钢铁企业煤气系统节能探讨

钢铁企业煤气系统节能探讨

作者：章昌兵

来源：《城市建设理论研究》2012年第33期

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；煤气系统；节能

Pick to: iron and steel enterprise gas system is integrated iron and steel enterprises the main part of the energy system, is not only related to gas production, transportation, distribution, consumption, and many other link, but also related to the product yield and the improvement of quality, raw material cost reduction, environmental pollution improvement and a series of problems of complex giant system. The author is around the steel gas system energy saving problem are discussed in this paper.

Keywords: iron and steel enterprises; Gas system; Energy saving

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

引言

煤气资源是钢厂能源转换系统的重要组成部分，充分利用好煤气资源，不仅能够满足从冶炼到轧材全流程的燃料需求，富余煤气还能用于发电、制氢、制甲醇、市政等一系列用途，实现钢铁企业“只买煤，不买电，不用燃料油”的节能愿景和与社会的大循环。一个新钢铁企业从规划到设计，主体工艺的燃耗指标一旦确定，能源利用的重点就应该放在二次能源的高效利用上．包括煤气、蒸汽、电力等；而作为重中之重的煤气系统节能配套非常关键，采取先进理念贯彻节能措施，开展节能规划，降低煤气系统的能耗，将有助于控制整个系统能耗，对于节能减排有重要意义。

1钢铁企业煤气特点

钢铁联合企业的煤气主要包括焦炉煤气(coke-ovengas,缩写COG)、高炉煤气(blast furnace gas,缩写BFG)、转炉煤气(Linz-Donawitz process gas,缩写LDG),简称煤气。煤气的主要有效成分是:CO、H2和CH4等。它们既是具有一定能值的可燃气体,也是宝贵的碳—化工原料,是冶金企业生产中的主要气体燃料。

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3000-3800 kJ/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

转炉煤气是在转炉炼钢过程中,铁水中的碳在高温下和吹入的氧气生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。转炉炉气一般含CO(60%~80%),CO2(15% ~20%),以及N2、H2和微量的

O2,由于含有大量的CO,造成其毒性很大。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡,成分也有变化。转炉煤气的产率较高炉煤气和焦炉煤气低,每吨钢大约可回收70m3~120m3的转炉煤气。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。

钢铁联合企业煤气的发生和使用具有波动性。比如高炉休风或发生待料等现象时,高炉煤气波动较大,热风炉煤气消耗量波动幅度一般在5%左右;焦炉煤气发生量和焦炉的消耗量波动较小,一般为2%左右,焦炉在集中检修时,焦炉煤气产量的波动幅度较大,波动系数为7% ~10%;轧钢加热炉等设备当设备检修、产品要求改变时造成煤气消耗量的波动,波动系数一般为

7%~12%。

我国钢产量已经连续10年蝉联世界第一。与占世界第一的产量形成鲜明对照的是我国钢铁工业吨钢综合能耗比世界先进水平高15% ~20%。钢铁工业消耗的主要能源煤炭,其能量有39.8%就是以煤气形式存在。全部回收、有效利用钢铁企业煤气,对大幅降低吨钢综合能耗,对钢铁企业节能增效意义十分重大。钢厂煤气是仅用作燃料,还是通过优化配置,用作有机化工原料,关系煤气的增值效益,关系能否真正实施循环经济,关系企业的可持续发展。

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:一部分作为焦炉煤气的置换用气;另一部分作为与焦炉煤气的混合气源。

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。表1列出了全国重点钢铁企业吨钢能耗及煤气使用情况。

表1全国重点钢铁企业吨钢能耗及煤气使用情况

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。