钢铁企业煤气系统节能利用分析

摘 要：钢铁企业是能源消耗的大户，而钢铁企业煤气系统涉及到煤气的生产、输送、分配和消耗等较多的环节，同时对于提高产量和质量也具有直接的关系，还涉及到原材料的成本、环境污染改善等。这是一个庞大、复杂的系统，所以对能源的消耗量也较大，加强对其进行节能利用具有极其重要的意义。

关键词：钢铁企业；煤气系统；节能措施优化

前言

随着能源紧缺状况的加剧，我国从上世纪八十年代开始就对钢铁企业的节能减排特别关注，而且在钢铁企业节能减排上也取得了较好的效果，有效的控制了钢铁生产过程中的能耗。随着钢铁生产过程中节能的不断下降，同时各项节能技术和措施的大力推广，使钢铁企业的节能空间在压缩过程中不断的减小。而且目前钢铁企业处于高成本、高产能和低利润的阶段，整个行业产能过剩，而且原材料成本长期居高不下，在这种情况下，钢铁行业的利润越来越低，企业面临着生存、发展和竞争等多方面的压力，而且整个行业还需要受到越来越严格的节能降耗的约束，所以需要面对严竣的节能形势。

1 钢铁企业煤气特点

1.1 高炉煤气

高炉煤气是高炉炼铁的副产品，主要成分为：CO（约25%）、CO2（约15%）、N2（约55%）、H2、CH4等，由于其CO的含量高，因而其毒性较大。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产采用的先进的生产工艺虽然提高了劳动生产率并降低能耗，却使产生的高炉煤气热值更低（一般为3000-3800kJ/m3），增加了利用难度。

高炉煤气中的CO2、N2等不增加，从而导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。高炉煤气主要是用于高炉热风炉、焦炉、蒸汽锅炉，以及和焦炉煤气混合后用于轧钢加热炉。

1.2 焦炉煤气

焦炉煤气，又称焦炉气，是用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气的主要成分是可燃成分：H2（55%-60%）、CH4（23%-27%）、CO（5%-8%）、含两个C以上的不饱和烃（2%-4%）和不可燃成分：CO2（1.5%-3%）、O2（0.3%-0.8%）、N2（3%-7%）等，其H2含量相对较高，因而热值较高，一般为17598-18855kJ/m3。同时焦炉煤气是煤气中使用价值最高的煤气，在钢厂一直都是放散率最低的。焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%-30%。焦炉煤气主要用于转炉和其它的工业炉，还可作为民用煤气等。

1.3 转炉煤气

在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下与吹入的氧气进行结合，生产一氧化碳和二氧化碳的混合产物，其中以一氧化碳含量较高，这就导致其气体具有较大的毒性，但并不是所有转炉煤气冶炼过程中其气体的产生量和成分都是均衡的，会存在着一些变化的，而且转炉煤气的产出率相对于高炉煤气和焦炉煤气较低。转炉煤气可以单独用作钢铁企业各种工业炉窑的气体燃料。

对于钢铁企业来讲，其煤气的发生和使用波动性较大，特别是当高炉休风或是待料时，则会导致高炉煤气发生特别大的变化，而焦炉煤气无论是发生量还是消耗量都不会有太大的变动。焦炉煤气只有在检修时才能导致上具有较大的波动。另外在轧钢加热炉等设备检修时，也会导致煤气消耗量产生较大的波动。

随着钢产量的增加，我国已成为世界上钢产量最多的国家，虽然钢产量位置世界首位，但与这些产量与能耗之间进行对比，可以发现我国吨钢综合能耗要高于世界先进水平达百分之二十左右。钢铁生产过程中消耗最多的就是煤炭资源，而这些能量中有将近百分之四十是以煤气的形式存在的，所以将这些煤气进行全部回收、并在钢铁企业生产中进行利用，对于吨钢综合能耗起到了较大程度的降低，有效的推动了钢铁企业节能增效的实现。但钢厂煤气只作为燃料进行使用对其增值效益则产生了较大的制约，所以需要通过进一步的对其优化，使其能够用于有机化工原料，这不仅能够提高煤气的增值效益，而且确保了循环经济的实现，有利于钢铁企业可持续性的发展。

