結(jié)合宣鋼實例分析鋼鐵企業(yè)煤氣平衡

馬旭寧

摘 要：鋼鐵聯(lián)合企業(yè)在生產(chǎn)同時，會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品煤氣。煤氣是鋼鐵生產(chǎn)中的主要能源，占企業(yè)總能源消耗的比例較大。結(jié)合宣鋼生產(chǎn)實際，系統(tǒng)地分析了影響鋼鐵企業(yè)煤氣平衡的主要因素，提出了實現(xiàn)煤氣平衡的有效措施。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；煤氣平衡；措施

中圖分類號：TF758 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：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

鋼鐵工業(yè)在我國基礎(chǔ)工業(yè)中占有重要低位，也是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，近些年隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋼鐵需求不斷擴大，鋼鐵行業(yè)也得到了快速發(fā)展。與此同時，鋼鐵工業(yè)作為高能耗行業(yè)，一直是我國能耗大戶。

對鋼鐵企業(yè)來說，高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源。鋼鐵公司煤氣平衡是否做得好，不僅關(guān)系到鋼鐵公司的正常生產(chǎn)，而且直接影響企業(yè)的經(jīng)濟利益。做好煤氣平衡工作對鋼鐵企業(yè)有著重要的意義。為了更科學(xué)合理地做好煤氣平衡工作。本文結(jié)合宣化鋼鐵公司實際情況，就鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)的平衡狀況進行分析，探討實現(xiàn)煤氣整體平衡的有效措施。

2 鋼鐵企業(yè)煤氣平衡規(guī)劃的總體原則

（1）鋼鐵企業(yè)應(yīng)該充分利用自產(chǎn)煤氣。盡可能自產(chǎn)煤氣完全利用，以減少外購燃料，節(jié)約成本。目前，高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣的回收相對穩(wěn)定，轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量具有一定的周期性，制定適合自身企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)很為重要，其中以氧含量、一氧化碳含量指標(biāo)尤為關(guān)鍵。必須加強轉(zhuǎn)爐煤氣的回收。（2）高爐煤氣用戶，首保用戶為熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、軋鋼等用戶，而以熱力鍋爐為調(diào)節(jié)用戶，其中焦化工序盡量以高爐煤氣替代焦?fàn)t煤氣；焦?fàn)t煤氣主要供于需要高熱值的軋線加熱爐、連鑄切割等對熱值要求較高的用戶，還可與高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合供軋線加熱爐用戶；轉(zhuǎn)爐煤氣優(yōu)先供于轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)鋼包、中包烘烤、軋線加熱爐等使用，也可視平衡情況，供高爐熱風(fēng)爐、鍋爐等用戶。（3）煤氣平衡是在確保主產(chǎn)線用氣后，將富余煤氣合理綜合利用。如公司階段性有富余煤氣，可利用緩沖用戶，來調(diào)節(jié)公司整體煤氣用量，避免放散損失。（4）全公司煤氣平衡也要講經(jīng)濟效益，環(huán)境效益，不能一味擴大焦炭產(chǎn)量來滿足煤氣平衡，或者高爐增加焦比來提高高爐煤氣產(chǎn)量。同樣，也不能為了滿足新建煤氣綜合利用項目而擴大生產(chǎn)規(guī)模，還是應(yīng)以主體生產(chǎn)為根本。

3 宣化鋼鐵公司為實現(xiàn)煤氣平衡，近些年來，一直不斷加強管理并實施了一些改進措施

宣化鋼鐵公司煤氣系統(tǒng)現(xiàn)狀：目前宣鋼在運行高爐有：2500m3高爐兩座、2000m3高爐一座，高爐煤氣發(fā)生量約120萬m3/h。在運行轉(zhuǎn)爐有：150T轉(zhuǎn)爐兩座、120T轉(zhuǎn)爐一座，轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生量約9萬m3/h。焦?fàn)t四座，焦?fàn)t煤氣發(fā)生量約9萬m3/h。

宣鋼煤氣系統(tǒng)分為坡上、坡下兩個系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)通過煤氣主管網(wǎng)連接，形成環(huán)網(wǎng)。雖然坡上、坡下煤氣壓力有一定差異，但可以通過主管網(wǎng)進行整體煤氣平衡調(diào)節(jié)。

宣鋼具有轉(zhuǎn)爐煤氣柜兩座：8萬m3柜、15萬m3柜各一座，焦?fàn)t煤氣柜：10萬m3柜一座，高爐煤氣柜：10萬m3柜一座。

煤氣用戶主要有高爐熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、一高線、二高線、三高線、中型材、一棒材、二棒材、三棒材、一小型、二小型、熱帶、球團鏈篦機、燒結(jié)機、白灰窯、1-9#熱力鍋爐等。

