鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)節(jié)能利用分析

劉剛

摘 要：鋼鐵企業(yè)是能源消耗的大戶，而鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)涉及到煤氣的生產(chǎn)、輸送、分配和消耗等較多的環(huán)節(jié)，同時(shí)對于提高產(chǎn)量和質(zhì)量也具有直接的關(guān)系，還涉及到原材料的成本、環(huán)境污染改善等。這是一個(gè)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)，所以對能源的消耗量也較大，加強(qiáng)對其進(jìn)行節(jié)能利用具有極其重要的意義。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；煤氣系統(tǒng)；節(jié)能措施優(yōu)化

前言

隨著能源緊缺狀況的加劇，我國從上世紀(jì)八十年代開始就對鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排特別關(guān)注，而且在鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排上也取得了較好的效果，有效的控制了鋼鐵生產(chǎn)過程中的能耗。隨著鋼鐵生產(chǎn)過程中節(jié)能的不斷下降，同時(shí)各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)和措施的大力推廣，使鋼鐵企業(yè)的節(jié)能空間在壓縮過程中不斷的減小。而且目前鋼鐵企業(yè)處于高成本、高產(chǎn)能和低利潤的階段，整個(gè)行業(yè)產(chǎn)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(yè)的利潤越來越低，企業(yè)面臨著生存、發(fā)展和競爭等多方面的壓力，而且整個(gè)行業(yè)還需要受到越來越嚴(yán)格的節(jié)能降耗的約束，所以需要面對嚴(yán)竣的節(jié)能形勢。

1 鋼鐵企業(yè)煤氣特點(diǎn)

1.1 高爐煤氣

高爐煤氣是高爐煉鐵的副產(chǎn)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(guān)，現(xiàn)代的煉鐵生產(chǎn)采用的先進(jìn)的生產(chǎn)工藝雖然提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率并降低能耗，卻使產(chǎn)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(dǎo)致混合氣體的升溫速度很慢，溫度不高，燃燒穩(wěn)定性不好。高爐煤氣主要是用于高爐熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、蒸汽鍋爐，以及和焦?fàn)t煤氣混合后用于軋鋼加熱爐。

1.2 焦?fàn)t煤氣

焦?fàn)t煤氣，又稱焦?fàn)t氣，是用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。焦?fàn)t氣的主要成分是可燃成分：H2（55%-60%）、CH4（23%-27%）、CO（5%-8%）、含兩個(gè)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(shí)焦?fàn)t煤氣是煤氣中使用價(jià)值最高的煤氣，在鋼廠一直都是放散率最低的。焦?fàn)t氣為有毒和易爆性氣體，空氣中的爆炸極限為6%-30%。焦?fàn)t煤氣主要用于轉(zhuǎn)爐和其它的工業(yè)爐，還可作為民用煤氣等。

1.3 轉(zhuǎn)爐煤氣

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下與吹入的氧氣進(jìn)行結(jié)合，生產(chǎn)一氧化碳和二氧化碳的混合產(chǎn)物，其中以一氧化碳含量較高，這就導(dǎo)致其氣體具有較大的毒性，但并不是所有轉(zhuǎn)爐煤氣冶煉過程中其氣體的產(chǎn)生量和成分都是均衡的，會(huì)存在著一些變化的，而且轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)出率相對于高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣較低。轉(zhuǎn)爐煤氣可以單獨(dú)用作鋼鐵企業(yè)各種工業(yè)爐窯的氣體燃料。

對于鋼鐵企業(yè)來講，其煤氣的發(fā)生和使用波動(dòng)性較大，特別是當(dāng)高爐休風(fēng)或是待料時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致高爐煤氣發(fā)生特別大的變化，而焦?fàn)t煤氣無論是發(fā)生量還是消耗量都不會(huì)有太大的變動(dòng)。焦?fàn)t煤氣只有在檢修時(shí)才能導(dǎo)致上具有較大的波動(dòng)。另外在軋鋼加熱爐等設(shè)備檢修時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致煤氣消耗量產(chǎn)生較大的波動(dòng)。

