關于某鋼鐵聯合企業(yè)焦氣產量影響因素的分析

王萬里，么穎林，閆立強，劉 捷

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山063200）

在鋼鐵產品的生產過程中產生大量的高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣。典型長流程鋼鐵企業(yè)中三種煤氣總的資源量達到10 GJ（340 kg）/t鋼，約占余熱余能總量的68%，占總能耗的50%，在鋼鐵企業(yè)能源平衡中占有十分重要的地位。冶金過程中消耗的煤炭資源有約60%轉化為煤氣。各鋼鐵企業(yè)高爐、焦爐、轉爐三種副產煤氣產生量（以標準煤計）之比約為6∶3∶1。

隨著該企業(yè)規(guī)模擴大與發(fā)展（將逐步新建高強鋼、中厚板等多條產線項目）對于高熱值燃氣需求量增加，高熱值的焦爐煤氣將出現用能缺口，對影響焦爐煤氣的影響因素進行系統(tǒng)分析，挖掘焦氣提產措施，將一定程度上緩解高熱值燃氣的缺口問題。

1 焦爐煤氣產量現狀

圖1 焦氣小時產氣量趨勢圖

由圖1可知：2012年—2014年，該公司焦化焦爐煤氣的小時輸出量總體在17 m3/h左右，2014年—2016年焦化焦爐煤氣的輸出量逐年下降，2016年均小時焦氣產量13.99 m3/h，2016年焦爐煤氣小時產氣量較2012年—2015年平均下降17.3%、20.3%、18.3%、8.94%。近期小時焦氣產量13.76萬m3/h。

2 相關影響因素分析

焦化系統(tǒng)焦爐煤氣的輸出量主要受焦炭產量、結焦時間、配煤揮發(fā)分等因素影響。

2.1 噸焦回收量

扣除焦炭產量的影響，用噸焦焦爐煤氣回收量表示焦化產焦氣能力。

圖2 噸焦產氣量歷年趨勢

由圖2可知：該公司焦化噸焦焦氣回收量2016年較2012年—2015年分別平均下降11.6%、11.1%、8.6%、2.3%，2017年1月噸焦回收量348.7 m3/t，噸焦焦氣回收量呈下降趨勢，說明剔除產量影響，焦氣的輸出量仍然呈現下降趨勢，需要進一步分析其他影響因素。

2.2 配煤結構變化揮發(fā)分比

下頁圖3可以看出，最近5年配煤中揮發(fā)分的比例在下降，2016年配煤的揮發(fā)分較2012年—2015年分別平均下降10.4%、7.09%、3.92%、－0.4%，配煤揮發(fā)分顯著下降是造成焦爐煤氣產出減少的又一主要原因；但是2016年較2015年配煤揮發(fā)分基本持平，焦爐煤氣的輸出量卻明顯下降，需要進一步分析。

圖3 配煤揮發(fā)分變化情況

2.3 結焦時間

結焦時間越短焦氣產量越大。焦炭產量能夠反映出結焦時間的長短。

圖4 2012年—2016年焦炭產量

由圖4可知：焦炭產量2016年較2013年—2015年分別平均下降10.0%、10.4%、6.6%，說明結焦時間逐年延長，尤其是2016年較2015年結焦時間增加后，在配煤揮發(fā)分基本持平的情況下，導致了噸焦焦爐煤氣回收量下降。

3 數學建模（見圖5）

圖5 回歸模型的等值線圖

回歸方程：

焦化小時產氣量＝-58.0+2.63×揮發(fā)分+1.91×焦炭產量-0.0630×揮發(fā)分×焦炭產量

模型匯總見表1。

表1 模型匯總表

回歸模型的預測擬合度達到79.61%，模型可靠。

4 結論

1）在其他條件不變的情況下，焦爐煤氣的輸出量與焦化生產密切相關，焦炭產量減少，焦爐煤氣輸出量隨之減少。

2）結焦時間對焦爐煤氣的輸出影響較大，以2016年和2015年對比為例，在配煤揮發(fā)分持平的情況下，結焦時間增加6.62%（用焦炭產量折算表示），噸焦焦氣回收量減少了8.43 m3/t，按照現在焦炭生產情況影響焦爐煤氣輸出量3 326 m3/h。

3）配煤結構的改變對焦爐煤氣產出有重要影響，配煤的揮發(fā)分減少，焦爐煤氣輸出量大幅減少。

結論：受上述因素影響，導致現階段焦爐煤氣輸出量明顯下降，可供平衡的焦爐煤氣量變少。

5 措施

1）跟蹤用戶用量，摸清用戶用氣規(guī)律，精細化管理厘清焦氣用氣途徑，做好能源調度平衡。

2）焦炭在高爐生產中起著熱源、還原劑和斜柱“骨架”的三大作用，配煤結構的變化對焦炭塊度、耐磨性等將產生影響，焦化部結合煉鐵工藝要求，優(yōu)化焦化工藝參數控制，調整原料中焦煤比例和氣肥煤比例，提高焦氣產量。

3）結合下游工序生產節(jié)奏和熱值需求情況，合理調配高焦轉煤氣平衡，挖掘焦氣降耗空間。

4）推進天然氣引進工作進度，彌補高熱值燃料氣缺口問題，保證燃氣系統(tǒng)平衡，保證各用戶生產所需。

6 結語

焦爐煤氣作為鋼鐵企業(yè)副產煤氣中熱值最高的一種，其在保證整個企業(yè)能源穩(wěn)定供給中扮演著舉足輕重的角色，深入挖掘影響焦氣產量的相關因素，協同做好高氣、焦氣、轉氣三種煤氣的平衡，是鋼鐵聯合企業(yè)實現能源梯級利用，提高能源利用率不懈的追求。