優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣輸配系統(tǒng)，提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用率

白雪梅，王懷軍

(安陽鋼鐵股份有限公司動(dòng)力廠，河南安陽 455004)

1 前言

安鋼1#煤氣混合加壓站采用單加壓焦?fàn)t煤氣，加壓后的焦?fàn)t煤氣分三路與高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合外供，第一路與高爐煤氣混合供南二混用戶主要是1780機(jī)組，第二路與高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合供南三混用戶，用戶主要有一軋廠300軋機(jī)、250軋機(jī)及260軋機(jī)和動(dòng)力1#～3#35t/h鍋爐，第三路與高爐煤氣混合供北二混用戶，主要有轉(zhuǎn)爐烤包、爐卷機(jī)組、中板機(jī)組，三路混合氣中，只有南三混摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣。

轉(zhuǎn)爐煤氣來源為第二煉軋廠3×150t/h轉(zhuǎn)爐，三座轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼550萬t，噸鋼回收轉(zhuǎn)爐煤氣100m3，每小時(shí)回收轉(zhuǎn)爐煤氣高達(dá)7.7萬m3/h。轉(zhuǎn)爐煤氣隨煉鋼產(chǎn)生，經(jīng)檢測(cè)回收的轉(zhuǎn)爐煤氣成分合乎C O＞30%，O2＜1.2%的要求后，回收至現(xiàn)有10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜，柜后設(shè)5臺(tái)離心風(fēng)機(jī)，加壓轉(zhuǎn)爐煤氣至10～15k Pa，加壓后的轉(zhuǎn)爐煤氣全部并入上述的1#煤氣加壓站南三混煤氣管道，供機(jī)后用戶軋鋼、發(fā)電等使用。

2 轉(zhuǎn)爐煤氣利用中的主要問題

在3座150t轉(zhuǎn)爐全負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，副產(chǎn)轉(zhuǎn)爐煤氣高達(dá)約7.7萬m3/h，但因機(jī)后混合煤氣用戶用量能配送的轉(zhuǎn)爐煤氣只有3萬m3，遠(yuǎn)小于3座150t轉(zhuǎn)爐煤氣最大回收量，為保持轉(zhuǎn)爐煤氣柜柜容在3～8萬m3安全區(qū)間，煤氣無法全部回收利用，故噸鋼回收轉(zhuǎn)爐煤氣只有60m3，富余煤氣全部通過柜前工藝調(diào)壓放散燃燒放散掉，造成巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)保危害。且機(jī)后混合煤氣用戶有檢修時(shí)，更加劇了轉(zhuǎn)爐煤氣的富余放散。按一臺(tái)軋機(jī)檢修，1#～3#鍋爐夏季運(yùn)行2臺(tái)計(jì)算，最大可富余轉(zhuǎn)爐煤氣量約4.5萬m3/h，按當(dāng)時(shí)工藝配置，富余煤氣無利用途徑，只能通過二煉軋的轉(zhuǎn)爐煤氣放散塔放散燃燒。

3 利用南二混與南三混連通閥調(diào)節(jié)

為緩解富余轉(zhuǎn)爐煤氣放散較多問題，曾通過打開南二混和南三混末端連通管，使南三混煤氣部分分流并入南二混管道的措施，但南二混所供用戶中中板熱處理機(jī)組對(duì)煤氣熱值穩(wěn)定性要求較高。

中板1#熱處理爐在設(shè)計(jì)時(shí)，是按照8373.6±837.36k J/m3的熱值設(shè)計(jì)的，對(duì)煤氣熱值要求比較苛刻，一旦熱值過高，燒嘴、輻射管、輻射管內(nèi)管都會(huì)出現(xiàn)燒毀的情況，因此在L O I公司設(shè)計(jì)時(shí)，在安全鏈中增加了限制，一旦熱值超出范圍，熱處理爐將瞬間快切停爐，用來保護(hù)設(shè)備。

少量的轉(zhuǎn)爐煤氣通過末端連通管并入南二混后，由于高爐煤氣壓力的波動(dòng)及轉(zhuǎn)爐煤氣的并入，造成了中板熱處理使用煤氣的熱值波動(dòng)較大，煤氣熱值的頻繁波動(dòng)在對(duì)生產(chǎn)影響較大的同時(shí)，浪費(fèi)了大量的能源和時(shí)間在頻繁點(diǎn)爐提溫上。

