寧鋼焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)優(yōu)化控制措施

宋永杰

（寧波鋼鐵有限公司能源環(huán)保部，浙江寧波 315000）

引言

寧鋼焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)包括2座曼型稀油干式焦?fàn)t煤氣柜（主廠區(qū)一座5萬m3，五豐塘一座5萬m3），主廠區(qū)3 臺焦?fàn)t加壓機(jī)（一用兩備），五豐塘2 臺焦?fàn)t加壓機(jī)（一用一備），焦?fàn)t煤氣用戶有熱軋加熱爐、煉鋼烘烤、石灰、燒結(jié)、熱力鍋爐、熱風(fēng)爐、余能電廠等。

1 焦?fàn)t氣柜控制優(yōu)化

寧波鋼鐵有2 座焦?fàn)t氣柜相距約5 km，一座靠近氣源側(cè)（焦化廠），另一座靠近用戶側(cè)，通過2座煤氣柜進(jìn)出口閥門開或關(guān)，來控制2 座焦?fàn)t煤氣柜的柜位。由于2座氣柜相距較遠(yuǎn)，且有壓差，運行切換時，會造成后續(xù)煤氣用戶壓力波動，同時閥門頻繁開關(guān)對閥門的壽命也有影響。

1.1 焦?fàn)t氣柜控制工藝優(yōu)化改造

利用2 座煤氣柜之間的加壓機(jī)來控制兩座氣柜的柜位。2 座焦?fàn)t氣柜進(jìn)出口閥門始終處于開的狀態(tài)，焦?fàn)t煤氣加壓機(jī)的機(jī)后壓力以保證用戶側(cè)焦?fàn)t煤氣柜及用戶的壓力為基準(zhǔn)，通過控制焦?fàn)t煤氣的輸送量，自由控制2 座焦?fàn)t煤氣柜的柜位。平時焦?fàn)t加壓機(jī)輸送量等于焦?fàn)t煤氣氣源的發(fā)生量，使氣源側(cè)焦?fàn)t氣柜柜位保持在穩(wěn)定或不變；當(dāng)用戶側(cè)焦?fàn)t煤氣柜隨著用戶的使用量變化升高或降低時，通過改變焦?fàn)t加壓機(jī)輸送量來滿足用戶側(cè)焦?fàn)t煤氣柜柜位和用戶的使用量。

1.2 優(yōu)化效果

2 座焦?fàn)t煤氣柜并網(wǎng)運行控制模式實施后，可根據(jù)生產(chǎn)情況自由調(diào)配2個焦?fàn)t氣柜的柜位，避免氣柜切換過程中的壓力不穩(wěn)定，保證用戶的壓力穩(wěn)定，同時也減輕了焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)的電流波動，保證焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)的順暢安全穩(wěn)定。

2 煤氣放散系統(tǒng)改造

寧鋼煤氣放散塔全部采用獨立的焦?fàn)t煤氣作為燃料氣源，鋪設(shè)有專門的點火伴燒管道閥門系統(tǒng)，煤氣放散系統(tǒng)中的常明燈平時一直燒著，浪費焦?fàn)t煤氣。2017年3月寧鋼引進(jìn)了直燃式煤氣放散自動點火伴燒系統(tǒng)，直接使用放散煤氣作為伴燒氣源，不再需要額外的點火伴燒燃料。

2.1 系統(tǒng)組成及工作原理

（1）直燃式煤氣放散自動點火裝置由點火伴燒器、火焰探測器、高壓發(fā)生調(diào)理器、高壓電纜及支撐組件、主控器和DCS系統(tǒng)組成。

（2）工作原理

煤氣放散塔放散閥打開，主控系統(tǒng)獲得啟動點火信號后，高壓發(fā)生調(diào)理器產(chǎn)生高壓電，送給高空點火伴燒器內(nèi)的電弧發(fā)生裝置，產(chǎn)生面狀電弧，首先點燃被引入伴燒器的放散煤氣，伴燒器燃燒后就可以進(jìn)一步點燃主放散管的煤氣。主控制系統(tǒng)根據(jù)放散塔頭部的火焰探測器獲得溫度信號判斷放散塔煤氣燃燒狀態(tài)，放散塔正常燃燒，電弧發(fā)生裝置停止發(fā)?。幻簹庖馔庀?，主控制系統(tǒng)再次給出啟動點火信號，直至系統(tǒng)確認(rèn)煤氣燃燒正常后，發(fā)出停止點火信號，高壓發(fā)生調(diào)理器停止工作。

2.2 改造效果

2017 年3 月份逐步對高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣燃燒放散管改造，由于新型直燃式點火伴燒系統(tǒng)直接使用放散煤氣作為伴燒氣源，不再需要額外的點火伴燒燃料，因節(jié)約焦?fàn)t煤氣，每年可產(chǎn)生100萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

3 焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

優(yōu)化焦?fàn)t煤氣調(diào)整的原則是在確保生產(chǎn)用戶正常穩(wěn)定生產(chǎn)，焦?fàn)t煤氣不放散基礎(chǔ)上，合理分配調(diào)節(jié)用戶焦?fàn)t煤氣使用量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.1 焦?fàn)t煤氣用戶分析

