浅谈影响高炉煤气放散的原因及其管控措施

(甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司动力厂 甘肃 嘉峪关 735100)

一、概述及现状

高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体[1]。高压鼓风机鼓风通过热风炉加热后进入高炉，热风和焦炭燃烧，产生二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，产生的铁水暂时留在炉底，用于直接炼钢或铸锭，这时在高炉炉气中还有大量的过剩一氧化碳气体，这种混合气体就是高炉煤气。它的大致成分为二氧化碳6-12%、一氧化碳28-33%、氢气1-4%、氮气55-60%、烃类0.2-0.5%及少量的二氧化硫[2]。

当高炉煤气大用户检修或者高炉煤气产量不足且大用户用量被限制时，易造成高炉煤气过剩富余，管网压力难以平衡，此时只能通过放散塔实施高炉煤气放散，造成能源浪费，污染周边环境。目前酒钢高炉煤气过剩放散系统共有两套，一是安装于11#路

高炉煤气主管的DN1000高炉煤气放散(放散压力≥13.5kPa)，二是安装于15#路高炉煤气主管的DN1400高炉煤气放散(放散压力≥14kPa)，当压力达到放散设定值后，实施自动放散。

二、存在问题及原因分析

鉴于以上现状,对酒钢高炉煤气放散原因进行现状分析主要存在以下问题。

(一)煤气机动用户检修的影响。高炉煤气系统平衡主要通过机动用户的煤气增减来调节供需平衡。当其中用量较大的机动用户全停检修期间，富余高炉煤气就只能放散。

(二)高炉热风炉错开烧炉的影响。高炉热风炉错开烧炉能够降低对煤气管网供需平衡的冲击。7#高炉热风炉换炉对管网供需平衡的影响量140Km3/h左右，1#高炉热风炉换炉对管网供需平衡的影响量87Km3/h左右，2#高炉热风炉换炉对管网供需平衡的影响量67Km3/h左右，如果高炉热风炉未能错开换炉，例如1#、2#高炉同时换炉，对管网供需平衡的影响量154Km3/h，导致管网压力短时间升高，造成放散量增加。

(三)高炉休风的影响高炉休风前，能源调度需要限制煤气用户用量以保证高炉休风后煤气管网的安全运行压力。一般在高炉休风前半小时，对用户进行限制，此时高炉还未休风，限制后的高炉煤气富余量增加，放散量增加。如果在限制用户后，高炉休风推迟一段时间，则放散时间增加，放散量也会相应增加。

(四)各轧钢工序检修的影响。单个轧钢工序检修对煤气系统平衡影响不大，但如果两个或两个以上轧钢工序集中检修或加热炉保温换辊，则高炉煤气富余量增加，造成放散量增加。

(五)高炉煤气柜调节能力有限。酒钢高炉煤气柜设计每小时吞吐能力为120Km3/h左右，在高炉煤气富余时，充柜20分钟后，气柜达到高限后停止充柜，充气量仅为41Km3，如果高炉煤气仍然富余，气柜失去调节能力。

三、管控措施

为进一步加强煤气系统运行管控，有效降低酒钢公司高炉煤气放散量，提高煤气利用率，根据造成高炉煤气放散的主要原因分析，需要各用户单位、计划经营单位、设备管理单位、能源管理单位协调做好高炉煤气系统运行各项管控措施。

1.设备管理单位、计划经营单位及各单位在制定检修计划、生产计划时要充分考虑煤气平衡问题，轧线项修期间不安排煤气大用户全停检修，原则上煤气大用户全停检修需与高炉检修同步安排，一个煤气大用户全停检修期间其他煤气用户保证满负荷生产，避免因集中检修、生产不连续原因造成煤气放散。2.能源调度要严格执行煤气平衡方案，做好煤气发生量、用户用量及放散量的实时监控，对煤气平衡中存在的问题及时反馈能源管理单位办予以协调解决，积极利用煤气机动用户及高炉煤气柜进行系统调节，稳定煤气管网安全稳定运行，减少煤气放散。3.高炉煤气不足需对煤气机动用户进行限制时，考虑到发电机组和锅炉启动时间长的因素，在高炉休风时间2小时以内(含2小时)，可按煤气用量大小顺序限制机动用户停运。4.高炉管理单位要稳定高炉炉况，制定高炉热风炉定点换炉制度并严格执行，如因高炉炉况不顺造成高炉热风炉不能按换炉制度执行时，高炉必须在规定时间内将换炉秩序恢复正常。5.轧线管理单位各轧线换辊、日检需统筹安排、错开进行，一条轧线日检结束恢复生产且用量达到15000m3/h以上时，方可安排另一条轧线日检，避免同一时间段日检，造成高炉煤气放散。

四、改进后效果评价

1.鼓励机动用户掺烧高炉煤气，增加了煤气系统调节能力，降低煤气管网损耗，延长使用时间。2.经过各单位协同调整生产运行方式、检修计划时间，高煤放散量减少，避免能源浪费、改善环境、节能减排。3.通过制定高炉煤气放散管控措施，减少放散检修频次，降低劳动强度。

表1 高炉煤气放散统计表

通过表1数据分析，结合2017-2020年实际运行情况分析，在高炉和各轧钢系统稳定运行时，高炉煤气放散率计划0.12，可以看出38个月中有27个月完成计划,实施控制措施以后的计划完成率由之前的0.21%提高到目前的0.12%，取得了非常不错的控制效果。

五、结论

本文对酒钢各高炉煤气用户使用现状及存在的问题进行详尽的分析，找到高炉煤气过剩的根源，通过各用户协同调整生产运行方式、检修计划时间，确保高炉错开换炉，轧线用户错开检修，增加机动用户高炉煤气掺烧量，减少了高炉煤气放散量，避免了能源浪费，节能减排[3]，降低了煤气管网损耗，减少放散检修频次，降低了劳动强度。本文所述不仅限于高炉煤气放散，对于本领域的专业技术人员来说，在本文启发下可进一步变型和改进，以解决同类瓶颈问题。