因此，除放散外的二混和三混連通閥也無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣的全部回收利用。

4 轉(zhuǎn)爐煤氣并高爐煤氣管道改造方案及實(shí)施

基于工藝配置現(xiàn)狀，我們提出對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣在進(jìn)加壓站前進(jìn)行分流的思路，即在轉(zhuǎn)爐煤氣并入1#混合站前分流部分至高爐煤氣管網(wǎng)。因高爐煤氣用戶多為大型鍋爐、熱風(fēng)爐等設(shè)備，在其負(fù)荷范圍內(nèi)可利用富余轉(zhuǎn)爐煤氣，少量轉(zhuǎn)爐煤氣混入大量的高爐煤氣中對(duì)總體熱值影響不大，還可提高后部汽輪發(fā)電設(shè)備負(fù)荷，為公司發(fā)電創(chuàng)效。

按最大富余轉(zhuǎn)爐煤氣量約4.5萬m3/h計(jì)算，經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)勘察，定在1#煤氣加壓站西側(cè)老煉鐵辦公樓區(qū)域并入高爐煤氣管網(wǎng)，沿高爐煤氣管道向西就近供焦化區(qū)及3#高爐區(qū)域60M W發(fā)電機(jī)組使用。在原有供1#煤氣加壓站的D N 1800轉(zhuǎn)爐煤氣管道上利用轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)停氣機(jī)會(huì)對(duì)接D N 1200連通管道，D N 1200管道在原高爐半凈煤氣管道閥組末端對(duì)接。新增D N 1200連通管利舊安裝D N 1200閘閥、盲板閥各1個(gè)做為檢修時(shí)的工藝切斷，同時(shí)新增D N 800調(diào)節(jié)蝶閥1個(gè)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)煤混入量。高轉(zhuǎn)爐煤氣連通管改造工藝流程如圖1所示。

圖1 高、轉(zhuǎn)爐煤氣連通管改造工藝流程

調(diào)節(jié)蝶閥的控制、流量及壓力信號(hào)通過光纖引至1#煤氣加壓站操作室，實(shí)現(xiàn)操作人員遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制調(diào)節(jié)，并在原有加壓站控制室監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)機(jī)操作界面，增加轉(zhuǎn)煤并高煤實(shí)時(shí)流量及壓力狀態(tài)圖形和數(shù)值顯示。

連通管投運(yùn)后，由1#煤氣加壓站操作人員在操作室通過D N 800調(diào)節(jié)蝶閥控制轉(zhuǎn)爐煤氣并入高爐煤氣管網(wǎng)流量。

在2012年12月份實(shí)施完畢后，基于當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)爐煤氣量偏低，該連通閥使用頻次較低，在2013年3月份3#高爐投產(chǎn)后，相應(yīng)的3臺(tái)150t轉(zhuǎn)爐全負(fù)荷生產(chǎn)，轉(zhuǎn)爐煤氣量大幅度增加至小時(shí)平均6萬m3以上，在處理了氣柜外供主管道D N 1800蝶閥故障后，該連通管充分發(fā)揮了分流調(diào)節(jié)作用，確保了氣柜外供煤氣全部分流使用。

5 新增連通閥的調(diào)節(jié)方式及原則

（1）以最大幅度使用轉(zhuǎn)爐煤氣為根本，避免轉(zhuǎn)爐煤氣的放散及拒收；

（2）確保高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，不高于15k Pa；

（3）轉(zhuǎn)爐煤氣以供應(yīng)1#煤氣加壓站南三混配送為主，確保三混用戶對(duì)熱值要求情況下，盡可能多配送轉(zhuǎn)爐煤氣；

（4）在南三混用戶用量降低，轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)能力受限時(shí)，投入旁通調(diào)節(jié)，適當(dāng)將部分轉(zhuǎn)爐煤氣并入機(jī)前高爐煤氣管道；

（5）在投運(yùn)或退出轉(zhuǎn)爐煤氣連通管前，要及時(shí)通知焦化廠，注意轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機(jī)出口壓力波動(dòng)狀態(tài)；

（6）轉(zhuǎn)爐煤氣柜要密切關(guān)注加壓機(jī)出口壓力波動(dòng)，有異常時(shí)，及時(shí)與動(dòng)力廠聯(lián)系，便于及時(shí)退出旁通調(diào)節(jié)，確保轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全；

（7）在高爐煤氣系統(tǒng)異常時(shí)（高爐煤氣壓力突降、用戶用量突降導(dǎo)致高爐煤氣壓力急劇升高），1#煤氣加壓站及時(shí)退出旁通調(diào)節(jié)；