焦?fàn)t煤氣用戶中煉鋼烘烤、燒結(jié)、高爐爐前、熱風(fēng)爐為穩(wěn)定用戶，熱軋加熱爐為不穩(wěn)定用戶，余能電廠、熱力鍋爐和石灰是可調(diào)節(jié)用戶，三個可調(diào)節(jié)用戶中，余能電廠是余能利用用戶，調(diào)整量0～14000 m3/h，石灰是生產(chǎn)用戶，調(diào)整量4000～12000 m3/h（煤氣不足可用噴煤代替），熱力鍋爐以燒高爐煤氣為主，焦?fàn)t煤氣調(diào)整量3000～16000 m3/h。

3.2 焦?fàn)t煤氣平衡原則

根據(jù)焦?fàn)t煤氣用戶的分析，熱軋加熱爐是不穩(wěn)定用戶，焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)的平衡實際上是以熱軋加熱爐焦?fàn)t煤氣的使用量為基礎(chǔ)的一個動態(tài)平衡過程，根據(jù)熱軋加熱爐焦?fàn)t煤氣用量的情況，逐步調(diào)整可調(diào)節(jié)焦?fàn)t煤氣用戶的使用量，并發(fā)揮焦?fàn)t煤氣柜削峰填谷的作用確保焦?fàn)t煤氣不放散。

3.3 兩座焦?fàn)t氣柜柜位控制

表1 焦?fàn)t煤氣柜柜位運行范圍 m3

主廠區(qū)焦?fàn)t煤氣柜位25000～40000 m3，可用存儲空間15000 m3五豐塘焦?fàn)t煤氣柜位10000～40000 m3，可用存儲空間30000 m3。

3.4 優(yōu)化焦?fàn)t煤氣調(diào)整思路和依據(jù)的確立

通過焦?fàn)t煤氣用戶分析和焦?fàn)t煤氣平衡調(diào)整原則分析，我們確立了以下優(yōu)化調(diào)整原則和根據(jù)：

（1）焦?fàn)t煤氣主調(diào)節(jié)用戶余能電廠是余能利用用戶，它建有13.5 萬kW 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組一臺，用剩余的煤氣發(fā)電，由于公司富余煤氣量有限，機(jī)組平均發(fā)電負(fù)荷只有7.9 萬kW·h 左右，機(jī)組剩余負(fù)荷較多，有較大調(diào)整空間。

（2）目前國家電價執(zhí)行峰谷電價，高峰（8：00～11：00、13：00～19：00、21：00～22：00）0.869 元/kW·h，尖峰（19：00～21：00）1.042 元/kW·h，低谷（其余時段）0.409元/kW·h。

因此我們可以結(jié)合公司生產(chǎn)實際工況，在確保生產(chǎn)用戶正常穩(wěn)定生產(chǎn)、焦?fàn)t煤氣不放散的基礎(chǔ)上，通過減少機(jī)組低谷時段煤氣用量降低機(jī)組發(fā)電負(fù)荷，將剩余焦?fàn)t煤氣利用煤氣柜存儲起來，在高尖峰時段增加機(jī)組煤氣用量，增加高尖峰時段的發(fā)電量，可在機(jī)組煤氣使用總量不變的情況下利用電網(wǎng)峰谷電價差創(chuàng)造效益。

具體調(diào)整思路：22：00～次日08：00低谷時段動力調(diào)度根據(jù)煤氣使用情況逐步存儲煤氣，至08：00 將柜位存儲至高位，然后通知余能電廠增加焦?fàn)t煤氣使用量提高發(fā)電負(fù)荷（增加多少煤氣量參照高峰時段結(jié)束柜位能回到低位為宜），至11：00 高峰時段結(jié)束時柜位又降至低位，之后通知發(fā)電機(jī)組減少煤氣用量，至13：00 低谷時段結(jié)束時煤氣柜位又升至高位，然后13：00～19：00這個高峰時段保持柜位平穩(wěn)運行，至19：00 尖峰時段開始時通知發(fā)電機(jī)組增加煤氣用量提高發(fā)電負(fù)荷，至21：00 尖峰時段結(jié)束時將柜位降至低位，21：00～22：00 維持低柜位運行，22：00高峰時段結(jié)束后又開始存儲煤氣，以上為一個調(diào)整周期，接下來開始下一個周期的調(diào)整。

表2 實施前后月發(fā)電量及效益對比

通過上面的操作調(diào)整可以看出，整個過程利用了11：00～13：00、22：00～次日08：00兩個時間段存儲煤氣，用于在19：00～21：00 尖峰時段和08：00～11：00 高峰時段發(fā)電，其產(chǎn)生的效益等于這兩個時間段所儲存的煤氣所發(fā)的電在不同電價下產(chǎn)生的價格差。

3.5 效果

通過以上優(yōu)化焦?fàn)t煤氣調(diào)整，保證了焦?fàn)t煤氣零放散，在此基礎(chǔ)上提高了余能1#發(fā)電機(jī)組高、尖峰時段發(fā)電量，每年產(chǎn)生了190萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

通過對焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)優(yōu)化控制增強(qiáng)了焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)穩(wěn)定性，對煤氣放散系統(tǒng)改造和優(yōu)化焦?fàn)t煤氣調(diào)整產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，為公司節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。