冶金企業(yè)優(yōu)化平衡煤氣資源的實踐

韓薈瑾，曹敬秋

（1山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，山東濟南 250022；2山鋼股份濟南分公司能源動力廠，山東濟南 250101）

經(jīng)驗交流

冶金企業(yè)優(yōu)化平衡煤氣資源的實踐

韓薈瑾1，曹敬秋2

（1山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，山東濟南 250022；2山鋼股份濟南分公司能源動力廠，山東濟南 250101）

針對冶金企業(yè)煤氣平衡中存在產(chǎn)出與消耗不平衡、穩(wěn)壓緩沖能力不足、煤氣放散量較高等問題，通過動態(tài)調(diào)整煤氣運行參數(shù)及系統(tǒng)管網(wǎng)壓力，優(yōu)化系統(tǒng)定修模式及煤氣柜的運行方式，改變煤氣系統(tǒng)供需格局變化，建立高爐短期休風(fēng)期間的煤氣平衡點等，減少了高、焦?fàn)t煤氣放散率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益1 110萬元。

煤氣；放散率；運行參數(shù)；管網(wǎng)

1 前言

煤氣是冶金企業(yè)重要的二次能源，是為鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)提供動力支撐的命脈，煤氣利用水平的高低，直接影響到鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗的高低和生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，因此持續(xù)優(yōu)化煤氣平衡管理、加強動態(tài)調(diào)控，減少煤氣放散，提高煤氣回收利用率，是當(dāng)前節(jié)支避損、節(jié)能減排工作的一項重要內(nèi)容，也是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)能源管理現(xiàn)代化的主流和必然趨勢。濟鋼煤氣用戶點多面廣，制約煤氣平衡的因素較為復(fù)雜。長期以來，濟鋼煤氣結(jié)構(gòu)一直存在緩沖能力不足、布局不合理等問題，煤氣放散損失相對較高，與煤氣放散率指標(biāo)較低的企業(yè)相比，存在一定的差距。

2 問題分析

2.1 煤氣的產(chǎn)出與消耗不斷發(fā)生變化

1）煉鐵高爐系統(tǒng)休風(fēng)、減風(fēng)操作，會使高爐煤氣發(fā)生量大幅度降低，高爐爐型越大，其對高爐煤氣平衡的影響幅度越大，對生產(chǎn)組織的沖擊愈劇烈。2）焦?fàn)t生產(chǎn)相對較穩(wěn)定，但其系統(tǒng)的檢修、燜爐、配煤結(jié)構(gòu)、結(jié)焦時間調(diào)整等操作行為，也會影響焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)出量變化，氣肥煤配加多時，煤氣發(fā)生量較高。3）煉鋼轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施的檢修，回收過程中煤氣成分合格與否，都是制約轉(zhuǎn)爐煤氣回收外供是否穩(wěn)定的因素。4）軋鋼系統(tǒng)由于軋制的規(guī)格、型號不同，軋鋼設(shè)備安排定期檢修，導(dǎo)致煤氣用量的不斷變化。軋制的規(guī)格厚度越大，其消耗煤氣量越多，需要的煤氣熱值越高。

因此，冶金企業(yè)的煤氣產(chǎn)、供之間客觀存在著動態(tài)變化，這種變化每時每刻都在發(fā)生。在各種能源平衡管理工作中，煤氣平衡最為復(fù)雜，每當(dāng)煤氣的產(chǎn)出與消耗發(fā)生不均衡變化時，都會導(dǎo)致煤氣管網(wǎng)壓力的波動，對生產(chǎn)造成影響，煤氣量變化幅度越大，影響越劇烈。

2.2 煤氣穩(wěn)壓緩沖能力不足

濟鋼高爐煤氣系統(tǒng)現(xiàn)有16.5萬m3高爐煤氣柜2座，焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)現(xiàn)有5萬m3、10萬m3、16.5萬m3焦?fàn)t煤氣柜各1座。3座16.5萬m3煤氣柜并入廠區(qū)工業(yè)管網(wǎng)運行，5萬m3、10萬m3的焦?fàn)t煤氣柜用于城市煤氣的儲存、緩沖。高爐煤氣柜承壓能力限制在≤8.15 kPa，焦?fàn)t煤氣柜承壓能力限制在≤6.5 kPa；110、220 t補燃鍋爐各1座。這樣的高、焦?fàn)t煤氣緩沖能力配置，在正常生產(chǎn)運行過程中，可以保證用戶的正常生產(chǎn)。但在生產(chǎn)異常、事故狀態(tài)下，緩沖作用明顯不足。按照濟鋼目前的生產(chǎn)運營水平，高爐煤氣發(fā)生量118萬m3/h，單座1 750 m3高爐休風(fēng)，高爐煤氣存在19萬m3/h供應(yīng)缺口。一旦高爐休風(fēng)，煤氣管網(wǎng)壓力很難保證，特別是在有高爐非計劃休風(fēng)等突發(fā)情況時，系統(tǒng)煤氣緊張，動態(tài)平衡調(diào)控難度更大。

2.3 煤氣放散量相對較高

長期以來，煤氣結(jié)構(gòu)一直存在緩沖能力不足、布局不合理等問題，煤氣放散損失相對較高。2014年高、焦?fàn)t煤氣放散率分別為1.47%、0.27%。特別是燃?xì)獍l(fā)電機組、熱軋產(chǎn)線、4 300產(chǎn)線等煤氣消耗大戶檢修期間，大量煤氣被迫放散。

