CN113739581A - 一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备，结合钢铁厂供氢需求和交通领域中氢能汽车使用的车载供氢技术，构建应用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢系统，给高炉或竖炉冶炼过程安全、稳定的供氢进行富氢冶炼试验和生产，提供一条有效可靠的途径。与新建制氢厂相比，投资建设成本低，操作流程简单，不受技术升级改造限制，灵活性强。同时，用两台工作长管车和两个减压系统进气管路，解决高炉富氢冶炼所需连续供氢的问题。由于制氢技术还未成熟，建造制氢厂难度高，利用车载供氢系统供氢，不仅解决富氢冶炼氢源供应的这一难题，而且能够顺应氢能技术的快速发展的变化。

Description

一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备

技术领域

本发明属于富氢冶金技术领域，具体涉及一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备。

背景技术

为应对全球气候变化，降低CO2温室气体排放，低碳生产成为社会关注的焦点。我国规划CO2排放力争2030年前达峰，努力争取2060年实现碳中和。钢铁工业是落实碳减排目标任务的重要责任主体，是碳交易市场的核心参与者。钢铁生产的整个过程中，高炉或竖炉炼铁工序的CO2排放量约占80％，故而，高炉或竖炉炼铁工序是CO2排放最大工序，亦是减排的核心，对降碳有着决定性影响。高炉或竖炉工艺开发和应用低碳冶炼技术迫在眉睫。利用氢代替碳用于冶炼过程，氢反应产物是水，可大幅减少CO2排放，从根本上实现高炉低碳冶炼。目前我国有1000多座高炉或竖炉，如何给高炉冶炼过程安全、稳定的供氢进行富氢冶炼试验和生产，没有发现合适方法和成熟的途径。并且大多数钢铁厂没有炼焦厂，无法近距离为高炉提供氢源。新建制氢厂成本过高，建厂周期长。目前制氢技术还未成熟，制氢技术更迭快，制氢厂后期升级改造成本高，同时不利于安全、稳定地为高炉冶炼过程供氢。

发明内容

本发明提供一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备。

本发明技术方案如下：

一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，包括如下步骤：

S1，在钢铁冶炼厂内或钢铁冶炼厂附近的指定位置设立多个指定工作停车位；

S2，根据供氢站到指定工作停车位的距离，以及钢铁冶炼厂的氢气日需量，计算在运输途中的氢气运输装置的数量N1和在专用停车位上能够正常供氢的氢气运输装置的数量N2，其中，N2≧3；

S3，将在指定工作停车位上能够正常供氢的氢气运输装置分为工作长管车和备用长管车，其中，工作长管车至少有两台分别为第一工作长管车和第二工作长管车，备用长管车至少有一台；将在运输途中的氢气长管车按照其内氢气含量分为满载长管车和空载长管车；

S4，将两台工作长管车分别接入减压系统；所述减压系统将其中第一工作长管车中的高压氢气减压后通入喷吹系统，当第一工作长管车中的氢气压力值低于设定供压值时，打开第二工作长管车的进气管路，切断第一工作长管车的进气管路；同时将被切断的进气管路连接到备用长管车，使其成为新的工作长管车；此时，被切断供氢的第一工作长管车被标记为空载长管车，并立刻开出钢铁冶炼厂驶向供氢站加氢；在第二工作长管车中的氢气压力值低于设定供压值之前，至少有一辆在运输途中的满载长管车，进入钢铁冶炼厂并停到指定工作停车位上成为备用长管车；实现车载循环供氢。

作为优选，所述钢铁冶炼厂内至少设有3个指定专用停车位，用于停放两台工作长管车和一台备用长管车；与所述氢气减压系统相连的进气管路至少有两条，所述进气管路通过设有截止阀的进气软管连接工作长管车的出气端口。

作为优选，根据权利要求1所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，其特征在于，所述氢气减压系统包括2个截止阀减压器，分别连接两条进气管路，所述截止阀减压器交替使用，实现氢气的持续减压供应。

