结合宣钢实例分析钢铁企业煤气平衡

马旭宁

摘 要：钢铁联合企业在生产同时，会产生大量的副产品煤气。煤气是钢铁生产中的主要能源，占企业总能源消耗的比例较大。结合宣钢生产实际，系统地分析了影响钢铁企业煤气平衡的主要因素，提出了实现煤气平衡的有效措施。

关键词：钢铁企业；煤气平衡；措施

中图分类号：TF758 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0130-02

Abstract： Alongside production， a great deal of by-product gas will be produced in the iron and steel enterprise. Gas is the main energy in the production of iron and steel， accounting for a large proportion of the total energy consumption of enterprises. Combined with the production practice of Xuanhua Iron and Steel Co.， Ltd.， the main factors affecting the gas balance of iron and steel enterprises are systematically analyzed， and the effective measures for realizing gas balance are put forward.

Keywords： iron and steel enterprises； gas balance； measures

1 概述

钢铁工业在我国基础工业中占有重要低位，也是国民经济的支柱产业，近些年随着经济的快速发展，钢铁需求不断扩大，钢铁行业也得到了快速发展。与此同时，钢铁工业作为高能耗行业，一直是我国能耗大户。

对钢铁企业来说，高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气是钢铁企业生产过程中的副产品，是钢铁企业重要的二次能源。钢铁公司煤气平衡是否做得好，不仅关系到钢铁公司的正常生产，而且直接影响企业的经济利益。做好煤气平衡工作对钢铁企业有着重要的意义。为了更科学合理地做好煤气平衡工作。本文结合宣化钢铁公司实际情况，就钢铁企业煤气系统的平衡状况进行分析，探讨实现煤气整体平衡的有效措施。

2 钢铁企业煤气平衡规划的总体原则

（1）钢铁企业应该充分利用自产煤气。尽可能自产煤气完全利用，以减少外购燃料，节约成本。目前，高炉煤气、焦炉煤气的回收相对稳定，转炉煤气的回收量具有一定的周期性，制定适合自身企业的转炉煤气回收指标很为重要，其中以氧含量、一氧化碳含量指标尤为关键。必须加强转炉煤气的回收。（2）高炉煤气用户，首保用户为热风炉、焦炉、轧钢等用户，而以热力锅炉为调节用户，其中焦化工序尽量以高炉煤气替代焦炉煤气；焦炉煤气主要供于需要高热值的轧线加热炉、连铸切割等对热值要求较高的用户，还可与高炉煤气、转炉煤气混合供轧线加热炉用户；转炉煤气优先供于转炉作业区钢包、中包烘烤、轧线加热炉等使用，也可视平衡情况，供高炉热风炉、锅炉等用户。（3）煤气平衡是在确保主产线用气后，将富余煤气合理综合利用。如公司阶段性有富余煤气，可利用缓冲用户，来调节公司整体煤气用量，避免放散损失。（4）全公司煤气平衡也要讲经济效益，环境效益，不能一味扩大焦炭产量来满足煤气平衡，或者高炉增加焦比来提高高炉煤气产量。同样，也不能为了满足新建煤气综合利用项目而扩大生产规模，还是应以主体生产为根本。

3 宣化钢铁公司为实现煤气平衡，近些年来，一直不断加强管理并实施了一些改进措施

宣化钢铁公司煤气系统现状：目前宣钢在运行高炉有：2500m3高炉两座、2000m3高炉一座，高炉煤气发生量约120万m3/h。在运行转炉有：150T转炉两座、120T转炉一座，转炉煤气发生量约9万m3/h。焦炉四座，焦炉煤气发生量约9万m3/h。

宣钢煤气系统分为坡上、坡下两个系统，两个系统通过煤气主管网连接，形成环网。虽然坡上、坡下煤气压力有一定差异，但可以通过主管网进行整体煤气平衡调节。

宣钢具有转炉煤气柜两座：8万m3柜、15万m3柜各一座，焦炉煤气柜：10万m3柜一座，高炉煤气柜：10萬m3柜一座。

煤气用户主要有高炉热风炉、焦炉、一高线、二高线、三高线、中型材、一棒材、二棒材、三棒材、一小型、二小型、热带、球团链篦机、烧结机、白灰窑、1-9#热力锅炉等。

宣钢煤气平衡分析：钢铁企业煤气平衡主要分为静态平衡和动态平衡。

静态平衡是以计划为主，对一年、一月内的煤气供应、需求量，结合生产制造部制定的生产计划、设备能源部制定的检修计划等影响因素，编制年度煤气平衡、月度煤气平衡计划。

动态平衡则是指煤气发生量、使用量、压力、流量、热值随着生产过程的波动而波动，需要采取即时平衡，因影响因素较多，实际生产中煤气供应与需求之间时刻在发生着动态变化。煤气系统管网压力也随时发生变化，需要钢铁公司能源调度根据实际情况进行实时调节。

影响煤气平衡分为两个因素：一是煤气总发生量变化，另一是煤气用户总用量发生变化。

煤气发生量的变化：高炉煤气发生量有一定的波动性，在正常生产中，宣钢每座高炉的煤气发生量波动范围不超7万m3/h，在高炉炉况不稳发生波动时，每座高炉的煤气发生量波动可达20万m3/h。焦炉煤气产气量相对稳定，如果延长或缩短结焦时间，会相应减少或增加焦炉煤气发生量。转炉煤气的回收是在转炉下氧枪吹炼过程中发生的，具有周期性，宣钢每座转炉基本为40-50分钟回收一炉转炉煤气，主要靠转炉煤气柜来保证转炉煤气的均匀外供。

