钢铁厂煤气的回收与节能问题

78 史国宪：钢铁厂煤气的回收与节能问题

钢铁厂煤气的回收与节能问题

史国宪1，徐 旺2

（1．天津天钢联合特钢有限公司，天津 301500；2．中钢集团工程设计研究院有限公司，北京 100080）

摘 要：随着钢铁企业的发展，副产煤气资源作为企业的二次能源的重要来源的合理回收和利用成为一个

重要问题。其不仅可以降低钢铁企业生产成本，提升经济效益。还可以减少能源消耗、保护环境安全。特

别是在我国提倡低碳经济和社会的大背景下，副产煤气的再利用具有重要的价值。本文基于此分析了副产

煤气的回收利用现状与问题，并提出了一些建议与措施。

关键词：钢铁企业；副产煤气；再利用

引言

钢铁工业能源在我国能源消费中占据重要的位置，大约为15%。而其所利用的能源中，使用的煤炭所占比例为70%。在钢铁企业一般生产进程中，企业煤气除了在热轧、高炉、炼焦和烧结使用外，往往是剩余的。简单地说，钢铁厂煤气资源是指在生产钢铁产品进程中副产的燃料。其主要包括三种形式的煤气：转炉煤气、焦炉煤气和高炉煤气。能量流的主体是碳素流，而煤气是碳素流的主要成分。在复杂的钢铁生产过程中，会产生大量能量流。因此，副产煤气资源是钢铁企业的重要的二次能源。相比较而言，高炉煤气的热值较低，转炉煤气的热值比较高。

1 钢铁企业煤气资源回收和重新利用现状

当前，随着中国的进步和发展，中国的工业生产和经济需求刺激了钢铁企业的发展，不可避免地导致副产煤气的富余和增加。概括起来大致可以从三个方面理解。第一个最为重要的原因钢铁产量逐渐增加。例如，中国钢铁协会发言人在2010年2月24日报道：

“2010年全国生产粗钢为62665.4万吨，比去年增加5308.7万吨，增长为9.26%。钢铁产量的增加意味着能源消耗的增加，副产煤气也不可避免地递增。许多节能技术的开发和应用也导致了煤气资源的富余。连铸技术的发展，设备的大型化都提高了钢铁进程中每个环节的能源效率。所以从循环经济和系统论角度来看，当前存在着一个重要问题是：钢铁企业的产钢量逐渐增加，相应地消耗能源更多，而副产煤气资源也相对增加，如何利用和回收这些煤气资源对企业的经济成本和对环境保护至关重要。

西方发达国家例如美国和日本很早就认识到副产煤气的重要性，因此发展了回收和利用技术。且颁布了许多管理规范和措施。这些手段和措施为缓解西方能源危机发挥了一定作用。例如，日本从20世纪八十年代以来，就实现了高炉煤气和焦炉煤气的充分回收和再利用，即使是转炉煤气的回收率在维持在80%左右。这些经验给我们一定启示。国家管理部门和企业也认识到煤气资源的回收和利用的经济效益和环境、社会价值。从20世纪90年代以来，我国在煤气的回收和利用方面做了不少工作。但是与发达国家相比，还存在不少差距。当前我国回收和利用的副产煤气主要用于工业炉窑，自备电厂发电，剩余部分多放散。当然国内还是有一些大型钢铁企业的副产煤气回收和利用处于比较先进的地位。但是，多数钢铁企业的副产煤气回收率较低，放散严重且损耗量大，造成了环境污染、生态破坏和能源浪费。据有关部门统计国内一些代表性企业表明：焦炉煤气利用率最高、其次为高炉煤气利用率、最低的为转炉煤气回收率。例如2005年某大型钢铁企业的高炉煤气利用率为89.5%，焦虑煤气利用率为94.2%，而转炉煤气利用率则为54.0%。而在德国、美国和澳大利亚基本上实现全部回收再利用副产煤气资源。

2 副产煤气资源再利用存在的问题与困境

2.1 煤气资源放散严重

国家有关部门的2006年大型钢铁企业调查报告显示：我国主要钢铁企业的焦炉和高炉煤气资源损失达到6715万焦的能量，相当于固体煤229万吨。按照当时的价格折合，当年煤气资源放散损失为11.5亿人民币。这还不包括我国众多的中小型钢铁企业，也没有计算转炉煤气资源的放散量。

2.2 转炉煤气回收率低

转炉煤气中含有大约百分之五十五的一氧化碳，其发热值较高，是钢铁企业自用的重要气体燃料。如果能够较好地利用转炉煤气资源，可以减低企业生产升本、减少能源消费量、保护环境等作用。但是由于当前一些社会制度因素和技