宣鋼煤氣平衡分析：鋼鐵企業(yè)煤氣平衡主要分為靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡。

靜態(tài)平衡是以計劃為主，對一年、一月內(nèi)的煤氣供應(yīng)、需求量，結(jié)合生產(chǎn)制造部制定的生產(chǎn)計劃、設(shè)備能源部制定的檢修計劃等影響因素，編制年度煤氣平衡、月度煤氣平衡計劃。

動態(tài)平衡則是指煤氣發(fā)生量、使用量、壓力、流量、熱值隨著生產(chǎn)過程的波動而波動，需要采取即時平衡，因影響因素較多，實際生產(chǎn)中煤氣供應(yīng)與需求之間時刻在發(fā)生著動態(tài)變化。煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力也隨時發(fā)生變化，需要鋼鐵公司能源調(diào)度根據(jù)實際情況進行實時調(diào)節(jié)。

影響煤氣平衡分為兩個因素：一是煤氣總發(fā)生量變化，另一是煤氣用戶總用量發(fā)生變化。

煤氣發(fā)生量的變化：高爐煤氣發(fā)生量有一定的波動性，在正常生產(chǎn)中，宣鋼每座高爐的煤氣發(fā)生量波動范圍不超7萬m3/h，在高爐爐況不穩(wěn)發(fā)生波動時，每座高爐的煤氣發(fā)生量波動可達(dá)20萬m3/h。焦?fàn)t煤氣產(chǎn)氣量相對穩(wěn)定，如果延長或縮短結(jié)焦時間，會相應(yīng)減少或增加焦?fàn)t煤氣發(fā)生量。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收是在轉(zhuǎn)爐下氧槍吹煉過程中發(fā)生的，具有周期性，宣鋼每座轉(zhuǎn)爐基本為40-50分鐘回收一爐轉(zhuǎn)爐煤氣，主要靠轉(zhuǎn)爐煤氣柜來保證轉(zhuǎn)爐煤氣的均勻外供。

煤氣用量的變化因素比較多，主要分為以下幾種：

（1）高爐熱風(fēng)爐換爐時用煤氣量發(fā)生變化對煤氣平衡影響最大。宣鋼每座高爐配備三臺熱風(fēng)爐，每座熱風(fēng)爐折合高爐煤氣用量在8-9萬m3/h，而且每隔1h就要換爐一次，在換爐的約20分鐘內(nèi)不用煤氣，使煤氣大量過剩；如果兩座高爐的熱風(fēng)爐換爐時間疊加，煤氣總使用量更是大幅減少，煤氣整體管網(wǎng)壓力瞬間升高，甚至造成放散。宣鋼為緩解熱風(fēng)爐換爐造成煤氣供需不平衡，對在運行的三座高爐的熱風(fēng)爐換爐時間進行了整體安排，盡量避免疊加換爐、且避免出現(xiàn)無換爐時間段，并制定了嚴(yán)格的考核制度。（2）軋線系統(tǒng)階段性用煤氣量發(fā)生變化是影響煤氣平衡的又一主要原因。軋線用煤氣量波動的主要原因是：a.軋線系統(tǒng)檢修停用煤氣，基本每天都需要對軋線系統(tǒng)進行工藝性檢修、換輥檢修、換導(dǎo)衛(wèi)檢修。在檢修時間段，煤氣用量減少，例如三高線在檢修時，減少煤氣使用量可達(dá)30000m3/h。如果多條軋線同時檢修，勢必會引起煤氣供用不平衡。b.軋線產(chǎn)量發(fā)生變化、軋制品種改變時，這種情況主要是由生產(chǎn)訂單決定，訂單少時會出現(xiàn)待機基本停用煤氣；軋制大品種比軋制小品種產(chǎn)品時，加熱爐用煤氣量會明顯增加，煤氣用量差別大時可達(dá)50%左右。c.軋制坯料規(guī)格、品種、溫度不同時，加熱工藝隨之變化，煤氣用量也相應(yīng)變化。如三高線用涼坯子生產(chǎn)時用煤氣量35000m3/h，熱接時，使煤氣用量大幅度降低至17000m3/h。針對軋線系統(tǒng)不同原因引起的煤氣不平衡，宣鋼制定了不同措施：a.避免多條軋線同時檢修停用煤氣，每日由生產(chǎn)計劃人員、檢修計劃人員、煤氣平衡人員對第二天的生產(chǎn)檢修情況進行整體協(xié)調(diào)，安排軋線分開進行檢修。b.某條軋線產(chǎn)量、規(guī)格計劃發(fā)生調(diào)整時，由煤氣平衡人員進行煤氣用量預(yù)判，平衡整體煤氣系統(tǒng)。c.某條軋線軋制鋼坯發(fā)生變化時、工藝檢修時，由軋線人員提前20分鐘通知能源調(diào)度人員，能源調(diào)度進行及時協(xié)調(diào)。（3）熱風(fēng)爐用混合煤氣比例變化造成用煤氣量波動。1#、2#高爐熱風(fēng)爐用煤氣為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合煤氣，因宣鋼高爐熱風(fēng)爐控制轉(zhuǎn)爐煤氣摻混壓力為10kPa，當(dāng)煤氣壓力低于10kPa時熱風(fēng)爐無法摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣，在連鑄機換結(jié)晶器轉(zhuǎn)爐停止吹煉時，轉(zhuǎn)爐煤氣壓力偏低，單座熱風(fēng)爐會增加高爐煤氣用量約40000m3/h；當(dāng)轉(zhuǎn)爐恢復(fù)吹煉，熱風(fēng)爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣后，單座熱風(fēng)爐會減少高爐煤氣用量約40000m3/h。這種情況會引起高爐煤氣管網(wǎng)壓力大幅波動，煤氣階段性供需不平衡。所以合力利用轉(zhuǎn)爐煤氣柜，在轉(zhuǎn)爐停吹前盡可能保持高柜位，在轉(zhuǎn)爐停吹后，合理控制轉(zhuǎn)爐煤氣外供量，并減少熱力鍋爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣量，可以有效緩解這一情況。

