钢铁企业煤气平衡问题的探讨

２００４年第１２期节能

（总第２６９期）ＥＮＥＲＧＹＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ

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钢铁企业煤气平衡问题的探讨张琦，蔡九菊，杜涛，刘汉桥，张立宏（东北大学国家环境保护生态工业重点实验室，辽宁沈阳１１０００４））

摘要：钢铁联合企业在生产大量钢、铁产品的同时，也产生大量的副产品一煤气。而煤气又是钢铁生产中的主要能源，占企业总能源消耗的比例较大。在实际生产中由于煤气系统的不平衡导致了生产不连续、能耗升高等许多问题。全面分析钢铁企业煤气系统状况，科学制定煤气供需之间的平衡对策。对发展钢铁生产、降低能源消耗和改善环境都有重要的意义。关键词：煤气平衡；分析；对策；节能中图分类号：ＴＱ５４７文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７９４８（２００４）１２—０００９—０２

１概述煤气是钢铁联合企业中最重要的二次能源。一个企业煤气产量的高低以及煤气供应量与需求量之间的平衡程度，对这个企业的产品成本和能源消耗影响极大。目前，我国多数钢铁企业不仅煤气回收率低、消耗量大，而且放散严重。表１为我国部分重点钢铁企业煤气放散与回收的情况。煤气的供不应求和严重浪费现象，既增加了企业的能源消耗，又制约了钢铁工业的发展。所以，全面分析钢铁联合企业的煤气状况，科学制定煤气供需之间的平衡对策，对发展钢铁生产、降低能源消耗和改善环境都有重要的意义。同时，一个企业要摆脱未来能源涨价和环境治理费用给钢铁生产带来的不利影响，必须从用好煤气开始，即坚持煤气资源开发与节约并重，把节约煤气放在首位；企业在扩大规模和调整结构的同时，要始终保持煤气供应与需求之间的平衡，这是节能工作的基础。因为，企业发展离不开煤气资源的支持与制约。一个企业只有自觉地维持煤气供需平衡，才有条件把钢铁产品的能耗和成本大幅度地降下来。如果煤气供需不平衡，必然带来两种后果：一种可能是煤气相对短缺，企业不得不外购重油为燃料以补充煤气之不足；另一种可能是煤气相对过剩，导致煤气放散严重。为了更科学合理地对各种煤气进行最大限度的利用。本文就钢铁企业煤气系统的平衡状况进行分析，探讨实现煤气动态平衡的有效措施。２钢铁企业煤气平衡状况分析钢铁企业煤气平衡主要分为静态平衡和动态平衡。静态平衡是以计划为主，对一段时期内的煤气供应、需求量。结合生产计划、检修计划等影响因素，进行预测性的平衡；动态平衡则是指煤气压力、流量、热值随着生产过程的波动而波动，需要采取即时平衡，因影响因素较多，实际生产中煤气供应与需求之间时刻在发生着动态变化。表１我国部分重点钢铁企业煤气放散与回收情况

数据来源：２００１年中国金属学会冶金工业信息中心统计数据。２．１煤气发生量和使用量变化引起的波动

煤气发生量和消耗量均具有波动性，当高炉休风或发生待料等现象时，高炉煤气用量波动较大。高炉热风炉煤气消耗量波动幅度一般在５％左右；高炉的换炉、焦炉的换向也将造成大量煤气剩余。可见这些大用户的用气量变化将造成煤气用量的波动。轧钢工序使用的是混合煤气，当轧制品种、配料一定，轧机正常生产时，轧钢加热炉煤气消耗量的波动是不大的。但当加热坯料的规格、品种、物理性质、轧钢产量等发生变化时，加热工艺也随之发生变化，煤气用量也相应变化，这必然造成煤气用量的大幅度波动。２．２高、焦混合煤气使用配比不稳定造成的波动目前大部分钢铁联合企业均采用“先加压后分配”煤气系统，即高、焦煤气分别从高炉、焦炉经输送管道进入加压站加压，然后再由总管网将混合煤气输送到各煤气用户。由于管网中高、焦煤气含量的变化及煤气用户对混合煤气操作的随时变化引起管

