实现高炉煤气零放散的措施

① 高炉生产调整
高炉煤气是高炉冶炼生产过程的副产品，其发
生量与高炉系统的生产状况密切相关。目前公司有
容积分别为 1 800、1 650 和 4 350 m3 的高炉 3 座 （ 编号分别为 3#、4#和 5# ） ，其 2010 年的高炉煤气发
生量见表 1。高炉煤气总发生量为 （ 109 ～ 136 ） ×
表 3 混合煤气用户检修作业时高炉煤气的用量减少
用户
作业
时间
频次
高炉煤气用
量减少值 / （ m3 ·h － 1 ）
2250 热连轧 精轧机换辊
40 min
热连轧厂
2250 热连轧 精轧机定检 1549 热连轧 精轧机换辊
8h 40 min
1549 热连轧 精轧机定检
8h
不锈热轧厂 检修
不定
不锈线材厂 检修
表 4 2010 年 7—12 月锅炉和用户因素对高炉煤气日
放散率超标的影响程度
影响因素 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 锅炉 82% 93% 56% 93% 50% 30% 用户 18% 7% 44% 7% 50% 70%
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第 32 卷 第 3 期 2012 年 3 月
煤气与热力
GAS ＆ HEAT
Vol． 32 No． 3 Mar． 2012
实现高炉煤气零放散的措施
杨华峰
（ 山西太钢不锈钢股份有限公司 能源动力总厂，山西 太原 030003）
摘 要： 分析了高炉煤气生产、使用以及其他气源对高炉煤气放散率的影响，探讨了高炉煤 气放散率的控制措施。
网压力的 影 响，调 度 及 时 通 知 缓 冲 用 户 启 动 设 备 （ 煤气锅炉、超细粉生产设备） ，正常情况下缓冲用
户能使用的高炉煤气量大于过剩量，可实现放散量 为零。如果缓冲用户仍无法消耗过剩煤气，最后可 采取放散燃烧排空来调节管网压力。
表 5 高炉煤气的生产与使用平衡
生产与使用
最大值 / 最小值 / 平均值 / （ m3 ·h － 1 ） （ m3 ·h － 1 ） （ m3 ·h － 1 ）
热风炉 3 # 高炉热风炉 4 # 高炉热风炉 5 # Leabharlann Baidu炉热风炉
合计
最大值 11 × 104 13 × 104 28 × 104 52 × 104
最小值 9 × 104 10 × 104 22 × 104 41 × 104
平均值 10 × 104 11 × 104 25 × 104 46 × 104
要科学合 理 控 制 高 炉 煤 气 放 散 率，实 现“零 放 散”目标，必须客观分析影响高炉煤气生产、输配和 使用的各种因素，针对问题制定措施，才能持续稳定 地控制放散量，降低放散率。
2 高炉煤气放散率的影响因素
2． 1 高炉煤气生产情况 科学分析高炉煤气与高炉生产的关系，明确高
炉生产调整和异常对放散的影响程度，是有效控制 放散率的前提。
最小值 27 × 104 23 × 104 59 × 104 109 × 104
平均值 30 × 104 25 × 104 66 × 104 121 × 104
② 高炉运行异常 当高炉突然减风或休风时，高炉煤气的发生量 急剧下降，对放散率影响很大。高炉突然休风或减 风时，为保证高炉煤气管网系统安全、压力稳定，需
① 热风炉切换 高炉运行工况不同，其相应的热风炉运行工况 也不同。2010 年 3 座高炉热风炉的高炉煤气消耗 量见表 2。由表 2 可知，热风炉的高炉煤气消耗量 范围为（ 41 ～ 52） × 104 m3 / h，波动值约占高炉煤气 总发生量的 9． 1% （ 以总发生量平均值为基准） 。
表 2 2010 年 3 座高炉热风炉的高炉煤气消耗量 m3 / h
高炉 煤气
3 # 高炉 4 # 高炉
34． 0 × 104 27． 0 × 104 30． 0 × 104 28． 0 × 104 23． 0 × 104 25． 0 × 104
的生
5 # 高炉
74． 0 × 104 59． 0 × 104 66． 0 × 104
产
总计
136． 0 × 104 109． 0 × 104 121． 0 × 104