作为优选，所述设定供压值为15bar。

一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，包括：

氢气运输装置，用于将氢气从供氢站运输到钢铁冶炼厂，至少包括第一工作长管车、第二工作长管车和备用长管车，第一工作长管车、第二工作长管车和备用长管车能够正常供氢，且均位于钢铁冶炼厂的指定工作停车位上；

减压系统，包括依次连接的进气管路、减压管路和输出管路；所述输出管路包括输出主管；

所述进气管路至少包括第一进气支路和第二进气支路；所述第一进气支路和第二进气支路的输入端分别连接第一工作长管车和第二工作长管车，所述第一进气支路和第二进气支路均设有手动蝶阀和第一截止阀；

所述减压管路至少包括第一减压支路和第二减压支路；所述第一减压支路和第二减压支路的输入端相互连通并连接所述第一进气支路和第二进气支路的输出端，所述第一减压支路和第二减压支路的输出端相互连通并连接所述输出主管的输入端；

所述输出主管依次安装有第一止回阀和快速切断阀，一端连接所述第一减压支路和第二减压支路的输出端、另一端连接喷吹系统；

喷吹系统，包括与输出主管输出端相连的环形主管，所述环形主管的输出端设有多个喷吹支管，每个喷吹支管均通过金属软管和阻火器连接高炉风口；

控制系统，包括运输计算模块和减压控制模块；

所述运输计算模块根据输入的供氢站与钢铁冶炼厂之间的距离，以及钢铁冶炼厂的氢气日需量，计算氢气长管车在运输途中的数量；

所述减压控制模块根据进气管路的压力值选择循环开启第一减压支路和第二减压支路。

作为优选，所述减压系统还包括氮气保护管路，所述氮气保护管路包括氮气输入支路和氮气输出支路；所述氮气输入支路依次设有第一压力调节装置、第二止回阀、第二截止阀和第一冷角阀，一端连接氮气供应装置、另一端连接所述第一进气管路的输出端；所述氮气输出支路依次设有第二冷角阀、异径同心管和放散阀，所述氮气输出支路的输入端连接所述第一减压支路的输入端。

作为优选，所述减压管路还包括并联连接在所述第一减压支路和第二减压支路的两端的备用减压支路，所述第一减压支路和第二减压支路上均依次安装有第三截止阀、第二压力调节装置和第一针形阀；所述备用减压支路上均依次安装有第四截止阀和第二针形阀。

作为优选，所述第一压力调节装置和第二压力调节装置均包括压力调节阀和弹簧安全阀，所述压力调节阀用于自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，所述弹簧安全阀一端连接所述压力调节阀、另一端连接在所述氮气输出支路的第二冷角阀与异径同心管之间；所述第一减压支路、第二减压支路和第三减压支路的针形阀的输入端均通过截止阀连接在所述氮气输出支路的第二冷角阀与异径同心管之间。

作为优选，所述第二减压支路的输出端的支管末端设有第三冷角阀，所述第一减压支路的支管末端设有第五截止阀和第六压力表，所述第六压力表在第五截止阀开启时对所述减压管路的输出管道压力进行检测，并且所述第一减压支路的输出端通过第六截止阀和第三弹簧安全阀连接在所述异径同心管的输出端。

作为优选，所述输出主管的快速切断阀上设有压力控制阀，所述压力控制阀的输出端连接在所述第三弹簧安全阀与所述异径同心管之间。

本发明相对于现有技术优势在于：

1、本发明所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备，结合钢铁厂供氢需求和交通领域中氢能汽车使用的车载供氢技术，构建应用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢系统，给高炉或竖炉冶炼过程安全、稳定的供氢进行富氢冶炼试验和生产，提供一条有效可靠的途径。与新建制氢厂相比，投资建设成本低，操作流程简单，不受技术升级改造限制，灵活性强。同时，用两台氢气长管车作为工作位和两个进气口减压阀，解决了高炉富氢冶炼所需连续供氢的问题。由于制氢技术还未成熟，建造制氢厂难度高，利用车载供氢系统供氢，不仅解决富氢冶炼氢源供应的这一难题，而且顺应氢能技术的快速发展的变化。