2012年第7期

2012年7月

化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment

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术因素，我国转炉煤气资源的利用率相对而言比较低。和西方发达国家的钢铁企业相比差距较大。这就严重制约了我国大型钢铁企业在国际上的竞争力，也不利于低碳社会的建设。

2.3 副产煤气资源管理体制落后、分配制度不健全

副产煤气资源的管理和分配制度对于其合理利用和优化分配十分重要。因为副产煤气资源存在众多不同，因此不同来源的副产煤气具有不同的用处，这就存在着如何合理分配和优化使用副产煤气的问题。高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气在使用范围、目的和工艺方法就不同、这与煤气用户的工艺技术存在诸多关联。最为重要因素应当考虑合理的经济效益和用户要求。从而做到煤气自产平衡之目标。但是，当前我国众多钢铁企业对副产煤气资源的利用一直存在着管理粗放、分配措施落后，导致工艺设计存在缺陷，使得剩余的副产煤气大量放散。有时会出现焦炉煤气和高炉煤气不足，而转炉煤气大量放散的情景出现。

3 高效回收和利用副产煤气的对策

针对副产煤气资源的回收与利用存在的状况，应当从制度、管理、技术等层次来提出对策，以达到高效回收和利用副产煤气资源，构建钢铁企业的科学发展观、低碳经济和社会的建设。

（1）构建完善的煤气资源管理体制

制度是管理的基础。随着信息技术、优化技术和控制技术的发展，钢铁企业的能源中心要重新定位其功能。钢铁煤气管理不能仅仅是收集煤气数据、报警和管理监控的单一功能。作为钢铁企业能源利用的控制大脑的煤气资源管理体制必须成为钢铁企业的能源管理中心。因此应当按照先进性、一体化和专业化、效率化的标准建设煤气资源管理体制。在软制度层次，应当设立合理规范的管理措施，在硬制度层次，应当从技术层面配置信息化和数学模型的管理系统。使得煤气资源管理体制真正实现监控煤气使用率、预测和分析煤气使用前景、进行优化决策和合理分配等一体的现代化管理措施。

（2）开发和采用新的节能技术、提高煤气回收和利用水平

当前存在众多高效的节能技术，可以提升煤气回收和再利用。比较普遍的为：使用转炉煤气LT技术法、炼焦煤调湿技术和高炉煤气除尘技术。还可以采用蓄热燃烧技术、增加高炉副产煤气的使用量。采用连铸连轧工艺手段，提高钢坯的入炉温度，从而与传统的入炉方式相比，可以减少煤气资源消耗。更为重要的是可以预先加热助燃空气和煤气，提高其理论燃烧热度，从而扩大利用范围，提升利用效率和减低煤气消耗。国外大型钢铁企业的副产煤气的回收和利用工艺和技术比较先进。我们可以采用合作、交流等方式与国外企业建立一定得对话机制和平台。引进先进的回收和利用技术，以提高煤气回收和利用效率。

（3）重视转炉煤气的再利用

正如前文所言，转炉煤气的回收和利用效率相对于高炉煤气和焦炉煤气而言比较低。这存在着制度上和技术上的因素。但是一个不可忽视的因素是企业对于转炉煤气的再利用并不十分重视。因为相对而言，钢铁企业的煤气资源相对比较丰富。这就导致企业和决策层对转炉煤气的回收和再利用的动力减少，有时转炉煤气资源回收以后无法找到客户，这也是对其积极性的挫伤。因此，应当重视转炉煤气资源的再利用，提升其利用效率。采取多种管理措施以应对此问题的解决。

（4）扩大煤气资源再利用的范围

副产煤气可以获得很多用处。我们应当扩大其利用范围，防止副产煤气资源的浪费。例如可以利用副产煤气资源进行联合循环发电。这回大大降低钢铁厂发电的成本。利用钢铁厂副产煤气资源还可以加工多种化工原料和产品。例如可以生产二甲醚和甲醇、醋酸等。钢铁企业不能仅仅局限副产煤气的自用，而应当扩展其产业应用价值和范围，既可以防止副产煤气的大量浪费，还可以提升钢铁企业的经济效益。

（5）科学定位，开发新的副产煤气用户

副产煤气资源回收以后，如果不在此利用会给钢铁企业带来经济损失。因为回收的过程增加了企业的成本。因此做到回收与利用的结合，可以避免损失的同时带来经济效益。至关重要的是开发新的客户源来消费副产煤气，特别是转炉煤气资源。比如转炉煤气资源的热值介于焦炉煤气和高炉煤气之间，可以用作板坯加热和石灰窑的燃料等。因此钢铁企业应当开展相应的转炉煤气资源销售，不能保守地等待客户。

参考文献

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