杨华峰： 实现高炉煤气零放散的措施
第 32 卷 第 3 期
3 高炉煤气放散率的控制措施
3． 1 通过输配平衡方式宏观调控过剩煤气量
高炉煤气输配平衡对放散率控制起关键作用。 燃气调度随时进行高炉煤气的输配平衡分析，明确 高炉煤气的生产与使用情况（ 见表 5） ，根据高炉煤 气量的变化，及时制定措施控制放散量，避免过剩煤 气量大幅波动。对于高炉煤气的供给，制定的措施 为： 首先保证常用用户的生产，其优先顺序依次为热 风炉用户、焦炉用户、混合煤气用户。如果高炉煤气 常用用户生产异常导致煤气过剩量增加，短期内可 通过储气罐调节。如果储气罐无法调节过剩量对管
104 m3 / h，波动率为 － 9． 9% ～ 12． 4% （ 以平均值为
基准） 。因为高炉煤气的生产波动率远高于放散率
指标（ 2010 年放散率指标为 0． 31% ） ，所以高炉系
统的生产状况对放散率影响很大。
表 1 2010 年的高炉煤气发生量
m3 / h
高炉 3# 4# 5#
总计
最大值 34 × 104 28 × 104 74 × 104 136 × 104
气，焦炉煤 气 和 转 炉 煤 气 的 热 值 均 高 于 高 炉 煤 气。 当焦炉煤气用户或转炉煤气用户的生产波动导致焦 炉煤气或转炉煤气过剩时，混合煤气用户将优先使 用高热值的煤气，增加其消耗比例，同时减少高炉煤 气的消耗比例，间接导致高炉煤气过剩。 2． 4 影响因素的综合分析
实际生产运行过程中，高炉生产负荷调整、热风 炉切换和焦炉换向分别导致的高炉煤气过剩高峰的 重叠概率很小，同时高炉煤气用户（ 包括常用用户 和缓冲用户） 消耗煤气且使用储气罐调压储气，供 需基本平衡，月放散率控制在指标范围内，但日放散 率波动，存在超标现象。当放散超标期间高炉运行 基本平稳、热风炉正常切换、焦炉正常换向时，放散 超标的主要原因来自用户和锅炉。如热连轧厂、超 细粉车间等突发故障和检修，高炉煤气消耗量下降， 发电锅炉不能立即启动以消耗过剩的高炉煤气； 发 电锅炉日常运行能力不足，导致高炉煤气放散调控 能力下降。2010 年 7—12 月锅炉和用户因素对高 炉煤气日放散率超标的影响程度见表 4。总体看 来，在影响程度中，锅炉因素约占 70% ，用户因素约 占 30% 。
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第 32 卷 第 3 期
煤气与热力
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要及时降低高炉煤气缓冲用户的用气量或降低主要 混合煤气用户的高炉煤气配比量，此时易发生高炉 煤气管网压力波动导致的放散率无法控制，发生放 散超标现象。 2． 2 高炉煤气用户的使用情况
明确高炉煤气的生产情况以后，充分合理地使 用高炉煤气、减少排放量是放散率控制的关键。将 高炉煤气主要用户划分为 3 类： 热风炉用户、焦炉用 户和混合煤气用户，从热风炉、焦炉和混合煤气用户 这 3 方面分析影响高炉煤气放散率的因素。
Key words： blast furnace gas； emission rate； zero emission； control measures
1 概述
山西太原（ 钢铁） 集团有限公司 （ 以下简称太 钢） 作为国内为数不多的城市钢铁企业，正在全面 建设“城 市 化 绿 色 工 厂 ”，实 现 企 业 与 城 市 和 谐 发 展。公司以低碳经济作为转变发展方式的重大机 遇，积 极 探 索 科 学 方 法 以 回 收 利 用 副 产 高 炉 煤 气［1］，节能减排，保护环境，成效显著。高炉煤气放 散率由 2008 年的 4． 10% 降到 2010 年的 0． 31% ，累 计节能约 1 250 TJ。2011 年第一季度放散率降到 0． 1% ，公司向实现高炉煤气“零放散”目标迈出了 关键的一步。
Abstract： The production and use of blast furnace gas as well as the influence of other gas sources on the emission rate of blast furnace gas are analyzed． The control measures of the emission rate of blast furnace gas are discussed．
