浅谈冶金企业煤气平衡

时间：2015-12-20 23:44:31 所属分类：冶金工业 浏览量:

摘要：介绍了新时期国内钢铁联合企业迅猛发展同时，联合企业副产煤气(包括高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气)的应用情况；指出了能源在企业生产和发展中的重要作用；并就如何应用副产煤气，特别是高炉煤气，减少煤气放散，提出了一些有效的解决方法。 关键词：钢

摘要：介绍了新时期国内钢铁联合企业迅猛发展同时，联合企业副产煤气(包括高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气)的应用情况；指出了能源在企业生产和发展中的重要作用；并就如何应用副产煤气，特别是高炉煤气，减少煤气放散，提出了一些有效的解决方法。
关键词：钢铁联合企业；煤气；煤气平衡；能源；放散

0 前言

对钢铁联合企业而言，能源利用和规划直接影响到企业的持续发展和竞争能力，只有给以高度的重视和科学合理的规划，才能适应钢铁企业各工序紧密性、连续性的生产特点。高炉煤气(BFG)同焦炉煤气(COG)、转炉煤气(LDG)都是钢铁企业的副产煤气，是其最重要的二次能源。一般来说，每生产1t粗钢约需23GJ的能量，约能产生420MJ的高炉煤气、420MJ焦炉煤气及10MJ的转炉煤气，副产煤气约占钢铁企业能源总收入的30%～40%，并参与着钢铁企业的能源平衡，由此可见，副产煤气的利用好坏对钢铁企业能源消耗有着极大的影响。

我国吨钢能耗高，既有工艺、设备方面的原因，也有能源管理、二次能源回收和利用方面的问题。例如，某钢铁联合企业在做煤气平衡时，煤气总发生量(特别是高炉煤气) 计算统计不科学、不准确、不切实际，以至于虽然统计表数据达到了平衡，但实际煤气发生量剩余很大，大量煤气排放天空点天灯，既浪费了能源又污染了环境。又如，某联合企业在新建热轧厂规划建设时，设计选用高热值焦炉煤气为加热炉燃料，本来焦炉煤气总量不足,但设计部门却又不切实际地加以设计，主管部门又不能有效沟通制止，致使煤气总供给不足，能源调度混乱，严重影响了生产。再如，冶金企业取消重油，改烧煤气的能源使用政策已实施20年了，但有些企业不积极主动加以改造，却还在应用价钱昂贵的一次能源重油，而副产煤气却白白浪费掉。

钢铁企业煤气用户很多，各用户对煤气的热值压力等要求不尽相同，消耗量也有很大差别。钢铁企业的煤气主要用户有烧结、炼铁、焦化、炼钢、轧钢及缓冲用户发电厂等。为了做好钢铁企业的煤气平衡，首先要了解各煤气用户对供热的要求及耗量，同时要做到以下几点：

1 副产煤气应充分利用和减少放散

煤气充分利用的关键在于产需基本平衡。积极发展用户，寻求产需的基本平衡对充分利用副产煤气极为重要。产需平衡还应考虑到企业的发展及用户热耗量的变化，使煤气在企业的各个发展阶段都求得产需平衡。产需平衡就全厂而言，用户吸收每种煤气的总能力(包括基本用户和缓冲用户) 须大于该种煤气的生产能力，否则当用户设备检修或事故停产时势必会造成煤气放散。当然，用户过多也会造成煤气不足而影响生产。适当的产需比例可按各厂具体条件用数理统计求得。

钢铁企业煤气产需平衡不是一简单的静态平衡，还需考虑到产需的动态平衡。这既要考虑到高炉休风、转炉停产对用户的影响，又要考虑到煤气用户的设备检修和事故对煤气平衡的影响，因此产需的稳定和一足够缓冲能力的煤气供应系统，也是减少煤气放散的重要条件。

煤气供应系统的缓冲能力是靠缓冲用户和煤气柜来实现的。所谓缓冲用户就是在其使用制度上可改变燃料种类，既可用煤气也可用粉煤或重油等其他燃料。它吸收煤气的量可根据工厂煤气余缺情况进行调整。允许煤气的发热值有一定的变化。作为缓冲用户的可以是轧钢加热炉，也可以是自备电厂，国内凡设置大容量自备电厂作为缓冲用户的企业，煤气放散率一般都较低，有关缓冲用户及煤气供应的平衡作用，将进一步分析。