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网内煤气的大幅度波动，混合煤气的配比和热值等随时在发生着变化，导致用户煤气使用量的极大不稳定，从而使得煤气波动加剧。２．３煤气缓冲用户能力不足造成的波动煤气系统的缓冲能力不足将对整个煤气管网产生很大的影响。很多企业高炉煤气柜、焦炉煤气柜建于早期，与当时钢产量和小时煤气总流量相匹配。但随着企业改扩建工作完成后，钢产量和小时煤气总流量均提高为原来的好几倍，而煤气柜却没有得到相应的改造，难以发挥缓减总管网煤气压力及流量的作用。同时企业煤气总管网由于发生和使用的不平衡造成管网内煤气压力均高于煤气柜压力，使煤气柜不能发挥其作用。尽管热电厂锅炉为大部分企业的主要缓冲用户，但在实际中很难起到瞬时缓冲管网压力和流量的作用。因为锅炉在起作用时存在滞后性，一般约为半小时，所以很难平衡管网中煤气的瞬时不平衡。３煤气平衡对策３．１加强管理．提高操作技术水平加强对煤气用户的管理，提高各用户单位的节能意识，加大考核力度；提高煤气管理者的综合素质，企业煤气平衡统一指挥。避免煤气的集中使用或集中放散，尽量保证煤气的合理供给；精确各单位产、用煤气的计量，合理制定企业内部煤气单价及惩罚制度，利用经济杠杆，强化煤气平衡。３．２采用节能高新技术，提升企业竞争力蓄热燃烧是近几年发展应用的一项加热新技术，可单独使用低热值煤气进行加热，如使用热值３０００ｋＪ／ｍ３的高炉煤气也能满足工艺温度１２００～１３００℃的加热要求。因此，开发利用蓄热燃烧技术是进一步降低高炉煤气放散的有效措施。采用蓄热式燃烧换热技术，可将工业炉排烟温度降到２００℃以下，提高其热效率。随着新高炉的投产使用。高炉煤气出现富余，应充分利用大、中修改善煤气系统的设施，应用蓄热式燃烧技术及其它节能新技术，减少煤气放散，提升企业竞争力。３．３增建煤气柜，提高管网缓冲能力煤气发生量和用户消耗量之间的平衡始终是变化的。煤气柜在管网中的作用便是补偿这种随时波动造成的不平衡，具有消化和补充能力，一方面可以存储系统中的煤气过剩量；另一方面当系统中煤气不足时，为保证生产线正常运行，将柜中煤气补充到管网中。因此，煤气柜的容量对煤气瞬时动态平衡的调节、满足用户的过度需求或用气不足均有很大作用。应建立与煤气管网中小时流量相一致的大容量煤气柜，使其发挥自动削峰填谷的作用，瞬时平衡由于煤气供应和用户间的不一致造成的波动，使煤气总管网稳定运行，保证煤气动态平衡。同时可建立大容量的多个发电机组作为煤气动态平衡大调节手段，减少煤气放散量。有了吞吐量较大的煤气缓冲用户，煤气调度就可以将煤气波动减小到最低限度。３．４建立能源管理中心建立能源管理（调度）中心已在各钢铁企业普遍推行。钢铁联合企业在煤气供应、输配、使用过程中，由于各站点、各用户大多分布广、数量多且变化大，为了能进行及时、准确调度，充分、合理使用各种副产煤气，保证生产稳定运行，采用传统的仪表指示和电话传达很难做到这一点。因此，建立以计算机为中心的遥测、遥讯及遥控技术和网络通讯技术为主的能源调度中心是必然的选择。能源管理中心的建立将会使煤气系统发挥出最大的利用潜能，使公司的煤气生产、使用、管理从过去局部的、单靠经验的孤立静止状态进入，个较全面的整体的瞬时动态．水平，从而为做好煤气动态平衡提供了强有力的手段。４实例分析图１为某钢铁企业煤气使用网络图。该企业的副产煤气主要有三种：高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。单一高炉煤气用户主要有高炉热风炉、锅炉、焦炉等；单一焦炉煤气用户有焦炉、烧结机等；混合煤气主要供锻压、热带、中小型、中型等轧钢车间；转炉煤气除炼钢厂自用外，剩余部分并入混合煤气主管网。煤气系统现有三座煤气柜：一座干式煤气柜、一座焦炉煤气柜和一座转炉煤气柜，分别用于存储高炉煤气、焦炉煤气和回收转炉煤气。热电厂锅炉为全公司煤气缓冲用户，经过主生产线的改造、扩建，现热力系统有４台７５ｔ／ｈ锅炉和１台６５ｔ／ｈ的燃煤、煤气锅炉，其中１台７５ｔ／ｈ锅炉为纯烧高炉煤气锅炉，其余４台均为煤粉（或原煤）和煤气混烧燃烧方式，缓冲量最大能达到１３～１４万ｍ３／ｈ。从钢铁企业煤气平衡状况分析可知，该企业煤气系统不稳定的问题主要由以上波动引起，此外气柜柜容小、柜内压力小均使得其无法起到平衡管网压力的作用；混合煤气热值不稳定使得各煤气用户使用煤气仅凭经验，造成调节管网压力的其它单位很难把握吞吐煤气的合理时机和容量；节能新技术的使用还不是很多，目前该企业中只有少部分设备

