鋼鐵企業煤氣系統節能利用分析

劉剛

摘 要：鋼鐵企業是能源消耗的大戶，而鋼鐵企業煤氣系統涉及到煤氣的生產、輸送、分配和消耗等較多的環節，同時對于提高產量和質量也具有直接的關系，還涉及到原材料的成本、環境污染改善等。這是一個龐大、復雜的系統，所以對能源的消耗量也較大，加強對其進行節能利用具有極其重要的意義。

關鍵詞：鋼鐵企業；煤氣系統；節能措施優化

前言

隨著能源緊缺狀況的加劇，我國從上世紀八十年代開始就對鋼鐵企業的節能減排特別關注，而且在鋼鐵企業節能減排上也取得了較好的效果，有效的控制了鋼鐵生產過程中的能耗。隨著鋼鐵生產過程中節能的不斷下降，同時各項節能技術和措施的大力推廣，使鋼鐵企業的節能空間在壓縮過程中不斷的減小。而且目前鋼鐵企業處于高成本、高產能和低利潤的階段，整個行業產能過剩，而且原材料成本長期居高不下，在這種情況下，鋼鐵行業的利潤越來越低，企業面臨著生存、發展和競爭等多方面的壓力，而且整個行業還需要受到越來越嚴格的節能降耗的約束，所以需要面對嚴竣的節能形勢。

1 鋼鐵企業煤氣特點

1.1 高爐煤氣

高爐煤氣是高爐煉鐵的副產品，主要成分為：CO（約25%）、CO2（約15%）、N2（約55%）、H2、CH4等，由于其CO的含量高，因而其毒性較大。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，現代的煉鐵生產采用的先進的生產工藝雖然提高了勞動生產率并降低能耗，卻使產生的高爐煤氣熱值更低（一般為3000-3800kJ/m3），增加了利用難度。

高爐煤氣中的CO2、N2等不增加，從而導致混合氣體的升溫速度很慢，溫度不高，燃燒穩定性不好。高爐煤氣主要是用于高爐熱風爐、焦爐、蒸汽鍋爐，以及和焦爐煤氣混合后用于軋鋼加熱爐。

1.2 焦爐煤氣

焦爐煤氣，又稱焦爐氣，是用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經過高溫干餾后，在產出焦炭和焦油產品的同時所產生的一種可燃性氣體，是煉焦工業的副產品。焦爐氣的主要成分是可燃成分：H2（55%-60%）、CH4（23%-27%）、CO（5%-8%）、含兩個C以上的不飽和烴（2%-4%）和不可燃成分：CO2（1.5%-3%）、O2（0.3%-0.8%）、N2（3%-7%）等，其H2含量相對較高，因而熱值較高，一般為17598-18855kJ/m3。同時焦爐煤氣是煤氣中使用價值最高的煤氣，在鋼廠一直都是放散率最低的。焦爐氣為有毒和易爆性氣體，空氣中的爆炸極限為6%-30%。焦爐煤氣主要用于轉爐和其它的工業爐，還可作為民用煤氣等。

1.3 轉爐煤氣

在轉爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下與吹入的氧氣進行結合，生產一氧化碳和二氧化碳的混合產物，其中以一氧化碳含量較高，這就導致其氣體具有較大的毒性，但并不是所有轉爐煤氣冶煉過程中其氣體的產生量和成分都是均衡的，會存在著一些變化的，而且轉爐煤氣的產出率相對于高爐煤氣和焦爐煤氣較低。轉爐煤氣可以單獨用作鋼鐵企業各種工業爐窯的氣體燃料。

對于鋼鐵企業來講，其煤氣的發生和使用波動性較大，特別是當高爐休風或是待料時，則會導致高爐煤氣發生特別大的變化，而焦爐煤氣無論是發生量還是消耗量都不會有太大的變動。焦爐煤氣只有在檢修時才能導致上具有較大的波動。另外在軋鋼加熱爐等設備檢修時，也會導致煤氣消耗量產生較大的波動。

隨著鋼產量的增加，我國已成為世界上鋼產量最多的國家，雖然鋼產量位置世界首位，但與這些產量與能耗之間進行對比，可以發現我國噸鋼綜合能耗要高于世界先進水平達百分之二十左右。鋼鐵生產過程中消耗最多的就是煤炭資源，而這些能量中有將近百分之四十是以煤氣的形式存在的，所以將這些煤氣進行全部回收、并在鋼鐵企業生產中進行利用，對于噸鋼綜合能耗起到了較大程度的降低，有效的推動了鋼鐵企業節能增效的實現。但鋼廠煤氣只作為燃料進行使用對其增值效益則產生了較大的制約，所以需要通過進一步的對其優化，使其能夠用于有機化工原料，這不僅能夠提高煤氣的增值效益，而且確保了循環經濟的實現，有利于鋼鐵企業可持續性的發展。

