除执行 系 统 紧 急 切 断 操 作 外 , 应 及 时 切 断 泄 漏 源 , 并 对 泄 漏 污 染 区 进 行 通风 ,排除泄漏污染区可能存在的点火源 。若无法切断泄漏源 ,应立即疏散泄漏污染区人员至上风向 ,保持泄漏污染区的通风 ,并立即通知消防部门和报告上级部门 。

　　7.5.5 如遇火灾及爆炸 ,除执行系统紧急切断操作外 ,应及时切断富氢气体气源 。若不能立即切断富氢气体气源 ,应使系统保持正压状态 , 以防系统发生回火 ,并用消防水雾强制冷却着火设备 。 高炉冶炼富氢系统的容器 、管道等发生超压失效或火灾导致系统发生爆炸时 ,应立即疏散危险区域人员 ,并立即通知消防部门和报告上级部门 ,迅速组织救援 。

　　7.5.6 高炉炼铁工序相关设备系统发生以下情况时应发出联锁控制信号 ,触发富氢气体喷吹管道端紧急切断操作 :

　　a) 高炉休风 ;

　　b) 风口小套烧损漏水 ;

　　c) 风口大套密封不严导致小套及直吹管区域有明火产生 。

　　7.6 维护

　　7.6. 1 操作和维修人员应定期维护设备 ,对于安全阀件和仪表阀件定期送检 ,取得许可证书 ,并保存相关记录 。

　　7.6.2 储气装置 、富氢气体输送管道 、各阀组 ,在投入运行前 、检修动火作业前或长期停用前后 ,应进行压力试验 、气密性试验和泄漏量试验 ,并应符合 GB 50516 的规定 ; 喷吹富氢气体前采用氮气进行吹扫置换 ,并应符合 GB 50516的规定 。

　　7.6.3 应至少每月进行 1 次报警装置测试 ,每年进行 1 次报警装置检定 。

　　7.6.4 应建立高炉冶炼富氢系统巡检制度 , 间隔规定时间 。巡检人员应携带便携式气体检测仪 ,检测富氢气体管道附近氢气 、一氧化碳 、甲烷气体浓度 , 当高于气体泄漏安全值时 ,应立即通知富氢系统操作人员 ,执行紧急切断操作 。

　　7.6.5 应将高炉冶炼富氢系统及 其 周 围 区 域 划 为 警 示 区 , 并 设 置 围 栏 。 禁 区 周 围 应 有 醒 目 的 警 示 标记 。作业人员进入警示区前 ,应按规定进行着装并做好防护措施 。应掌握警示区内人员 、设备的出入情况 ,并限制警示区内的人员数量 。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　储气装置安全富余储量的计算

　　储气装置安全富余储量按公式(A. 1)计算 。

　　R =V

　　式中 :

　　R — 安全富余储量 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　V — 储气装置容积 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　P — 储气装置气体最低容许压力 ,单位为帕斯卡(Pa) ;

　　T — 储气装置容积气体温度 ,单位为开尔文(K) ;

　　VBF — 高炉的有效容积 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　η — 富氢时的高炉利用系数 ,单位为吨每立方米天[t/(m3 · d)] ;

　　H — 吨铁富氢气体喷吹量 ,单位为立方米每吨(m3/t) ;

　　k — 安全富余喷吹时间 ,单位为小时(h) 。

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　高炉冶炼富氢系统中关键装置的组件布置

　　B. 1 富氢总管阀组的组件布置见图 B. 1。

　　标引序号说明 :

　　1 — 手动切断阀 ;

　　2 — 动切断气动切断阀 ;

　　3 — 动切断压力变送器 ;

　　4 — 力变送压力表 ;

　　5 — 力表 ;手动切断阀 ;

　　6 — 动切断调节阀 ;

　　7 — 节阀 ;手动切断阀 ;

　　8 — 温度变送器 ;

　　9 — 压力变送器 ;

　　10— 安全阀 ;

　　11— 流量计 。

　　图 B. 1 富氢总管阀组的组件布置

　　B.2 富氢气体分配器富氢总管入口位置处阀组的组件布置见图 B. 2。

　　标引序号说明 :

　　1— 压力变送器 ;

　　2— 手动切断阀 ;

　　3— 气动切断阀 。

　　图 B.2 富氢气体分配器富氢总管入口位置处阀组的组件布置B.3 气路切换装置的组件布置见图 B. 3。

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　　标引序号说明 :

　　1— 手动切断阀 ;

　　2— 止回阀 ;

　　3— 手动切断阀 ;

　　4— 止回阀 ;

　　5— 三通阀 。

　　图 B.3 气路切换装置的组件布置

　　B.4 富氢支管阀组的组件布置见图 B. 4。

　　标引序号说明 :

　　1— 气动切断阀 ;

　　2— 流量计 ;

　　3— 调节阀 ;

　　4— 压力变送器 ;

　　5— 温度变送器 ;

　　6— 阻火器 ;

　　7— 手动切断阀 ;

　　8— 止回阀 。

　　图 B.4 富氢支管阀组的组件布置

　　B.5 吹扫氮气阀组的组件布置见图 B. 5。

　　标引序号说明 :

　　1— 调节阀 ;

　　2— 压力变送器 ;

　　3— 压力表 ;

　　4— 手动切断阀 ;

　　5— 气动切断阀 ;

　　6— 流量计 。

　　图 B.5 吹扫氮气阀组的组件布置

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 3864 工业氮

　　[2] GB 6222 工业企业煤气安全规程

　　[3] GB 12014 防护服装防静电服

　　[4] GB 17820 天然气

　　[5] GBZ 2. 1 工作场所有害因素职业接触限值 第 1 部分 :化学有害因素