摘要：钢铁企业煤气系统是钢铁联合企业能源系统的主要部分,不仅涉及煤气生产、输送、分配、消耗等诸多环节,而且还关系到产品产量和质量的提高、原材料成本的降低、环境污染的改善等一系列问题的复杂庞大系统。本文作者就围绕着钢铁煤气系统的节能问题进行了探讨。
关键词：钢铁企业；煤气；节能
1 引言
钢铁行业一直是我国节能减排关注的重点行业，自上世纪80年代开始，我国以技术手段为主导推进钢铁企业的节能工作，并取得显著成效，吨钢综合能耗、各工序能耗逐年下降。随着节能技术的不断推广和应用，技术节能空间被不断压缩，节能空间变得越来越小。当前，我国钢铁业正处在高产能、高成本、低利润的困难时期，主要表现为整个行业产能过剩，原燃料成本居高不下，吨钢利润不断下降。钢铁企业面临着前所未有的生存、发展和竞争压力，同时还有越来越严格的节能降耗指标约束，节能形势严峻。
2 钢铁企业产生的主要煤气副产品
2.1 高炉煤气
高炉煤气是高炉炼铁工序的副产品，其特点是热值较低，发生量大，主要用户是高炉热风炉、焦炉、热电锅炉及轧钢加热炉。正是由于高炉煤气热值较低，一般企业在煤气平衡不好时首先选择放散高炉煤气。因此，高炉煤气的放散率可以作为衡量一个企业煤气利用水平2.2 焦炉煤气
焦炉煤气是焦化工序的副产品，是钢铁企业中最为优质的气体燃料，传统的焦炉煤气主要供高炉出铁口烘烤、烧结点火、连铸切割、轧钢加热炉等使用。另外，也可作为厂区生活用气或外供市政使用，真正实现企业内部与社会的大循环。随着蓄热式技术的发展，现今钢铁企业中只能使用焦炉煤气的用户已大大减少，包括加热炉、烧结点火等用户都可以用高炉煤气和转炉煤气替代。由于煤气发电的热电转换效率较低，焦炉煤气应优先考虑制氢，在全厂统一建制氢站，集中调配供冷轧、连铸切割、苯加氢等，而制氢后的解析气还可掺人煤气管网进一步综合利用。
2.3 转炉煤气
转炉煤气是转炉工序的副产品，其中含有60％一70％的一氧化碳，根据技术装备水平和操作水平，吨钢可回收50―110m3转炉煤气，主要供转炉车间混铁炉加热保温、铁水及钢水罐烘烤等使用，也可视实际情况送高炉热风炉、石灰窑和锅炉等用户使用。转炉煤气的回收水平往往是企业煤气能否平衡的关键。
钢铁企业煤气发生与消耗之间的平衡程度，不仅关系到钢铁主工艺的正常生产，而且直接反映企业的能源利用水平。目前，我国部分钢铁企业不仅煤气回收利用率低，而且放散严重，因此，进一步加强煤气系统高效节能已迫在眉睫。
3加强钢铁企业煤气系统节能对策
3.1积极推广干法除尘工艺
荒煤气往往含尘量大、温度高，需要经过净化处理后才能回收利用。采用煤气干法除尘可有效地除烟尘，同时净化后的煤气发热值高。节能省水，综合效益显著。以高炉煤气干法除尘系统为例，干法除尘后煤气温度可提高100℃，如配套干式“TRT”能多发电30％以上。同时，由于干法除尘机械水含量少，可进一步增加煤气的热值，提高煤气的理论燃烧温度。干法除尘后的高炉煤气用于高炉热风炉，可使热效率提高5％-6％，风温可提高15℃左右，可降低焦比4.6kg/t。
3.2配置与企业规模相适应的柜容
为缓和短时间内煤气供需的矛盾，稳定管网压力，减少煤气放散，在钢铁企业内必须配套相应容量的煤气柜。煤气柜的缓冲能力不足将对整个煤气管网产生很大的影响。很多企业早期建造的煤气柜柜容偏小，随着企业生产规模的不断扩大和煤气发生量的不断增长，原有煤气柜难以发挥缓冲总管煤气压力及流量的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆尽管绝大多数钢铁企业都配有煤气锅炉，通过调整发电负荷能够起到一定的缓冲作用，但锅炉缓冲有一定的滞后性，在实际中很难起到瞬时缓冲管网压力和流量的作用。因此，钢铁企业在扩大生产和调整结构的同时，必须重视煤气储存系统的配套。
3.3 实施技术改造, 提高煤气利用效率