关键词： 高炉煤气； 放散率； 零放散； 控制措施 中图分类号： TU996 文献标识码： B 文章编号： 1000 － 4416（ 2012） 03 － 0A39 － 04
Measures for Achieving Zero Emission of Blast Furnace Gas
YANG Huafeng
3# 高炉热风炉 11． 0 × 104 9． 0 × 104 10． 0 × 104
常用 用户 的高 炉煤 气消
耗
4 # 高炉热风炉 5 # 高炉热风炉
焦化厂 热连轧厂
轧钢厂 不锈冷轧厂
型材厂
13． 0 × 104 10． 0 × 104 11． 0 × 104 28． 0 × 104 22． 0 × 104 25． 0 × 104 24． 0 × 104 18． 5 × 104 20． 0 × 104
不定
每8 h1次 每周 1 次 每8 h1次 每周 1 次
不定 不定
1． 0 × 104 2． 0 × 104 1． 0 × 104 4． 5 × 104 1． 0 × 104 0． 2 × 104
不锈冷轧厂 混线车间
检修
不定
不定
0． 3 × 104
2． 3 其他气源的间接影响 公司自产煤气有高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤
过剩量
46． 6 × 104 45． 7 × 104 48． 9 × 104
缓冲用 燃气蒸汽联合循
户高
环发电
炉煤气
锅炉
12． 0 × 104 38． 0 × 104
12． 0 × 104 38． 0 × 104
12． 0 × 104 38． 0 × 104
消耗 超细粉车间
3． 3 × 104 0． 0 × 104 1． 6 × 104
高炉煤气消耗能力 富裕量
6． 7 × 104 4． 3 × 104 2． 7 × 104
3． 2 通过储气罐微调过剩煤气量
根据高炉煤气产量及其休风时的煤气生产波动 量、用户使用煤气的波动量及高炉休风时用户煤气
设备的安全降负荷时间，合理选择高炉煤气储气罐 容积。太钢根据自身情况建设 30 × 104 m3 的高炉 煤气储气罐 1 座，当煤气管网压力短期波动时，首先 充分发挥储气罐的微调功能，避免煤气放散，调整煤 气首先供给常用用户生产。储气罐运行压力为10． 0 kPa，与低压高炉煤气管网运行压力一致，吞吐量为 35 × 104 m3 / h。
② 焦炉用气换向加热 目前公司有 7． 63 m 的焦炉两座，单炉的高炉煤 气最大消耗量约为 24 × 104 m3 / h（ 根据情况加配焦 炉煤气流量 0． 3 × 104 ～ 0． 7 × 104 m3 / h） 。焦炉以高 炉煤气、焦炉煤气混合煤气加热 20 min，换向 1 min， 换向期间停止加热。换向期间高炉煤气过剩 0． 4 × 104 ～ 0． 8 × 104 m3 （ 即 24 × 104 ～ 48 × 104 m3 / h） ，占 高炉煤气总发生量的 20% ～ 40% ，导致高炉煤气管 网压力上升，放散量增大。 ③ 混合煤气用户异常 混合煤气（ 由高炉煤气和焦炉煤气组成） 用户 检修作业时高炉煤气的用量减少见表 3。混合煤气 用户检修作业导致高炉煤气最大过剩量为 8． 0 × 104 m3 / h，占高炉煤气总发生量的 6． 6% 。 综上所述，热风炉切换、焦炉换向和混合煤气用 户异常对高炉煤气的最大影响程度分别是 9． 1% 、 40% 、6． 6% ，其值远高于放散率控制指标。
9． 0 × 104 3． 2 × 104 4． 5 × 104 3． 0 × 104 0． 4 × 104 1． 0 × 104 0． 7 × 104 0． 1 × 104 0． 2 × 104 0． 7 × 104 0． 2 × 104 0． 5 × 104
总计
89． 4 × 104 63． 3 × 104 72． 1 × 104