2、本发明所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备，减压系统的进气管路采用至少设置两条进气支路、减压管路采用双回路带旁路的设计以及采用1输出主管的方式实现不间断供氢；同时设置氮气保护管路，对进气管路、减压管路和输出管路进行吹扫，并能够在紧急情况下置换氢气，提高供氢安全性。并且减压系统内多处设置有弹簧安全阀，保障系统压力不超标，进一步保证减压系统的安全。在工作长管车与进气支路的连接端口处，专门设置由手动蝶阀和截止阀组成的双切断阀，保障有效切断氢气。该减压系统基于高炉冶炼特点，在保证连续不断供氢的同时，保障系统的安全稳定，为高炉喷吹氢气提供了一个安全可靠的技术路线。

附图说明

图1是本发明所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备的工艺流程示意图；

图2是本发明所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备的减压系统工艺流程示意图；

图3是本发明所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法及设备的喷吹系统工艺流程示意图。

图中各标号为：

A-供氢站，B-钢铁冶炼厂，

1-氢气运输装置，11-第一工作长管车，12-第二工作长管车，

2-指定工作停车位，21-第一工作长管车停车位，22-第二工作长管车停车位，23-备用长管车停车位，

3-减压系统，

31-进气管路，311-第一进气支路，312-第二进气支路，

32-减压管路，321-第一减压支路，322-第二减压支路，323-备用减压支路，33-输出管路，331-输出主管，

34-氮气保护管路，341-氮气输入支路，342-氮气输出支路，343-氮气供应装置，

35-手动蝶阀，

361-第一截止阀，362-第二截止阀，363-第三截止阀，364-第四截止阀，365-第五截止阀，366-第六截止阀，

371-第一止回阀，372-第二止回阀，

38-快速切断阀，

391-第一压力调节装置，3911-第一压力调节阀，3912-第一弹簧安全阀，392-第二压力调节装置，3921-第二压力调节阀，3922-第二弹簧安全阀，393-第三弹簧安全阀，

61-第一冷角阀，62-第二冷角阀，63-第三冷角阀，7-异径同心管，8-放散阀，91-第一针形阀，92-第二针形阀，

4-喷吹系统，41-氢气喷吹管道，411-氢气缓冲罐，412-第一手动球阀，413-第三止回阀，414-第一双气动切断球阀，415-过滤器，416-第二手动球阀，417-第一气动调节球阀，418-第三手动球阀，419-第一气动切断球阀，410-第四止回阀，4101-第一流量孔板，

42-氮气喷扫管道，42a-第一氮气喷扫支管，42b-第二氮气喷扫支管，421-第七手动球阀，422-第二气动切断球阀，423-第七止回阀，424-第二双气动切断球阀，425-第三气动切断球阀，426-第三流量孔板，427-第八止回阀，

43-环形主管，431-氢气环管，432-氮气环管，433-第四手动球阀，434-第一放散口，435-第七截止阀，436-第四弹簧安全阀，4311-氢气支管，4312-第五手动球阀，4313-第一盲板阀，4314-第五止回阀，4315-气动三通球阀，4316-第五手动球阀，4317-第二流量孔板，4318-第二气动调节球阀，4319-第六止回阀，4321-氮气支管，4322-第八手动球阀，4323-第二盲板阀，4324-第九止回阀，4325-变径管，5-高炉或竖炉，51-金属软管，52-阻火器，53-第六手动球阀，54-双手动球阀。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。

一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，其流程图如图1所示，包括如下步骤：

S1，在钢铁冶炼厂B内或钢铁冶炼厂B附近的指定位置设立多个指定工作停车位2；该指定位置应能够满足钢铁冶炼安全生产所需要的最短距离；

S2，根据供氢站A到指定工作停车位2的距离，以及钢铁冶炼厂B的氢气日需量，计算在运输途中的氢气运输装置1的数量N1和在专用停车位上能够正常供氢的氢气运输装置的数量N2，其中，N2≧3；

