王万里，么颖林，闫立强，刘 捷

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山063200）

在钢铁产品的生产过程中产生大量的高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。典型长流程钢铁企业中三种煤气总的资源量达到10 GJ（340 kg）/t钢，约占余热余能总量的68%，占总能耗的50%，在钢铁企业能源平衡中占有十分重要的地位。冶金过程中消耗的煤炭资源有约60%转化为煤气。各钢铁企业高炉、焦炉、转炉三种副产煤气产生量（以标准煤计）之比约为6∶3∶1。

随着该企业规模扩大与发展（将逐步新建高强钢、中厚板等多条产线项目）对于高热值燃气需求量增加，高热值的焦炉煤气将出现用能缺口，对影响焦炉煤气的影响因素进行系统分析，挖掘焦气提产措施，将一定程度上缓解高热值燃气的缺口问题。

1 焦炉煤气产量现状

图1 焦气小时产气量趋势图

由图1可知：2012年—2014年，该公司焦化焦炉煤气的小时输出量总体在17 m3/h左右，2014年—2016年焦化焦炉煤气的输出量逐年下降，2016年均小时焦气产量13.99 m3/h，2016年焦炉煤气小时产气量较2012年—2015年平均下降17.3%、20.3%、18.3%、8.94%。近期小时焦气产量13.76万m3/h。

2 相关影响因素分析

焦化系统焦炉煤气的输出量主要受焦炭产量、结焦时间、配煤挥发分等因素影响。

2.1 吨焦回收量

扣除焦炭产量的影响，用吨焦焦炉煤气回收量表示焦化产焦气能力。

图2 吨焦产气量历年趋势

由图2可知：该公司焦化吨焦焦气回收量2016年较2012年—2015年分别平均下降11.6%、11.1%、8.6%、2.3%，2017年1月吨焦回收量348.7 m3/t，吨焦焦气回收量呈下降趋势，说明剔除产量影响，焦气的输出量仍然呈现下降趋势，需要进一步分析其他影响因素。

2.2 配煤结构变化挥发分比

下页图3可以看出，最近5年配煤中挥发分的比例在下降，2016年配煤的挥发分较2012年—2015年分别平均下降10.4%、7.09%、3.92%、－0.4%，配煤挥发分显著下降是造成焦炉煤气产出减少的又一主要原因；但是2016年较2015年配煤挥发分基本持平，焦炉煤气的输出量却明显下降，需要进一步分析。

图3 配煤挥发分变化情况

2.3 结焦时间

结焦时间越短焦气产量越大。焦炭产量能够反映出结焦时间的长短。

图4 2012年—2016年焦炭产量

由图4可知：焦炭产量2016年较2013年—2015年分别平均下降10.0%、10.4%、6.6%，说明结焦时间逐年延长，尤其是2016年较2015年结焦时间增加后，在配煤挥发分基本持平的情况下，导致了吨焦焦炉煤气回收量下降。

3 数学建模（见图5）

图5 回归模型的等值线图

回归方程：

焦化小时产气量＝-58.0+2.63×挥发分+1.91×焦炭产量-0.0630×挥发分×焦炭产量

模型汇总见表1。

表1 模型汇总表

回归模型的预测拟合度达到79.61%，模型可靠。

4 结论

1）在其他条件不变的情况下，焦炉煤气的输出量与焦化生产密切相关，焦炭产量减少，焦炉煤气输出量随之减少。

2）结焦时间对焦炉煤气的输出影响较大，以2016年和2015年对比为例，在配煤挥发分持平的情况下，结焦时间增加6.62%（用焦炭产量折算表示），吨焦焦气回收量减少了8.43 m3/t，按照现在焦炭生产情况影响焦炉煤气输出量3 326 m3/h。

3）配煤结构的改变对焦炉煤气产出有重要影响，配煤的挥发分减少，焦炉煤气输出量大幅减少。

结论：受上述因素影响，导致现阶段焦炉煤气输出量明显下降，可供平衡的焦炉煤气量变少。

5 措施

1）跟踪用户用量，摸清用户用气规律，精细化管理厘清焦气用气途径，做好能源调度平衡。

2）焦炭在高炉生产中起着热源、还原剂和斜柱“骨架”的三大作用，配煤结构的变化对焦炭块度、耐磨性等将产生影响，焦化部结合炼铁工艺要求，优化焦化工艺参数控制，调整原料中焦煤比例和气肥煤比例，提高焦气产量。

3）结合下游工序生产节奏和热值需求情况，合理调配高焦转煤气平衡，挖掘焦气降耗空间。

4）推进天然气引进工作进度，弥补高热值燃料气缺口问题，保证燃气系统平衡，保证各用户生产所需。

6 结语

焦炉煤气作为钢铁企业副产煤气中热值最高的一种，其在保证整个企业能源稳定供给中扮演着举足轻重的角色，深入挖掘影响焦气产量的相关因素，协同做好高气、焦气、转气三种煤气的平衡，是钢铁联合企业实现能源梯级利用，提高能源利用率不懈的追求。