钢铁联合企业副产煤气如何科学利用

钢铁联合企业副产煤气如何科学利用

钢铁联合企业（有焦化工序）所用的煤炭在生产过程中会有30%~34%的能量转换为副产煤气，这其中包括高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气。副产煤气的合理和高效利用，对于企业的节能减排、降低生产成本、改善环境有重大影响。目前，我国钢铁企业在合理和高效利用副产煤气方面尚有一定的潜力，需要进行科学分析，通过精细化管理，优化回收利用，这样可以提升企业的市场竞争力，实现绿色生产。

钢铁工业副产煤气一览

高炉煤气。高炉煤气是高炉炼铁生产过程的副产品，其产量很大，同时产量波动也大，一般吨铁高炉煤气产量为1400m3~2000m3，高炉煤气产量主要与高炉炼铁的燃料比有关，燃料比越高，产生的高炉煤气量亦越大。虽然高炉煤气产量大，但是其热值较低，一般为3340kJ/m3~4180kJ/m3，这是由于高炉煤气中N2含量很高，而CO的含量仅占到24%~30%，因此高炉煤气很难充分利用。随着节能减排工作的进展，高炉炼铁要求尽可能降低燃料比，减少高炉煤气的产量。

高炉煤气除了高炉自身烧热风炉使用一部分外（30%~45%，有自预热小热风炉的消耗煤气多），其余的净煤气经管道输送给钢铁厂其他用户使用，一般用于焦炉加热，烧结机点火，炼钢的在线、离线烤包器，轧钢的加热炉或均热炉等。由于高炉煤气热值较低，一般企业在使用高炉煤气时，要采用双预热的燃烧技术，这样扩大了高炉煤气使用范围，提高了高炉煤气的使用效果。

焦炉煤气。焦炉煤气是焦炉炼焦生产过程的副产品，焦炉煤气的产量与配煤和结焦时间有关，一般气煤配比越高，焦炉煤气的产量就越高，生产1t焦炭大约可产焦炉煤气

350m3~430m3。焦炉煤气中H2含量很高，达到55%~60%，因此其热值很高，大约为16000kJ/m3~19000kJ/m3，焦炉煤气是很有经济价值的能源。

焦炉煤气的使用范围比较广泛，主要供焦炉自身加热炼焦煤使用（约20%），轧钢生产高级品种的加热炉、高炉出铁口烘烤、烧结点火、连铸切割、轧钢加热炉等也使用焦炉煤气作燃料，同时焦炉煤气也可以用于提取纯氢、合成甲醇、直接还原炼铁、喷入高炉等。另外，焦炉煤气可作为厂区生活用气或外供市政使用。

转炉煤气。转炉煤气是转炉炼钢过程的副产品，其产生量与技术规定有关，大多数企业规定煤气中CO含量大于30%时开始回收，个别企业要求煤气CO含量大于40%时才能开始回收。转炉煤气相对其他两种产量较少，吨钢一般可回收80m3~120m3的转炉煤气。转炉回收蒸汽多，会使煤气回收量减少。钢铁企业之间转炉煤气回收量差距甚大，据统计，2014年重点钢铁企业（93家）转炉煤气平均回收量为106m3/t，有7个企业转炉煤气回收量大于120m3/t，最高的中阳钢铁公司为150m3/t；有4个企业转炉煤气回收量低于80m3/t，最低的企业只有51m3/t；个别小转炉还没有煤气回收装置。

影响转炉煤气回收量的因素有很多，主要有转炉设备状况、原料质量、铁水和钢水的碳含量、空气吸入量、煤气回收技术、供氧强度等，其中空气吸入量、煤气回收技术、供氧强度等对煤气回收量影响尤为显著。一些企业回收量低的主要技术原因是无炉口微差压自动控制调节装置，或者部分转炉有设计但实际不能正常运行，烟罩的密封性差；再有就是系统处理能力不够或不匹配，造成烟罩口烟气外冒燃烧，影响了煤气回收量，增加了二次烟气量外排和处理费用。转炉煤气CO含量高，达60%~70%，因此毒性大，热值一般为7500kJ/m3~9200kJ/m3；根据技术装备水平和操作水平，吨钢煤气回收量差别很大，但回收量大于120m3/t时，煤气的热值会降低。