S3，将在专用停车位上能够正常供氢的氢气运输装置1分为工作长管车和备用长管车，其中，工作长管车至少有两台分别为第一工作长管车11和第二工作长管车12，备用长管车至少有一台；将在运输途中的氢气长管车按照其内氢气含量分为满载长管车和空载长管车；

S4，将两台工作长管车分别接入减压系统3；所述减压系统3将其中第一工作长管车11中的高压氢气减压后通入喷吹系统4，当第一工作长管车11中的氢气压力值低于设定供压值时，打开第二工作长管车12的进气管路，切断第一工作长管车11的进气管路；同时将被切断的进气管路连接到备用长管车，使其成为新的工作长管车；此时，被切断供氢的第一工作长管车11被标记为空载长管车，并立刻开出钢铁冶炼厂B驶向供氢站A加氢；在第二工作长管车12中的氢气压力值低于设定供压值之前，至少有一辆在运输途中的满载长管车，进入钢铁冶炼厂并停到指定工作停车位2上成为备用长管车；实现车载循环供氢。

从商业气体公司的供氢站A直接购买压缩纯氢，使用氢气运输装置1比如氢气长管车，将高压氢气运输到目的地-钢铁冶炼厂B，氢气长管车停放在氢气长管车专用的指定停车位2，如图2所示的第一工作长管车停车位21、第二工作长管车停车位22和备用长管车停车位23。待第一工作长管车11内压力降到约15bar压力后，打开第二工作长管车12的进气管路，切断第一工作长管车11的进气管路，完成连续供氢切换，并通过循环式连续供氢切换，保持连续供氢。高压氢气通过减压系统减压后的氢气通过管道运输供给喷吹系统喷入高炉或竖炉5，进行富氢冶炼。

作为优选，所述钢铁冶炼厂B内至少设有3个指定工作停车位2，用于停放两台工作长管车和一台备用长管车；所述工作长管车均通过进气管路31连接所述氢气减压系统3的减压管路32。

作为优选，所述氢气减压管路32上设有2个并联连接的截止阀减压器，所述截止阀减压器包括截止阀和压力调节阀，所述氢气减压管路32一端连接两条进气管路、另一端连接喷吹系统；两个所述截止阀减压器交替使用，实现氢气的持续减压供应。

作为优选，所述设定供压值为15bar。

一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，使用上述方法进行高炉或竖炉富氢冶炼，其模块化框图如图2所示，包括：

氢气运输装置1，用于将氢气从供氢站A运输到钢铁冶炼厂B，至少包括第一工作长管车11、第二工作长管车12和备用长管车，第一工作长管车、第二工作长管车和备用长管车能够正常供氢，且均位于钢铁冶炼厂B的指定工作停车位2的第一工作长管车停车位21、第二工作长管车停车位22和备用长管车停车位23上；

减压系统3，如图3所示，包括依次连接的进气管路31、减压管路32和输出管路33；所述输出管路33包括输出主管331；

所述进气管路31至少包括第一进气支路311和第二进气支路312；所述第一进气支路311输入端连接第一工作长管车11；所述第二进气支路312的输入端连接第二工作长管车12，所述第一进气支路311和第二进气支路312上均设有手动蝶阀35和第一截止阀361；当第一工作长管车11内压力降到约15bar压力后，打开与第二工作长管车12相连的第二进气支路312上的第一截止阀361b，关闭与第一工作长管车11相连的第一进气支路311上的第一截止阀361a，同时，被切断供氢的第一工作长管车11被标记为空载长管车，并立刻开出钢铁冶炼厂B驶向供氢站A加氢；将被切断的第一进气支路311连接到备用长管车，使其成为新的第一工作长管车11，完成一次供氢切换。在第二工作长管车12中的氢气压力值低于设定供压值之前，至少有一辆在运输途中的满载长管车，进入钢铁冶炼厂并停到指定工作停车位2上成为备用长管车。作为下一次供氢切换，当第二工作长管车12内压力降到约15bar压力后，打开与第一工作长管车11相连的第一进气支路311上的第一截止阀361a，关闭与第二工作长管车12相连的第二进气支路312上的第一截止阀361b，同时，被切断供氢的第一工作长管车11被标记为空载长管车，并立刻开出钢铁冶炼厂B驶向供氢站A加氢；将被切断的第一进气支路311连接到下一备用长管车。