2 钢铁企业煤气的利用现状

2.1 焦炉煤气

焦炉煤气主要用于福利区职工生活用气、市煤气公司用气、锅炉用气、厂内各种点火器的常明火，以及供混合煤气气源用气。

2.2 高炉煤气

高炉煤气主要用途：焦炉煤气的置换用气；作为与焦炉煤气的混合气源；自备电气气源。

2.3 转炉煤气

转炉煤气主要用途：转炉、连铸烘包用气，混铁炉铁水保温、棒材加热炉用气，以及供混合煤气气源等。

2.4 混合煤气

混合煤气热值取决于高炉和焦炉煤气的混合比例，焦炉煤气与高炉煤气混合比例高的，热值较高，反之则低。由于热值适中，应用范围较广，可用于燃烧热值较高的各种加热烘烤炉，转炉、连铸烘包及混铁炉铁水保温，以及高线、棒材、带钢等轧钢加热炉用气、烧结用气。

综合起来说，几种煤气使用情况都不很乐观，就连热值最高、最值钱的焦炉煤气，也有放散的现象。当然，热值低的高炉煤气及热值适中的转炉煤气放散的机会就更多了。

3 煤气优化利用方法

3.1 合理分配煤气资源

通过将高炉煤气和焦炉煤气进行充分混合后进行使用，不仅有效的解决高炉煤气热值低，无法达到用能设备工艺要求的问题，同时也解决了高热值焦炉煤气生产量小、用户消耗量大的问题，通过将两者进行充分发挥混合，有效的满足了热工的要求，而且对于用能设备的用量需求也得到较好的满足。

将热值较高的焦炉煤气用在对热值要求较高的用能设备上，可以更好的满足设备工艺生产的要求，同时也可将其与高炉和转炉煤气三者进行充分的混合后用于轧钢用户使用。

在炼钢工序上尽可能的优先实现对转炉煤气的使用，同时还可以对燃烧器进行改造，使其在满足转炉煤气的使用要求时，还能够更好的提高烧烤效率。

3.2 充分利用富余煤气

利用各种先进的节能技术，实现副产煤气的充分回收，对于节能具有极其重要的意义。在实际工作中，各种节能技术较多，如高炉煤气干法除尘技术、炼焦煤调湿技术、通过对转炉煤气柜容量的开发实现转炉煤气的多回收。也可以充分的利用蓄热技术来降低煤气的消耗實现节能，同时还要通过热送热轧和连铸边轧等来对钢坯的入炉温度进行提高，从而实现煤气消耗的降低，实现节能的目的。

3.3 加强煤气调度，平衡煤气资源

长期以来在钢铁厂能源管理中心中，其功能主要对能源介质的数据采集、潮流显示、监控和报警上。在当前信息技术快速发展下，计算机技术、网络技术、控制技术和优化技术等都得以进一步发展，这就需要钢铁厂能源管理中心的功能需要进一步加强，不能只能简单的实现对数据的采集、潮流显示、监控和报警功能键上，应针对钢铁煤气系统的运行时的特点，利用数学模式来对煤气管理进行优化，对煤气柜和自备电厂燃料供应系统建立监控、预测、分析决策和优化调度等一体化的实时监控和信息管理系统，从而加强对煤气的调度，确保煤气资源的平衡。

4 结束语

随着经济全球化的快速发展，我国钢铁企业处于激烈的市场竞争环境下，在这种情况下，只能更好的开展节能降耗工作，才能有效提升钢铁企业的市场竞争力，所以需要根据当前钢铁企业煤气系统的特点，通过对煤气资源的合理分配和利用，加强对富余和副产煤气的利用，实现煤气利用上的优化，确保将煤气放散率控制在最低水平。

参考文献

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