2 鋼鐵企業煤氣的利用現狀

2.1 焦爐煤氣

焦爐煤氣主要用于福利區職工生活用氣、市煤氣公司用氣、鍋爐用氣、廠內各種點火器的常明火，以及供混合煤氣氣源用氣。

2.2 高爐煤氣

高爐煤氣主要用途：焦爐煤氣的置換用氣；作為與焦爐煤氣的混合氣源；自備電氣氣源。

2.3 轉爐煤氣

轉爐煤氣主要用途：轉爐、連鑄烘包用氣，混鐵爐鐵水保溫、棒材加熱爐用氣，以及供混合煤氣氣源等。

2.4 混合煤氣

混合煤氣熱值取決于高爐和焦爐煤氣的混合比例，焦爐煤氣與高爐煤氣混合比例高的，熱值較高，反之則低。由于熱值適中，應用范圍較廣，可用于燃燒熱值較高的各種加熱烘烤爐，轉爐、連鑄烘包及混鐵爐鐵水保溫，以及高線、棒材、帶鋼等軋鋼加熱爐用氣、燒結用氣。

綜合起來說，幾種煤氣使用情況都不很樂觀，就連熱值最高、最值錢的焦爐煤氣，也有放散的現象。當然，熱值低的高爐煤氣及熱值適中的轉爐煤氣放散的機會就更多了。

3 煤氣優化利用方法

3.1 合理分配煤氣資源

通過將高爐煤氣和焦爐煤氣進行充分混合后進行使用，不僅有效的解決高爐煤氣熱值低，無法達到用能設備工藝要求的問題，同時也解決了高熱值焦爐煤氣生產量小、用戶消耗量大的問題，通過將兩者進行充分發揮混合，有效的滿足了熱工的要求，而且對于用能設備的用量需求也得到較好的滿足。

將熱值較高的焦爐煤氣用在對熱值要求較高的用能設備上，可以更好的滿足設備工藝生產的要求，同時也可將其與高爐和轉爐煤氣三者進行充分的混合后用于軋鋼用戶使用。

在煉鋼工序上盡可能的優先實現對轉爐煤氣的使用，同時還可以對燃燒器進行改造，使其在滿足轉爐煤氣的使用要求時，還能夠更好的提高燒烤效率。

3.2 充分利用富余煤氣

利用各種先進的節能技術，實現副產煤氣的充分回收，對于節能具有極其重要的意義。在實際工作中，各種節能技術較多，如高爐煤氣干法除塵技術、煉焦煤調濕技術、通過對轉爐煤氣柜容量的開發實現轉爐煤氣的多回收。也可以充分的利用蓄熱技術來降低煤氣的消耗實現節能，同時還要通過熱送熱軋和連鑄邊軋等來對鋼坯的入爐溫度進行提高，從而實現煤氣消耗的降低，實現節能的目的。

3.3 加強煤氣調度，平衡煤氣資源

長期以來在鋼鐵廠能源管理中心中，其功能主要對能源介質的數據采集、潮流顯示、監控和報警上。在當前信息技術快速發展下，計算機技術、網絡技術、控制技術和優化技術等都得以進一步發展，這就需要鋼鐵廠能源管理中心的功能需要進一步加強，不能只能簡單的實現對數據的采集、潮流顯示、監控和報警功能鍵上，應針對鋼鐵煤氣系統的運行時的特點，利用數學模式來對煤氣管理進行優化，對煤氣柜和自備電廠燃料供應系統建立監控、預測、分析決策和優化調度等一體化的實時監控和信息管理系統，從而加強對煤氣的調度，確保煤氣資源的平衡。

4 結束語

隨著經濟全球化的快速發展，我國鋼鐵企業處于激烈的市場競爭環境下，在這種情況下，只能更好的開展節能降耗工作，才能有效提升鋼鐵企業的市場競爭力，所以需要根據當前鋼鐵企業煤氣系統的特點，通過對煤氣資源的合理分配和利用，加強對富余和副產煤氣的利用，實現煤氣利用上的優化，確保將煤氣放散率控制在最低水平。

參考文獻

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