总体上, 轧钢工序占煤气资源消耗的 20%左右, 是煤气资源消耗大户, 而其消耗的 90%以上用于加热炉加热钢坯, 对此工序进行技术和工艺研究改进, 是提高煤气资源利用效率的主要措施。
(1)轧钢工序与炼钢工序配合, 研究开发连铸―连轧匹配、 协调技术, 进一步提高铸坯热送的热效率, 使铸坯进入加热炉的温度在 600℃以上, 可降低热轧煤气燃料消耗 30%以上。
(2) 对现有加热炉实施蓄热式高温空气燃烧技术改造。 传统加热炉普遍存在火焰体积有限, 炉内高温火焰集中, 炉温不均匀。 该技术是将空气预热到燃料的自燃点以上, 即助燃空气预热到 800- 1000℃以上, 与传统的燃烧现象相比, 这种高温低氧燃烧火焰区体积成倍增大, 可燃烧火焰区可扩大到整个炉子空间, 可燃物和氧的含量在炉内所有空间均是均匀的, 而不是集中在燃料和空气的入口处, 燃烧非常完全, 炉温非常均匀。这种加热技术一般可节能 25%- 45%, 使加热炉的热效率提高8%-18%, 对于钢包烘烤器来说可节约煤气消耗50%左右, 热效率提高1倍。另外, 这种加热炉还可以燃烧低热值高炉煤气, 扩大了低热值燃料的应用范围。
4 钢铁企业实现煤气高效利用的技术措施
4.1 尽量减少放散
提高煤气的利用率，关键在于实现产需平衡。积极发展用户、实现产需平衡，对充分利用煤气具有十分重要的作用。有关煤气的产需平衡还要考虑企业的发展与用户热耗量的变化，促使煤气在每一个发展阶段都处于平衡状态。对于钢铁企业内部的产需平衡来说，用户吸收煤气的总能力必须大于煤气的生产能力，否则当用户检修设备或者停产处理事故时，必然发生煤气扩散。但是如果用户过多，也会带来煤气不足而对生产有所影响，所以说钢铁企业的煤气产需平衡并不是一个简单的静态平衡，还要考虑到动态情况。一方面考虑到转炉停产、高炉体风对用户的影响：另一方面则考虑用户的检修设备及事故停工对煤气高效利用的影响。因此，产需稳定及具备缓冲能力的煤气供应系统，可有效避免煤气放散，提高利用效率。
4.2 设置煤气柜
实际上，煤气产生量与用户的消耗量是时刻产生变化的，煤气柜的作用就是对这种随时波动造成的不平衡进行补充，具有补充与消化能力。一方面，存储系统中的过剩煤气；另一方面，如果系统中的煤气发生不足现象，为了确保正常运行，可将存储在柜中的煤气补充到管网中。因此，设置煤气柜可以对调节煤气的瞬时动态平衡、满足用气不足及用户过度需求具有重要作用。钢铁企业应设置与煤气管网中小时流量一致的大容量煤气柜，以发挥自动削峰填谷的功能，确保煤气总管网的稳定运行，实现煤气动态平衡。另外，还可建立大容量、多个发电机组的形式以调节煤气动态平衡，减少煤气的扩散。通过吞叶量较大的煤气缓冲装置，煤气的调度就可实现煤气波动的最小值。
4.3 成立能源管理中心
目前，很多钢铁企业已经成立能源管理中心。由于钢铁企业在煤气的供应、输配及使用过程巾，用户、站点的分布范围较广、数量多、变化大，若想确保及时、准确、充分、合理地调度并使用煤气，以提高牛产的稳定性，单纯依赖传统的仪表指示与电话传达很难达到要求。因此，建立以计算机为中心的遥测、遥控、遥讯技术，再加上网络通讯技术的能源调度中心成为必经之路。通过能源管理中心的建立，可促进煤气系统发挥最大潜能，确保钢铁食业的煤气生产、使用及管理，从传统的局部、单凭经验的静止状态，转化为全面、整体的瞬时动态，为提高煤气的高效利用提供强有力手段。
参考文献：
[1]王华.王建军.高文桂.罗永明.魏永刚.李孔斋 钢铁企业煤气资源化利用研究[会议论文].2011
[2]王军.钢铁企业煤气系统预测与调度建模研究[D].燕山大学，2013.
论文作者:燕望峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
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