3 優(yōu)化煤氣平衡的措施

1）由于煤氣的氣源、用戶的產(chǎn)供量的動態(tài)變化，需要隨時做出正確判斷。通過對煤氣平衡趨勢的預(yù)測，根據(jù)經(jīng)驗、靜態(tài)數(shù)據(jù)的分析，不斷對煤氣運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而抵消、修正、彌補、應(yīng)對各種煤氣平衡的動態(tài)變化。

2）優(yōu)化調(diào)整煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力，加強煤氣動態(tài)平衡調(diào)控力度。煤氣調(diào)度根據(jù)能源管控中心在線監(jiān)控數(shù)據(jù)，動態(tài)監(jiān)控高焦?fàn)t煤氣放散量、各加壓站出口煤氣流量和壓力、各混合站煤氣加壓機前煤氣壓力、末端煤氣用戶壓力等參數(shù)。在保證用戶正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整各區(qū)域間煤氣加壓機運行臺數(shù)、頻率等參數(shù)，及時調(diào)整煤氣管網(wǎng)壓力，以適應(yīng)軋鋼用戶因鋼種變化、熱涼料比例變化、短時停產(chǎn)消缺、計劃檢修等因素帶來的階段性影響。

3）優(yōu)化燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)的定修及運行模式，做到燃電機組檢修與煤氣供應(yīng)情況協(xié)調(diào)統(tǒng)一。充分發(fā)揮發(fā)電機組、鍋爐的緩沖能力，通過及時調(diào)整燃機、鍋爐負(fù)荷，消化系統(tǒng)中的富余煤氣，減少階段性煤氣放散，實現(xiàn)煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4）優(yōu)化煤氣柜的運行方式，通過1#、2#16.5萬m3高爐煤氣柜串聯(lián)，降低氣柜有效容積等措施，緩沖由于氣源和用戶檢修等原因造成的短時煤氣不平衡，減少因用戶非計劃檢修造成的短時沖擊。

5）在固化部分相對成熟的煤氣平衡措施的同時，加強與煉鐵廠調(diào)度和熱風(fēng)爐主控室人員的聯(lián)系溝通，在不影響生產(chǎn)的情況下，盡量錯時換爐，使高爐煤氣平穩(wěn)使用，減少高爐煤氣放散量。

6）根據(jù)煤氣系統(tǒng)供需格局的變化，及時做好用戶用氣分配和調(diào)整。7#焦?fàn)t改燒高爐煤氣，一小型產(chǎn)線加熱爐切換使用高焦混合煤氣，石灰爐改燒高、焦、轉(zhuǎn)混合煤氣，1#、2#120 m2燒結(jié)機改燒焦?fàn)t煤氣，2#1 750 m3高爐區(qū)域Φ1 400放散裝置點火系統(tǒng)改燒高、焦、轉(zhuǎn)混合煤氣。

7）以高爐正常生產(chǎn)風(fēng)量值為依據(jù)，建立高爐短期休風(fēng)期間的煤氣平衡點，積極應(yīng)對高爐短期休風(fēng)給煤氣系統(tǒng)帶來的影響。同時加強與煉鐵廠調(diào)度、高爐主控室的聯(lián)系溝通，及時掌握高爐的運行狀況，根據(jù)高爐風(fēng)量變化情況，及時做好相應(yīng)的調(diào)整工作。緊急情況下，及時協(xié)調(diào)高爐熱風(fēng)爐緩燒、減量等措施，配合氣柜緩沖穩(wěn)定壓力，為后續(xù)調(diào)整贏得時間。

8）根據(jù)2#、3#、4#煤氣混合加壓站二次管道串聯(lián)供氣的特點，以及軋鋼用戶用量的變化情況，實施遠(yuǎn)程并聯(lián)機經(jīng)濟性試驗，提高加壓機運行臺次合理性、經(jīng)濟性，消除控制系統(tǒng)耦合現(xiàn)象的發(fā)生。

9）實施軋鋼混合煤氣熱值定區(qū)間值輸送，穩(wěn)定用戶的混合煤氣熱值。2#、3#混合加壓站的混合煤氣熱值按（2 000±100）×4.186 8 kJ/m3，4#混合加壓站的混合煤氣熱值按（2 100±100）×4.186 8 kJ/m3，加壓后供軋鋼系統(tǒng)使用。通過實施混合站熱值定區(qū)間值輸送，混合煤氣熱值輸送平穩(wěn)，避免了熱值變化對煤氣平衡的影響，減少了煤氣階段性放散。

4 實施效果

通過優(yōu)化煤氣平衡管理實踐，高爐焦?fàn)t煤氣放散率分別由項目實施前的1.47%、0.27%降低為0.30%、0.16%。大幅度提高了濟鋼煤氣資源的利用水平，減少了由高爐焦?fàn)t煤氣放散所帶來的環(huán)境污染，改善了企業(yè)周邊大氣質(zhì)量，煤氣放散率降低帶來的經(jīng)濟效益達(dá)1 110萬元。

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1004-4620（2015）03-0073-02

2015-04-15

韓薈瑾，女，1964年生，1986年畢業(yè)于山東理工大學(xué)冶金機械專業(yè)。現(xiàn)為山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系教授，從事專業(yè)教學(xué)工作。