所述减压管路32至少包括第一减压支路321和第二减压支路322；所述第一减压支路321和第二减压支路322的输入端相互连通并连接所述第一进气支路311和第二进气支路312的输出端，所述第一减压支路321和第二减压支路322的输出端相互连通并连接所述输出主管331的输入端；在工作时，第一减压支路321和第二减压支路322中一个为开启状态，另一个为关闭状态。以便于检修并保证连续供氢不会因为减压支路的问题而中断。

所述输出主管331上依次安装有第一止回阀371和快速切断阀38，所述输出主管331一端连接所述第一减压支路321和第二减压支路322的输出端、另一端连接喷吹系统4；若高炉或竖炉5中的气体发生倒灌，则快速切断阀38高报警，快速切断阀输出主管331紧急切断气流。

喷吹系统44，包括与输出主管331输出端相连的环形主管43，所述环形主管43的输出端设有多个喷吹支管，每个喷吹支管均通过金属软管和阻火器连接高炉或竖炉5的风口；

控制系统，包括运输计算模块和减压控制模块；

所述运输计算模块根据输入的供氢站A与钢铁冶炼厂B之间的距离，以及钢铁冶炼厂B的氢气日需量，计算氢气运输装置在运输途中的数量；

所述减压控制模块根据进气管路31的压力值选择循环开启第一减压支路321和第二减压支路322。

优选地，所述减压系统3还包括氮气保护管路34，所述氮气保护管路34用于吹扫以及紧急情况下将减压系统3的管道中氢气全部切换成氮气，以保证系统安全。所述氮气保护管路34包括氮气输入支路341和氮气输出支路342；所述氮气输入支路341依次设有第一压力调节装置391、第二止回阀372、第二截止阀362和第一冷角阀61，所述氮气输入支路341一端连接氮气供应装置343、另一端连接所述第一进气支路311的输出端；使得氮气从减压管路32的输入端开始吹扫，有利于氮气将整个减压系统吹扫干净。所述氮气输出支路342依次设有第二冷角阀62、异径同心管7和放散阀8，所述氮气输出支路342的输入端连接所述第一减压支路321的输入端，当管道压力过大时，氮气或氢气可从氮气输出支路342放散出去。作为优选，所述减压管路32还包括并联连接在所述第一减压支路321和第二减压支路322的两端的备用减压支路323，如果第一减压支路321和第二减压支路322都需要停工检修时，可暂时启用备用减压支路323，以保证整个系统能够保持连续供氢。所述第一减压支路321和第二减压支路322上均依次安装有第三截止阀363、第二压力调节装置392和第一针形阀91；以便于压力过高时，气体放散。所述备用减压支路323上依次安装有第四截止阀364和第二针形阀92，且在第四截止阀364和第二针形阀92之间设有压力表PG3，以便于调节控制气体流量。

