高炉煤气的回收利用与平衡

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1、冶金之家网站高炉煤气的回收利用与平衡张克弢（天津钢铁集团有限公司生产技术部，天津300301）摘要：高炉煤气是钢铁企业生产中的主要能源，占企业煤气消耗的比例很大，在实际生产中由于煤气系统的不平衡导致了生产不连续、以外购能源代替高炉煤气等许多问题。介绍了高炉煤气的回收利用现状，在分析公司高炉煤气系统状况的同时，总结和梳理了高炉煤气的平衡思路，只有稳定高炉煤气供应，才能减少外购能源的消耗，降低能源消费成本。合理平衡调配煤气资源，科学制定煤气供需之间的平衡对策，对发展钢铁生产、降低能源消耗和增加企业经济效益具有重要的意义。关键词：高炉煤气；回收；利用；平衡；节能1引言就

2、我国目前的能源构成而言，煤气是钢铁联合企业最重要的气体燃料，而高炉煤气在气体燃料中占相当大的比重。天钢2012年全年共消耗气体燃料88.0483万t标准煤，而仅高炉煤气就消耗了71.5363万t标准煤，占气体燃料总耗量达81.25%。高炉煤气是企业的副产煤气，由于其使用量大、用户停产波及面广等特点，使得高炉煤气用气紧张时，只能直接或间接的通过缓冲用户来消耗大量天然气等外购气源的方式来维持生产。在钢铁行业进入微利时代，能源消费成为各企业降低生产成本的有效突破口，因此，高炉煤气的供需平衡是生产稳定的基础，煤气资源的合理有效利用对公司的能源效益有着重要的影响。2高炉煤气

3、的性质高炉是冶金生产中燃料的巨大消费者，高炉燃料的热量约有60%转移到高炉煤气中。在高炉内，由风口吹入的热风使焦炭燃烧，生成大量的一氧化碳，鼓风所带入的水蒸气与焦炭发生反应生成氢气和一氧化碳。由于铁、锰、硅、磷等氧化物直接还原生成一部分一氧化碳，因而煤气在由下向上沿着料柱间隙上升的过程中，其一氧化碳量也逐渐增加。同时，部分碳酸盐分解放出的二氧化碳与碳作用生成一氧化碳。在软化半融区上部及块状区，铁矿石还原消耗部分一氧化碳而生成二氧化碳，而煤气中的氢与碳作用生成少量的甲烷。鼓风中的氮气不发生反应，仍以氮气状态存在于生成气中，只是在煤气量增加时其相对含量有所降低。高炉煤

4、气的成分见表1[1]。高炉煤气是无色、无味的可燃气体，发热量为3.35～4.19MJ/m3，约合800～1000kcal/m3，理论燃烧温度为1400～1500℃，着火点为700℃左右。作为高炉冶炼过程中的副产煤气，其特点是热值低、产气量大，与空气混合爆炸的范围（体积分数）在40％～70％，其成分中的氮气和二氧化碳会使人喘息和窒息，而一氧化碳是有毒成分，也使得高炉煤气极易造成人体中毒。因而，无法燃用的高炉煤气必须经过点火燃烧后方可放散到大气当中。3高炉煤气的回收与利用高炉产生的粗煤气首先进入轴流旋风除尘器，通过旋风的作用去除颗粒较大的粉尘，使含尘量由10g/m3降

5、到2.25g/m3。然后进入比肖夫洗涤系统，在预净化段喷嘴喷出水帘的作用下，粉尘颗粒落入水箱，排到煤气清洗水处理系统，当煤气进入净化段，由于构件顶部喷射水和气流产生很强的喘动，使得细微的尘粒和硫等物质与水一同被收集到集水箱，在降低含硫量的同时，使含尘量由2.25g/m3骤降到5mg/m3冶金之家网站。然后煤气进入脱水器，在叶片的作用下使气流产生动力，将气流中的水滴甩到内壁上进行脱水，而后进入TRT。当TRT投入运行，高炉煤气在经过环缝洗涤塔时，洗涤塔不再调节煤气压力，而是利用其压力能（大于100kPa压力）投入到透平膨胀机使其作功，并将这部分能量进行回收用来发电，

6、达到节能的目的。当TRT检修时，煤气则经过TRT的旁通阀组进入捕滴器。捕滴器可以将气体中过多的水雾成分分离，从而提高可燃气体的纯净度，增加气体效能，避免高炉煤气因含水量过大导致气体性能下降甚至影响燃烧利用的效果，经过捕滴器处理后的煤气即可送入高炉煤气管网。高炉煤气回收工艺见图1。高炉煤气进入管网后，即可供予各用户使用，但由于管网空间布局及用户地域性的差异，在实际生产中，当管网煤气压力波动时，中厚板加热炉等末端用户所受影响更加明显。为保证中厚板轧制的连续性，可在其原有的基础上适当调低其煤气低压自动切断值。以煤气用气量的角度而言，高炉煤气的主要用户为热风炉、锅炉和轧钢

7、厂的加热炉。在表2中可知，高炉热风炉及其煤粉制备均为高炉煤气单一用户，而轧钢各加热炉则可混入转炉煤气、锅炉可加入天然气，但受管道承载能力和烧嘴性能的限制，转炉煤气和天然气均无法完全替代高炉煤气来维持加热炉和锅炉的正常生产，二者只可替换少部分的高炉煤气，因而保证高炉煤气的正常供给，仍是稳定公司生产的重中之重。4高炉煤气的平衡高炉煤气的平衡分为动态平衡和静态平衡。静态平衡主要是以计划为主，将某一时期内高炉煤气的产生量和使用量，结合该阶段的生产计划、检修计划等影响因素，制定预测性的平衡。动态平衡是指高炉煤气的流量、热值、压力因生产过程的变化而相应波动，而在实际生产中，由

8、于高炉内炉