隨著鋼產(chǎn)量的增加，我國已成為世界上鋼產(chǎn)量最多的國家，雖然鋼產(chǎn)量位置世界首位，但與這些產(chǎn)量與能耗之間進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)我國噸鋼綜合能耗要高于世界先進(jìn)水平達(dá)百分之二十左右。鋼鐵生產(chǎn)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(jìn)行全部回收、并在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)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(dòng)了鋼鐵企業(yè)節(jié)能增效的實(shí)現(xiàn)。但鋼廠煤氣只作為燃料進(jìn)行使用對其增值效益則產(chǎn)生了較大的制約，所以需要通過進(jìn)一步的對其優(yōu)化，使其能夠用于有機(jī)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(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)，有利于鋼鐵企業(yè)可持續(xù)性的發(fā)展。

2 鋼鐵企業(yè)煤氣的利用現(xiàn)狀

2.1 焦?fàn)t煤氣

焦?fàn)t煤氣主要用于福利區(qū)職工生活用氣、市煤氣公司用氣、鍋爐用氣、廠內(nèi)各種點(diǎn)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?fàn)t煤氣的置換用氣；作為與焦?fàn)t煤氣的混合氣源；自備電氣氣源。

2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣

轉(zhuǎn)爐煤氣主要用途：轉(zhuǎn)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?fàn)t煤氣的混合比例，焦?fàn)t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(yīng)用范圍較廣，可用于燃燒熱值較高的各種加熱烘烤爐，轉(zhuǎn)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(jié)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?fàn)t煤氣，也有放散的現(xiàn)象。當(dāng)然，熱值低的高爐煤氣及熱值適中的轉(zhuǎn)爐煤氣放散的機(jī)會(huì)就更多了。

3 煤氣優(yōu)化利用方法

3.1 合理分配煤氣資源

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

將熱值較高的焦?fàn)t煤氣用在對熱值要求較高的用能設(shè)備上，可以更好的滿足設(shè)備工藝生產(chǎn)的要求，同時(shí)也可將其與高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣三者進(jìn)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(yōu)先實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐煤氣的使用，同時(shí)還可以對燃燒器進(jìn)行改造，使其在滿足轉(zhuǎn)爐煤氣的使用要求時(shí)，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(jìn)的節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)煤氣的充分回收，對于節(jié)能具有極其重要的意義。在實(shí)際工作中，各種節(jié)能技術(shù)較多，如高爐煤氣干法除塵技術(shù)、煉焦煤調(diào)濕技術(shù)、通過對轉(zhuǎn)爐煤氣柜容量的開發(fā)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣的多回收。也可以充分的利用蓄熱技術(shù)來降低煤氣的消耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)還要通過熱送熱軋和連鑄邊軋等來對鋼坯的入爐溫度進(jìn)行提高，從而實(shí)現(xiàn)煤氣消耗的降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

3.3 加強(qiáng)煤氣調(diào)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(zhì)的數(shù)據(jù)采集、潮流顯示、監(jiān)控和報(bào)警上。在當(dāng)前信息技術(shù)快速發(fā)展下，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)等都得以進(jìn)一步發(fā)展，這就需要鋼鐵廠能源管理中心的功能需要進(jìn)一步加強(qiáng)，不能只能簡單的實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、潮流顯示、監(jiān)控和報(bào)警功能鍵上，應(yīng)針對鋼鐵煤氣系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)模式來對煤氣管理進(jìn)行優(yōu)化，對煤氣柜和自備電廠燃料供應(yīng)系統(tǒng)建立監(jiān)控、預(yù)測、分析決策和優(yōu)化調(diào)度等一體化的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息管理系統(tǒng)，從而加強(qiáng)對煤氣的調(diào)度，確保煤氣資源的平衡。

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的快速發(fā)展，我國鋼鐵企業(yè)處于激烈的市場競爭環(huán)境下，在這種情況下，只能更好的開展節(jié)能降耗工作，才能有效提升鋼鐵企業(yè)的市場競爭力，所以需要根據(jù)當(dāng)前鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過對煤氣資源的合理分配和利用，加強(qiáng)對富余和副產(chǎn)煤氣的利用，實(shí)現(xiàn)煤氣利用上的優(yōu)化，確保將煤氣放散率控制在最低水平。

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