优选地，所述第一压力调节装置391包括第一压力调节阀3911和第一弹簧安全阀3912，两个所述第二压力调节装置392均包括第二压力调节阀3921和第二弹簧安全阀3922，其中，压力调节阀的作用是可以自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，不管整个系统压力怎么变化都可以保持设定流量不变。每个所述第二压力调节阀3921其中，的后面均设有两个压力表，见图2中的PG1/PG2/PG4/PG5。压力调节阀上设置的两个压力表，一个接在压力调节阀的过滤减压器上，另一个接在压力调节阀的定位器上。与压力调节阀的过滤减压器相接的压力表用于显示定位器的额定压力，当与压力调节阀的定位器相连的压力表显示值低于这个额定压力，定位器就不能准确定位调节。与压力调节阀的定位器相连的压力表用于显示并调节定位器的具体情况，以便于实现自动化调节功能。所述第一弹簧安全阀3912输入端连接所述第一压力调节阀3911、输出端连接在所述氮气输出支路342的第二冷角阀62与异径同心管7之间；第二冷角阀62在减压系统压力过大时，自动打开，使得气体放散。所述第二弹簧安全阀3922输入端连接所述第二压力调节阀3921，所述第二弹簧安全阀3922输出端连接所述第一弹簧安全阀3912的输出端、且连接在所述氮气输出支路342的第二冷角阀62与异径同心管7之间；以便于压力过大时气体放散。所述第一减压支路321、第二减压支路322和备用减压支路323的针形阀(91，92)的输入端均通过截止阀(363，364)连接在所述氮气输出支路342的第二冷角阀62与异径同心管7之间，当进行氮气吹扫时，第一减压支路321、第二减压支路322和备用减压支路323内的气体分别从截止阀(363，364)所在的这三个支路吹扫出去。

所述第二减压支路322的输出端的支管末端设有第三冷角阀63，所述第三冷角阀63的作用将吹扫清洗减压系统管道内的固液沉积排出管道系统。所述第一减压支路321的支管末端设有第五截止阀365和压力表PG6，所述压力表PG6在第五截止阀365开启时对所述减压管路32的输出管道压力进行检测，并且所述第一减压支路321的输出端通过第六截止阀366和第三弹簧安全阀393连接在所述异径同心管7的输出端。优选地，所述输出主管331的快速切断阀38包括两个压力控制阀，所述第一压力控制阀PV1的输入端连接所述第一止回阀371，输出端连接所述第二压力控制阀PV2的输入端。所述第一压力控制阀PV1和第二压力控制阀PV2均为快速切断阀。所述第二压力控制阀PV2的输出端连接在所述第三弹簧安全阀393与所述异径同心管7之间。所述氮气输出支路342上安装的快速切断阀PV2与氢气缓冲罐(压力联锁，压力高报警，压力高切断压力控制阀PV1，打开压力控制阀PV2。

优选地，每个管道的交接点处均采用双切断式阀，保障有效切断；

优选地，上述阀门、管道等材质选材满足规范要求，管道流速控制在规范的要求范围内。

在开启进气管路31前，先保持进气管路31上的所有手动蝶阀关闭，打开氮气保护管路34，进行吹扫，并检查各个连接口是否漏气。

关闭氮气保护管路34，打开第一进气支路311与第一工作长管车11相连的双切断阀(也即为图2中的手动蝶阀35和第一截止阀361，第二进气支路312与第二工作长管车13相连的双切断阀保持关闭。氢气通过第一进气支路311吹入第一减压支路321，利用第二压力调节装置392调节氢气流量大小。卸压后的氢气吹入氢气输出主管331，分别通过第一止回阀371和快速切断阀381输出到喷吹系统；

优选地，所述喷吹系统4包括氢气喷吹管道41和氮气喷扫管道42，所述氢气喷吹管道41用于对减压系统输出的氢气进行流量控制，所述氢气喷吹管道41上依次安装有氢气缓冲罐411、第一手动球阀412、第三止回阀413、压力传感器PT1、第一双气动切断球阀414、过滤器415、温度计TE、压力传感器PT2、第一流量计FE1、第二手动球阀416、第一气动调节球阀417、第三手动球阀418、压力传感器PT3、第一气动切断球阀419和第四止回阀410。第一手动球阀412和第二止回阀413之间连接有氮气吹扫装置，第一双气动切断球阀414与过滤器415之间连接有氮气吹扫装置。所述流量计FE1通过设于所述压力传感器PT2和第二手动球阀416之间的第一流量孔板4101检测氢气流量。

