寧鋼焦爐煤氣系統(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

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

1 焦爐氣柜控制優(yōu)化

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

1.1 焦爐氣柜控制工藝優(yōu)化改造

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

1.2 優(yōu)化效果

2 座焦爐煤氣柜并網運行控制模式實施后，可根據生產情況自由調配2個焦爐氣柜的柜位，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機的電流波動，保證焦爐煤氣系統(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爐煤氣作為燃料氣源，鋪設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，浪費焦爐煤氣。2017年3月寧鋼引進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)生調理器產生高壓電，送給高空點火伴燒器內的電弧發(fā)生裝置，產生面狀電弧，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一步點燃主放散管的煤氣。主控制系統(tǒng)根據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)??；煤氣意外熄滅，主控制系統(tǒng)再次給出啟動點火信號，直至系統(tǒng)確認煤氣燃燒正常后，發(fā)出停止點火信號，高壓發(fā)生調理器停止工作。

2.2 改造效果

2017 年3 月份逐步對高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐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)約焦爐煤氣，每年可產生100萬元的經濟效益。

3 焦爐煤氣系統(tǒng)優(yōu)化調整

優(yōu)化焦爐煤氣調整的原則是在確保生產用戶正常穩(wěn)定生產，焦爐煤氣不放散基礎上，合理分配調節(jié)用戶焦爐煤氣使用量，達到經濟效益最大化。

3.1 焦爐煤氣用戶分析

焦爐煤氣用戶中煉鋼烘烤、燒結、高爐爐前、熱風爐為穩(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節(jié)用戶，三個可調節(jié)用戶中，余能電廠是余能利用用戶，調整量0～14000 m3/h，石灰是生產用戶，調整量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，焦爐煤氣調整量3000～16000 m3/h。

3.2 焦爐煤氣平衡原則

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

3.3 兩座焦爐氣柜柜位控制

表1 焦爐煤氣柜柜位運行范圍 m3

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

3.4 優(yōu)化焦爐煤氣調整思路和依據的確立

通過焦爐煤氣用戶分析和焦爐煤氣平衡調整原則分析，我們確立了以下優(yōu)化調整原則和根據：

（1）焦爐煤氣主調節(jié)用戶余能電廠是余能利用用戶，它建有13.5 萬kW 燃氣發(fā)電機組一臺，用剩余的煤氣發(fā)電，由于公司富余煤氣量有限，機組平均發(fā)電負荷只有7.9 萬kW·h 左右，機組剩余負荷較多，有較大調整空間。

（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。

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

具體調整思路：22：00～次日08：00低谷時段動力調度根據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爐煤氣使用量提高發(fā)電負荷（增加多少煤氣量參照高峰時段結束柜位能回到低位為宜），至11：00 高峰時段結束時柜位又降至低位，之后通知發(fā)電機組減少煤氣用量，至13：00 低谷時段結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)電機組增加煤氣用量提高發(fā)電負荷，至21：00 尖峰時段結束時將柜位降至低位，21：00～22：00 維持低柜位運行，22：00高峰時段結束后又開始存儲煤氣，以上為一個調整周期，接下來開始下一個周期的調整。

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生的價格差。

3.5 效果

通過以上優(yōu)化焦爐煤氣調整，保證了焦爐煤氣零放散，在此基礎上提高了余能1#發(fā)電機組高、尖峰時段發(fā)電量，每年產生了190萬元的經濟效益。

4 結語

通過對焦爐煤氣系統(tǒng)優(yōu)化控制增強了焦爐煤氣系統(tǒng)穩(wěn)定性，對煤氣放散系統(tǒng)改造和優(yōu)化焦爐煤氣調整產生了較大的經濟效益，為公司節(jié)能降耗做出了貢獻。