（8）在轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)量大幅度降低或退出時(shí)，轉(zhuǎn)爐煤氣柜要及時(shí)通知煤氣調(diào)度及1#煤氣加壓站，便于及時(shí)退出旁通調(diào)節(jié)，防止高煤反竄轉(zhuǎn)煤氣柜，確保煤氣系統(tǒng)安全。

6 運(yùn)行效果

轉(zhuǎn)爐并高煤連通管施工完畢后，歷經(jīng)數(shù)月監(jiān)測(cè)，取得的預(yù)期效果如下：

6.1 噸鋼回收氣量增加40%

由于轉(zhuǎn)爐煤氣出柜后，可連續(xù)外供，以前因轉(zhuǎn)爐煤氣富余無法充分回收的現(xiàn)象不復(fù)存在，轉(zhuǎn)爐噸鋼回收氣量由60m3提高至近100m3，噸鋼成本降低10元以上。

6.2 提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用率，動(dòng)力燃煤氣機(jī)組發(fā)電量大幅增加

連通管投運(yùn)后，轉(zhuǎn)爐氣柜外供煤氣量平均由3萬m3/h提高到6萬m3/h，連通管處平均轉(zhuǎn)煤過氣量達(dá)到3～5萬m3/h，最大短時(shí)可達(dá)6萬m3/h，熱值較高的轉(zhuǎn)爐煤氣在機(jī)前通過旁通管進(jìn)入高煤管網(wǎng)，供就近的60M W發(fā)電機(jī)組消耗，大大提高了轉(zhuǎn)煤的利用率。

6.3 穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力，提高煤氣用戶生產(chǎn)穩(wěn)定性

連通管投用后，轉(zhuǎn)爐煤氣補(bǔ)充高爐煤氣管網(wǎng)使得管網(wǎng)壓力趨于穩(wěn)定，有效規(guī)避了波動(dòng)用戶對(duì)管網(wǎng)的沖擊，特別是系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，使1#煤氣加壓站3個(gè)混合站的配比趨于相對(duì)穩(wěn)定，混合煤氣熱值、壓力的相對(duì)穩(wěn)定，為軋鋼生產(chǎn)提供了有利條件。

7 經(jīng)濟(jì)效益

7.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

按3座轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼550萬t計(jì)算，噸鋼按多回收40m3計(jì)算，則年可多回收轉(zhuǎn)爐煤氣550萬t×40m3=2.2億m3，轉(zhuǎn)爐煤氣內(nèi)部成本價(jià)以0.26元/m3計(jì)算，則年可回收煤氣價(jià)值約0.26×2.2億=5720萬元。

改造后轉(zhuǎn)爐噸鋼多回收40m3計(jì)算，噸鋼成本可降低約0.26元×40m3=10.4元。

7.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

轉(zhuǎn)爐煤氣回收增加3萬m3/h，動(dòng)力燃煤氣鍋爐熱電機(jī)組發(fā)電1.5萬k W，年發(fā)電量約為1.5×24×330天=10800萬k W·h。

7.3 環(huán)境和社會(huì)效益

可減少轉(zhuǎn)爐煤氣的燃燒放散，減少了對(duì)環(huán)境的污染，特別是在當(dāng)前國家環(huán)保政策執(zhí)行日趨嚴(yán)格情況下，減少排放有效改善安鋼大氣環(huán)境質(zhì)量，為安鋼可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

8 結(jié)束語

3×150轉(zhuǎn)爐煤氣回收量在經(jīng)過高爐煤氣管道與轉(zhuǎn)爐煤氣管道連通管旁通分流后，噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量大幅度提高，但距國內(nèi)先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煤氣回收水平仍有相當(dāng)大的差距，需要進(jìn)一步改進(jìn)的空間很大：

（1）研究轉(zhuǎn)爐煤氣柜的運(yùn)行、維護(hù)及檢修，提高氣柜運(yùn)行水平、質(zhì)量及使用周期，重點(diǎn)是活塞薄膜修補(bǔ)、活塞調(diào)平及鋼絲繩的選擇及維護(hù)。

（2）一次風(fēng)機(jī)出口煤氣氧含量檢測(cè)與氣柜區(qū)氧含量檢測(cè)不符，影響回收安全及回收量的問題，要立足于盡快更換一次風(fēng)機(jī)出口煤氣氧含量檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)與柜區(qū)氧含量檢測(cè)一致。

（3）煤氣混合站三混轉(zhuǎn)爐煤氣管道D N 1500調(diào)節(jié)蝶閥功能恢復(fù)，在現(xiàn)有安裝狀態(tài)，應(yīng)對(duì)蝶閥軸端法蘭改進(jìn)，減少摩擦阻力，提高閥門調(diào)節(jié)可靠性。