所述环形主管43包括氢气环管431和氮气环管432，经减压系统2减压后的氢气通过氢气喷吹管道41进行流量控制后，吹入氢气环管431，然后分配到氢气环管431的多个氢气支管4311中。所述氢气环管431上通过第四手动球阀433连接第一放散口434，通过第七截止阀435连接压力表PI1，所述氢气环管431上设有第四弹簧安全阀436。每个氢气支管4311上依次安装有第五手动球阀4312、第一盲板阀4313、第五止回阀4314、气动三通球阀4315、第五手动球阀4316、第二流量孔板4317、第二气动调节球阀4318和第六止回阀4319，所述第二流量孔板4317处还设有第二流量计FE2进行氢气支管的流量监测。

所述氢气支管4311与高炉5的风口喷枪连接处，依次安装有金属软管51、阻火器52、第六手动球阀53和双手动球阀54，防止回火烧枪。

所述氮气喷扫管道42上安装有第七手动球阀421、第二气动切断球阀422，第七手动球阀421和第二气动切断球阀422之间还设有压力传感器PT4。

所述第二气动切断球阀422后方的氮气喷扫管道42分为第一氮气喷扫支管42a和第二氮气喷扫支管42b，所述第一氮气喷扫支管42a连接氢气喷吹管道41以便于对氢气喷吹管道41进行吹扫，所述第一氮气喷扫支管42a上依次安装有第七止回阀423、第二双气动切断球阀424，第二双气动切断球阀424间还设有用于泄压的第三气动切断球阀425。

所述第二氮气喷扫支管42b通过第三流量孔板426和第八止回阀427连接氮气环管432，第三流量孔板426上还设有第三流量计PE3；

所述第二氮气喷扫支管42b用于氢气环管431和各氢气支管4311的吹扫；

所述第二氮气喷扫支管42b中的氮气通过氮气环管432分配到多个氮气支管4321，所述氮气环管432的结构与所述氢气环管431的结构完全相同，所述氮气支管4321上安装有第八手动球阀4322、第二盲板阀4323、第九止回阀4324和变径管4325；

所述氮气环管432与所述氢气环管431平行设置，所述氮气支管4321与所述氢气支管4311平行设置，所述每个氢气支管4311都有对应的氮气支管4321进行氮气吹扫，以便于在紧急状态下置换氢气；所述氮气支管4321通过气动三通球阀4315与氢气支管4311连接。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，在钢铁冶炼厂内或钢铁冶炼厂附近的指定位置设立多个指定工作停车位；

S2，根据供氢站到指定工作停车位的距离，以及钢铁冶炼厂的氢气日需量，计算在运输途中的氢气运输装置的数量N1和在专用停车位上能够正常供氢的氢气运输装置的数量N2，其中，N2≧3；

S3，将在指定工作停车位上能够正常供氢的氢气运输装置分为工作长管车和备用长管车，其中，工作长管车至少有两台分别为第一工作长管车和第二工作长管车，备用长管车至少有一台；将在运输途中的氢气长管车按照其内氢气含量分为满载长管车和空载长管车；

S4，将两台工作长管车分别接入减压系统；所述减压系统将其中第一工作长管车中的高压氢气减压后通入喷吹系统，当第一工作长管车中的氢气压力值低于设定供压值时，打开第二工作长管车的进气管路，切断第一工作长管车的进气管路；同时将被切断的进气管路连接到备用长管车，使其成为新的工作长管车；此时，被切断供氢的第一工作长管车被标记为空载长管车，并立刻开出钢铁冶炼厂驶向供氢站加氢；在第二工作长管车中的氢气压力值低于设定供压值之前，至少有一辆在运输途中的满载长管车，进入钢铁冶炼厂并停到指定工作停车位上成为备用长管车；实现车载循环供氢。

2.根据权利要求1所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，其特征在于，所述钢铁冶炼厂内至少设有3个指定专用停车位，用于停放两台工作长管车和一台备用长管车；与所述氢气减压系统相连的进气管路至少有两条，所述进气管路通过设有截止阀的进气软管连接工作长管车的出气端口。