应指出的是，作为缓冲用户，考虑到适应多种燃料的需要，煤气在这种用户的使用效率往往不及单独使用煤气的用户，特别是煤粉和煤气混烧的锅炉，燃料性质差别很大，燃烧过程相互影响，且影响锅炉安全运行。大量的煤气在缓冲用户使用也是一种能源的浪费，因煤气多顶替的是低品位的动力煤，降低了能源的使用价值，故送入缓冲用户的煤气量应在满足调度的前提下尽量缩至最小。但是作为发电厂，随着科学技术的发展，也不能简单的定义为缓冲用户。随着纯燃高炉煤气锅炉的研制成功及在钢铁企业的广泛使用，使高炉煤气的使用效率显著提高，为高炉煤气的有效使用提供一很好的途径。目前，国内主要有杭州锅炉厂、江西锅炉厂、无锡锅炉厂生产此类锅炉，最大已做至220 t/ h 高温高压锅炉，投资省，见效快。另外，还有燃高炉煤气轮机发电机组(CCPP) 在钢铁企业的使用，像宝钢已运行多年，通钢也已投入生产，最近鞍钢也与日本三菱公司签约建设。这种高效率的发电技术，使发电成本大为降低、高炉煤气的使用效率显著提高，但其初投资较高，制造及建设周期较长。高炉煤气通过有效地应用而完全达到零放散成为可能。

2 适当降低用户的煤气热值

这也是充分利用企业副产煤气的重要问题。钢铁企业副产煤气的最重要特点是低热值的高炉煤气量大，约占总副产煤气体积分数的80 %以上，热值低，现代大高炉煤气热值仅在2 931～3 768 kJ / m3。

在钢铁企业内部除热风炉外，能单独使用低热值高炉煤气的不多，只有多需配入定量的高热值焦炉煤气或其他高热值燃气，才能满足其工艺要求，这就显著限制了高炉煤气的充分利用。大量的剩余高炉煤气(占发生量的50 %左右) 只好送至缓冲用户的自备电厂或供热锅炉烧掉。

一方面是低热值煤气大量过剩，而另一方面在钢铁企业又普遍存在着高热值焦炉煤气不足，还需购入一定的高热值燃料加以补充。因此，如果能适当降低用户煤气热值，就可将更多的高炉煤气用于钢铁企业内的基本用户，这样不仅减少了企业外购高热值燃料，同时也降低了送入缓冲用户的煤气量，提高煤气的使用价值，对于合理调整钢铁企业的能源结构有良好的作用。为此，除严格限制用户不合理地提高煤气热值外，还应大力推广各种行之有效的节能技术，以有利于降低用户煤气热值。例如，高炉热风炉余热回收，用烟气废热预热助燃空气和煤气，一般可使炉子的热效率提高4 % ，使用的煤气热值可降低335～419 kJ / m3 。其他用户的余热回收也有同样的作用。又如，蓄热式加热炉技术是一种燃烧系统自身回收余热的燃烧技术，它通过两个蓄热烧嘴交替工作的进气和排气系统，将炉子烟气中的余热交换给空气和煤气，空、煤气双预热温度仅比炉温低80～100 ℃，排烟温度降至150 ℃以下，使加热余热回收率达90 %以上，能耗降低约30 %。现已有30 多家钢铁企业应用了这项技术，不但使加热炉采用单一的低热值高炉煤气燃料同样可行，且明显减少了废气排放。可见，通过各种节能技术的应用，适当降低用户煤气热值的要求完全可行。这对企业的煤气平衡及更合理地利用能源都是有益的。所以，在新增热设备的选用上，要力求选用低热值煤气，不要盲目使用高热值煤气。

3 做到煤气使用的经济合理

煤气供应是根据用户要求、煤气的产需平衡及煤气使用的经济合理性多方面综合考虑的。在满足用户合理要求(包括热值、用量、压力及含尘量等) 和产需平衡的前提下，应努力做到煤气使用的经济合理:一是提高煤气本身的使用价值，二是煤气供应系统的经济合理。

煤气是一种清洁、优质的燃料，输送方便，燃烧效率高，因此煤气在使用中应首先考虑代替如重油、天然气等高品位燃料，充分实现煤气的使用价值。如前所述，出于煤气平衡的需要，总要安排一定量的煤气送入缓冲用户，但是煤气在缓冲用户中不仅燃烧效率低于专门使用煤气的设施，且又多顶替的是低品位的动力煤，煤气的使用价值没有充分实现，所以供入缓冲用户的煤气应在满足煤气平衡需要的前提下缩至最小。

提高煤气使用价值的另一途径是煤气供配区域的协作，即加强钢铁企业与民用煤气工程及化工厂等有气源单位间的协作，在这方面我国有广泛的发展前景。

近年来，体现我国能源改革政策的以煤代油，就是要努力压缩重油的消耗量。过去很多重油用户，如高炉喷吹重油、加热炉烧油、锅炉烧油等都在改造，以便用煤或煤气顶替。

4 结语

我国经济建设已制定了走新型工业化发展道路的战略。各钢铁企业在发展和规划能源时须做到统一思想、统一规划、统一指导、统一安排，只要坚持不懈地采用新技术对老设备进行节能改造，科学合理地设计选用热设备和配套设施，完全有可能达到副产煤气零排放，真正做到符合新兴工业化的要求，即符合可持续发展、环境友好、技术创新和信息化的要求。

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