4 通過具體分析宣鋼煤氣平衡措施，可制定以下煤氣平衡對策

4.1 制定煤氣供、用平衡計劃及考核標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按計劃執(zhí)行

加強對煤氣用戶的管理，提高各單位的節(jié)能意識，加大考核力度；提高煤氣管理者的綜合素質(zhì)，建立能源調(diào)度中心，企業(yè)煤氣平衡統(tǒng)一管理。避免煤氣的集中使用或集中停用，盡量保證煤氣的合理供給；完善各單位產(chǎn)、用煤氣的計量，合理制定企業(yè)內(nèi)部煤氣單價及懲罰制度，利用經(jīng)濟考核標(biāo)準(zhǔn)，強化煤氣平衡。

4.2 合理配備煤氣柜，并合理利用

為了解決煤氣供需間的矛盾，各鋼鐵聯(lián)合企業(yè)均建有相應(yīng)的煤氣柜，起到煤氣產(chǎn)耗的調(diào)節(jié)與緩沖作用。一方面可以存儲系統(tǒng)中的階段性富裕的煤氣；另一方面當(dāng)系統(tǒng)中煤氣不足時，為保證生產(chǎn)線正常運行，將柜中煤氣補充到管網(wǎng)中。煤氣柜的合理選取，和實際使用過程中的人為預(yù)判控制尤為重要。

4.3 合理提高煤氣產(chǎn)量、提高煤氣使用效率

根據(jù)企業(yè)自身特性制定合理轉(zhuǎn)爐煤氣回收標(biāo)準(zhǔn)，在煤氣相對富裕時提高CO含量回收標(biāo)準(zhǔn)，避免造成高熱值轉(zhuǎn)爐煤氣放散，在煤氣相對短缺時，適當(dāng)降低CO含量回收標(biāo)準(zhǔn)，盡可能多回收轉(zhuǎn)爐煤氣。

加強對各煤氣用戶的管理，提高用戶節(jié)能意識，并在煤氣用量變化時，提前與能源調(diào)度聯(lián)系。嚴(yán)格考核標(biāo)準(zhǔn)，不斷改進完善工藝技術(shù)，提高煤氣利用率。

4.4 利用熱力發(fā)電，配合調(diào)整煤氣平衡

鋼鐵公司均配備煤氣鍋爐、發(fā)電設(shè)備，合理運行鍋爐、發(fā)電機組，實時調(diào)整鍋爐、發(fā)電負(fù)荷，控制鍋爐用煤氣量，彌補公司整體煤氣用量變化。

5 結(jié)束語

節(jié)能減排是永恒的話題，隨著能源日益緊張，鋼鐵企業(yè)充分回收煤氣、合理利用煤氣，是降低生產(chǎn)成本的重要途徑。根據(jù)鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)的特點，通過建立合理的煤氣緩沖用戶，合理配備煤氣柜，建立能源調(diào)度中心等手段，使煤氣合理調(diào)配、利用，減少煤氣放散，使煤氣系統(tǒng)實現(xiàn)供、用平衡。

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