3.根据权利要求1所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，其特征在于，所述氢气减压系统包括2个截止阀减压器，分别连接两条进气管路，所述截止阀减压器交替使用，实现氢气的持续减压供应。

4.根据权利要求1所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢方法，其特征在于，所述设定供压值为15bar。

5.一种用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，其特征在于，包括：

氢气运输装置，用于将氢气从供氢站运输到钢铁冶炼厂，至少包括第一工作长管车、第二工作长管车和备用长管车，第一工作长管车、第二工作长管车和备用长管车能够正常供氢，且均位于钢铁冶炼厂的指定工作停车位上；

减压系统，包括依次连接的进气管路、减压管路和输出管路；所述输出管路包括输出主管；

所述进气管路至少包括第一进气支路和第二进气支路；所述第一进气支路和第二进气支路的输入端分别连接第一工作长管车和第二工作长管车，所述第一进气支路和第二进气支路均设有手动蝶阀和第一截止阀；

所述减压管路至少包括第一减压支路和第二减压支路；所述第一减压支路和第二减压支路的输入端相互连通并连接所述第一进气支路和第二进气支路的输出端，所述第一减压支路和第二减压支路的输出端相互连通并连接所述输出主管的输入端；

所述输出主管依次安装有第一止回阀和快速切断阀，一端连接所述第一减压支路和第二减压支路的输出端、另一端连接喷吹系统；

喷吹系统，包括与输出主管输出端相连的环形主管，所述环形主管的输出端设有多个喷吹支管，每个喷吹支管均通过金属软管和阻火器连接高炉风口；

控制系统，包括运输计算模块和减压控制模块；

所述运输计算模块根据输入的供氢站与钢铁冶炼厂之间的距离，以及钢铁冶炼厂的氢气日需量，计算氢气长管车在运输途中的数量；

所述减压控制模块根据进气管路的压力值选择循环开启第一减压支路和第二减压支路。

6.根据权利要求5所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，其特征在于，所述减压系统还包括氮气保护管路，所述氮气保护管路包括氮气输入支路和氮气输出支路；所述氮气输入支路依次设有第一压力调节装置、第二止回阀、第二截止阀和第一冷角阀，一端连接氮气供应装置、另一端连接所述第一进气管路的输出端；所述氮气输出支路依次设有第二冷角阀、异径同心管和放散阀，所述氮气输出支路的输入端连接所述第一减压支路的输入端。

7.根据权利要求6所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，其特征在于，所述减压管路还包括并联连接在所述第一减压支路和第二减压支路的两端的备用减压支路，所述第一减压支路和第二减压支路上均依次安装有第三截止阀、第二压力调节装置和第一针形阀；所述备用减压支路上均依次安装有第四截止阀和第二针形阀。

8.根据权利要求6或7所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，其特征在于，所述第一压力调节装置和第二压力调节装置均包括压力调节阀和弹簧安全阀，所述压力调节阀用于自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，所述弹簧安全阀一端连接所述压力调节阀、另一端连接在所述氮气输出支路的第二冷角阀与异径同心管之间；所述第一减压支路、第二减压支路和第三减压支路的针形阀的输入端均通过截止阀连接在所述氮气输出支路的第二冷角阀与异径同心管之间。

9.根据权利要求8所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，其特征在于，所述第二减压支路的输出端的支管末端设有第三冷角阀，所述第一减压支路的支管末端设有第五截止阀和第六压力表，所述第六压力表在第五截止阀开启时对所述减压管路的输出管道压力进行检测，并且所述第一减压支路的输出端通过第六截止阀和第三弹簧安全阀连接在所述异径同心管的输出端。

根据权利要求9所述用于高炉或竖炉富氢冶炼的车载供氢设备，其特征在于，所述输出主管的快速切断阀上设有压力控制阀，所述压力控制阀的输出端连接在所述第三弹簧安全阀与所述异径同心管之间。

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