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浅层地下水作为冷源应用于地板供冷的研究和利用鹿世化（南京师范大学动力工程学院，江苏南京２１００４２）

摘要：浅层地下水作为冷源应用于地板供冷来改善建筑内部的人工环境，一方面是对国家提倡建筑节能的大力支持；另一方面也是可再生能源研究和利用的新的有益探索。基于以上两点，本文介绍了地板供冷和地下水与地板供冷两者结合使用的优点。关键词：可再生能源；浅层地下水；地板供冷；节能中图分类号：ＴＫ５２９文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７９４８｛２００４）１２—００１１—０３

１地下水蕴藏着丰富的冷源以江苏省徐州市为例，徐州市位于江苏省的西北部，东经１１６。２２’～１１８。４０’、北纬３３。４３’～３４。５８’。年均气温１３．９℃。１月最冷，月均气温一０．４＇Ｅ，７月最热，月均气温２６．８℃。极端最高气温４０．１℃，极端最低气温一２３℃。夏天炎热，主要靠风扇降温；冬天由于徐州地区不属于采暖区，一般人们主要靠火炉取暖。特别是去年冬天徐州室外最低气温达到一１２℃，人们在这样的天气里生活得很不舒适。同时，徐州地区地处徐淮地区西部，蕴藏着丰富的地下水资源。根据徐州市附近地下５０ｍ以内浅层承压水抽水实验资料，这里地下水的水量和水质都符合工农业用水和生活用水的要求。据笔者多年的测量和观察，水温长年在１７±０．５℃。徐州近几年夏季最高温度均超过３８℃，地下水资源无疑是一个巨大的天然冷源。如何在符合相关法规、保护好环境、维持地下水可持续发展的前提下利用好这个巨大的冷源，以此来改善人民群众的生活条件就成了一个新的、有意义的课题。２地板供冷简介地板辐射（供冷／暖）系统的特点是高温供冷、低温供热。地板辐射系统起源于欧洲，该系统以其不占用室内面积、温度分布均匀等优点被人们广为接受。同时，由于地板辐射的高产出以及人体与辐射面（地板）较为接近，所以这种系统很自然地被想到用于供冷。当然，对流换热在地板供冷中要明显小

使用了蓄热室燃烧技术，缓解了部分高炉煤气使用的压力。煤气平衡对策分析认为，除了要增建大的煤气柜外，还应将煤气产出与发电相结合，充分利用煤气资源，并增加企业自发电能力；同时利用大、中修期间改造设备，尽可能使用节能新技术，合理分配煤气资源，提升企业竞争力。图１煤气系统网络图５结论随着能源供需关系的紧张，扩大并充分回收利用副产煤气成为钢铁联合企业节能降耗、降低生产成本的有效途径之一。根据钢铁企业煤气系统的特点，通过建立合理的煤气缓冲用户。增设煤气存储设备，建立能源管理中心等手段，利用好各种副产煤气，减少煤气放散，使煤气系统趋予动态平衡。参考文献［１】钢铁企业燃气设计参考资料（煤气部分）［Ｍ］．北京：冶金工业出版社。１９７８．【２】刘春燕，梁凯丽，等．莱钢煤气系统的优化与应用［Ｊ］．冶金能源，２００２，２１（５）：１２—１５．Ｃ３］钢铁厂工业炉设计参考资料［Ｍ］．北京：冶金工业出版社。１９７７．［４］韩明荣，温良英．钢铁联合企业的煤气优化利用［Ｊ］．冶