煤气用量的变化因素比较多，主要分为以下几种：

（1）高炉热风炉换炉时用煤气量发生变化对煤气平衡影响最大。宣钢每座高炉配备三台热风炉，每座热风炉折合高炉煤气用量在8-9万m3/h，而且每隔1h就要换炉一次，在换炉的约20分钟内不用煤气，使煤气大量过剩；如果两座高炉的热风炉换炉时间叠加，煤气总使用量更是大幅减少，煤气整体管网压力瞬间升高，甚至造成放散。宣钢为缓解热风炉换炉造成煤气供需不平衡，对在运行的三座高炉的热风炉换炉时间进行了整体安排，尽量避免叠加换炉、且避免出现无换炉時间段，并制定了严格的考核制度。（2）轧线系统阶段性用煤气量发生变化是影响煤气平衡的又一主要原因。轧线用煤气量波动的主要原因是：a.轧线系统检修停用煤气，基本每天都需要对轧线系统进行工艺性检修、换辊检修、换导卫检修。在检修时间段，煤气用量减少，例如三高线在检修时，减少煤气使用量可达30000m3/h。如果多条轧线同时检修，势必会引起煤气供用不平衡。b.轧线产量发生变化、轧制品种改变时，这种情况主要是由生产订单决定，订单少时会出现待机基本停用煤气；轧制大品种比轧制小品种产品时，加热炉用煤气量会明显增加，煤气用量差别大时可达50%左右。c.轧制坯料规格、品种、温度不同时，加热工艺随之变化，煤气用量也相应变化。如三高线用凉坯子生产时用煤气量35000m3/h，热接时，使煤气用量大幅度降低至17000m3/h。针对轧线系统不同原因引起的煤气不平衡，宣钢制定了不同措施：a.避免多条轧线同时检修停用煤气，每日由生产计划人员、检修计划人员、煤气平衡人员对第二天的生产检修情况进行整体协调，安排轧线分开进行检修。b.某条轧线产量、规格计划发生调整时，由煤气平衡人员进行煤气用量预判，平衡整体煤气系统。c.某条轧线轧制钢坯发生变化时、工艺检修时，由轧线人员提前20分钟通知能源调度人员，能源调度进行及时协调。（3）热风炉用混合煤气比例变化造成用煤气量波动。1#、2#高炉热风炉用煤气为高炉煤气、转炉煤气混合煤气，因宣钢高炉热风炉控制转炉煤气掺混压力为10kPa，当煤气压力低于10kPa时热风炉无法掺烧转炉煤气，在连铸机换结晶器转炉停止吹炼时，转炉煤气压力偏低，单座热风炉会增加高炉煤气用量约40000m3/h；当转炉恢复吹炼，热风炉掺烧转炉煤气后，单座热风炉会减少高炉煤气用量约40000m3/h。这种情况会引起高炉煤气管网压力大幅波动，煤气阶段性供需不平衡。所以合力利用转炉煤气柜，在转炉停吹前尽可能保持高柜位，在转炉停吹后，合理控制转炉煤气外供量，并减少热力锅炉掺烧转炉煤气量，可以有效缓解这一情况。

4 通过具体分析宣钢煤气平衡措施，可制定以下煤气平衡对策

4.1 制定煤气供、用平衡计划及考核标准，严格按计划执行

加强对煤气用户的管理，提高各单位的节能意识，加大考核力度；提高煤气管理者的综合素质，建立能源调度中心，企业煤气平衡统一管理。避免煤气的集中使用或集中停用，尽量保证煤气的合理供给；完善各单位产、用煤气的计量，合理制定企业内部煤气单价及惩罚制度，利用经济考核标准，强化煤气平衡。

4.2 合理配备煤气柜，并合理利用

为了解决煤气供需间的矛盾，各钢铁联合企业均建有相应的煤气柜，起到煤气产耗的调节与缓冲作用。一方面可以存储系统中的阶段性富裕的煤气；另一方面当系统中煤气不足时，为保证生产线正常运行，将柜中煤气补充到管网中。煤气柜的合理选取，和实际使用过程中的人为预判控制尤为重要。

4.3 合理提高煤气产量、提高煤气使用效率

根据企业自身特性制定合理转炉煤气回收标准，在煤气相对富裕时提高CO含量回收标准，避免造成高热值转炉煤气放散，在煤气相对短缺时，适当降低CO含量回收标准，尽可能多回收转炉煤气。

加强对各煤气用户的管理，提高用户节能意识，并在煤气用量变化时，提前与能源调度联系。严格考核标准，不断改进完善工艺技术，提高煤气利用率。

4.4 利用热力发电，配合调整煤气平衡

钢铁公司均配备煤气锅炉、发电设备，合理运行锅炉、发电机组，实时调整锅炉、发电负荷，控制锅炉用煤气量，弥补公司整体煤气用量变化。

5 结束语

节能减排是永恒的话题，随着能源日益紧张，钢铁企业充分回收煤气、合理利用煤气，是降低生产成本的重要途径。根据钢铁企业煤气系统的特点，通过建立合理的煤气缓冲用户，合理配备煤气柜，建立能源调度中心等手段，使煤气合理调配、利用，减少煤气放散，使煤气系统实现供、用平衡。

参考文献：

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