转炉煤气主要供转炉车间混铁炉加热保温、铁水罐和钢水罐烘烤、连铸机的中间包加热和保温，以及各类冶金炉使用。转炉煤气的回收水平是企业能否实现负能炼钢（一般煤气回收80m3/t、蒸汽回收50kg/t以上，即可实现负能炼钢）、促进企业吨钢综合能耗下降的重要因素，同时也是影响企业煤气平衡的一个重要环节。

副产煤气高效利用仍有空间

据统计，2014年，钢协会员单位有高炉的是94家，平均高炉煤气利用率在97.80%，有52家企业高炉煤气的利用率在99%以上，但利用率最低的企业仅为55.29%。钢协会员单位有转炉的是87家，平均转炉煤气利用率在96.84%，有61家企业转炉煤气的利用率在100%，但利用率最低的企业仅为25.95%。钢协会员单位有焦炉的是43家，平均焦炉煤气利用率在99.15%，有22家企业高炉煤气的利用率在100%，但利用率最低的企业仅为93.83%。钢协会员单位副产煤气平均利用率均在96%以上，是比较好的；但尚有利用率较低的个别企业，需要及时改进。

通过调研得知，部分企业高炉煤气用于烧热风炉约40%，用于焦化约20%，用于炼钢约1%，用于轧钢约7%，其他用来发电。因各钢铁企业工艺设备及生产条件的差异，企业之间高炉煤气使用比例差异较大。

各钢厂转炉煤气回收利用水平差异较大，导致各钢厂之间转炉煤气使用情况差异较大。部分企业转炉煤气主要用于轧钢加热炉，平均值为44.54%，

部分企业焦炉煤气消耗以轧钢工序的加热炉为主，平均用量占总产生量的40%。其他工序均有使用，但企业之间用量参差不齐。总体使用水平而言，焦化与发电各占15%左右，烧结球团、炼铁、炼钢工序占4.4%~8.65%。焦炉煤气是钢铁企业稀缺的高热值煤气资源，

应进行合理使用。

副产煤气科学利用途径

副产煤气回收和利用的基本原则是就近回收、就近转换、就近使用、梯级利用、高质高用，实现能质全价开发。

高炉煤气热值低，应该采用双预热燃烧技术，扩大使用范围，实现低热值煤气转换为高热值煤气。

转炉生产的间断性使煤气回收是间断的，建立转炉煤气柜，使用户实现连续使用转炉煤气成为可能。

用高炉煤气替换焦炉煤气，进行炼焦生产，替换出高热值的焦炉煤气，可进行高效使用，提高经济效益。

用焦炉煤气去生产甲醇、天然气，是高效、增值的好办法。焦炉煤气不要供给高炉喷吹，因为这是不经济的。即使给高炉喷吹焦炉煤气，也不能从风口喷入，应在炉身下部开风口，再进行喷吹焦炉煤气，使煤气中的氢能还原铁矿石才科学。因为从风口喷吹焦炉煤气的氢与高炉鼓风的氧，在软熔带进行燃烧，只能获得热量，不能实现焦炉煤气中的氢对铁矿石的还原作用。其焦炉煤气利用效率是很低的。

副产煤气去发电，最好使用燃气轮机，不要使用汽轮机去发电。因为煤气燃烧产生蒸汽，蒸汽再去推动发电机，该工艺能源利用效率只有35%左右，而燃气轮机的效率可达45%以上。理论上，任何能源介质转换一次均要损失一定的能量。

不要用焦炉煤气去发电，其经济性不好。1m3焦炉煤气能发1kWh~1.5kWh电，电的价值低。焦炉煤气去提氢或去生产甲醇的经济性远比发电要高。高质量的焦炉煤气就应得到高效利用。

推广富氧燃烧技术。富氧燃烧是指供给燃烧用的空气中氧含量大于20.94%时的燃烧。富氧燃烧由于氧含量高，不参与燃烧反应的氮含量相对减少。因此，其一方面提高了理论燃烧温度，强化加热炉内热交换从而提高加热炉产量；另一方面减少了排出炉外的烟气量，在同样的排烟温度条件下，烟气带走的热量也相应减少，节约了燃料。高炉进行富氧鼓风，可提高高炉煤气热值。

建立能实现在线管理的能源管理中心，煤气管理系统应能达到及时准确调度较全面的、整体的瞬时煤气动态回收利用水平，做到事前预测控制能力高，进而实现煤气系统零放散。在钢铁联合企业中，建立以计算机为中心的遥测、遥讯及遥控技术和网络通信技术为主的能源调度管控中心，实行集中化管理是必然的选择。