大數(shù)據(jù)分析對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收輸配環(huán)節(jié)的影響

叢占柱

1.前言

大數(shù)據(jù)時(shí)代的工業(yè)企業(yè)可以利用信息化的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，更加高效、準(zhǔn)確、精細(xì)分析工業(yè)生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中各因素影響，進(jìn)而及時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。轉(zhuǎn)爐煤氣回收占整個(gè)轉(zhuǎn)爐工序能源回收部分的80%-90%，是降低工序能耗、實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)也成為各大鋼鐵企業(yè)對(duì)標(biāo)挖潛、降低能耗的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為進(jìn)一步挖掘潛力，近年來本鋼利用大數(shù)據(jù)精細(xì)挖掘影響因素，精準(zhǔn)實(shí)施應(yīng)對(duì)措施，不斷提升能源利用水平，一直處于行業(yè)領(lǐng)先的地位。

2.大數(shù)據(jù)采集與分析

2.1數(shù)據(jù)采集依據(jù)

本鋼板材公司直接負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝操作的分別是板材煉鋼廠和板材能源總廠。板材煉鋼廠的生產(chǎn)工藝決定了轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生量、回收節(jié)奏以及煤氣質(zhì)量（組份和熱值）。板材能源總廠負(fù)責(zé)對(duì)煉鋼廠產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行接收、儲(chǔ)存、精除塵、加壓以及配出。要達(dá)到能源充分利用最理想狀態(tài)，就要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供平衡。但是由于轉(zhuǎn)爐煤氣屬間歇性回收、連續(xù)性配出，因此，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用指標(biāo)，要從煤氣發(fā)生量、生產(chǎn)節(jié)奏、氣柜容量、煤氣平衡等方面進(jìn)行分析。

轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量主要由轉(zhuǎn)爐空氣吸入系數(shù)、轉(zhuǎn)爐及其煤氣回收設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、煤氣回收限制條件、原料質(zhì)量以及供氧強(qiáng)度等多方面因素決定，并以受煉鋼工藝環(huán)節(jié)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)的影響。煤氣輸配狀況受轉(zhuǎn)爐煤氣接收爐數(shù)、單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)、煤氣柜系統(tǒng)、煤氣加壓站系統(tǒng)等因素影響。根據(jù)上述原理，可利用大數(shù)據(jù)手段。對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收過程中的爐數(shù)、單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)、煉鋼節(jié)奏趨勢(shì)等與當(dāng)日轉(zhuǎn)爐煤氣回收相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2轉(zhuǎn)爐煤氣回收日信息采集

通過大數(shù)據(jù)信息采集可形成每日單臺(tái)爐接受時(shí)間、回收爐數(shù)、單爐回收時(shí)長(zhǎng)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)通過信息化手段，可進(jìn)一步做出回收節(jié)奏趨勢(shì)圖，可精確到任意時(shí)間范圍內(nèi)。見圖1。

圖1 大數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收日信息采集

2.3對(duì)單臺(tái)爐回收時(shí)長(zhǎng)與轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)對(duì)比分析

利用大數(shù)據(jù)可進(jìn)行單臺(tái)爐回收時(shí)長(zhǎng)與轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)對(duì)比分析，數(shù)據(jù)可精細(xì)到回收爐數(shù)，單臺(tái)爐回收時(shí)長(zhǎng)精確到秒。

2.4趨勢(shì)對(duì)比

上述數(shù)據(jù)可以隨機(jī)抽取。轉(zhuǎn)爐煤氣回收爐數(shù)與煤氣回收完成指標(biāo)趨勢(shì)見圖2，單臺(tái)爐平均煤氣回收時(shí)長(zhǎng)與煤氣回收完成指標(biāo)趨勢(shì)見圖3，數(shù)據(jù)可跨年度隨機(jī)抽取。

圖3 單臺(tái)爐平均煤氣回收時(shí)長(zhǎng)與煤氣回收完成指標(biāo)趨勢(shì)圖

圖2表明，轉(zhuǎn)爐煤氣當(dāng)日完成指標(biāo)并不隨轉(zhuǎn)爐煤氣的回收爐數(shù)的趨勢(shì)發(fā)生變化。因此轉(zhuǎn)爐煤氣回收的完成指標(biāo)與轉(zhuǎn)爐煤氣的回收爐數(shù)關(guān)系不大。該趨勢(shì)同樣驗(yàn)證了轉(zhuǎn)爐煤氣的回收指標(biāo)為噸鋼回收指標(biāo)，與鋼產(chǎn)量無關(guān)。

圖2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收爐數(shù)與煤氣回收完成指標(biāo)趨勢(shì)圖

圖3表明，轉(zhuǎn)爐煤氣當(dāng)日完成指標(biāo)與轉(zhuǎn)爐煤氣單臺(tái)爐平均煤氣回收時(shí)長(zhǎng)呈同趨勢(shì)變化。由此可知，單臺(tái)爐煤氣的回收時(shí)長(zhǎng)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)起決定性作用。因此，影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)的決定性因素即為單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)。同樣，可以進(jìn)一步分析出影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收的具體原因。

3.影響單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)的因素分析

3.1數(shù)據(jù)因素分析

為進(jìn)一步分析單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)的影響因素，利用大數(shù)據(jù)對(duì)所有導(dǎo)致單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)少于10分鐘的影響因素做了記錄。經(jīng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，影響單臺(tái)爐煤氣回收時(shí)長(zhǎng)的原因主要有兩方面：第一是煉鋼廠來源煤氣時(shí)長(zhǎng)縮短；第二是能源總廠第三加壓 站因罐位高被迫提前停收煤氣。其中某四個(gè)月時(shí)段，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析其中第一因素（煉鋼廠來源煤氣少）占比86%，第二因素（第三加壓站因罐位高被迫提前停收煤氣）占比14%。

3.2煉鋼廠來源煤氣少因素分析

轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量主要由轉(zhuǎn)爐空氣吸入系數(shù)、轉(zhuǎn)爐及其煤氣回收設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、煤氣回收限制條件、原料質(zhì)量以及供氧強(qiáng)度等多方面因素影響。該環(huán)節(jié)屬煉鋼工藝環(huán)節(jié)，其實(shí)質(zhì)性原因不屬煤氣輸配環(huán)節(jié)，該文不做贅述。

3.3罐位高被迫提前停收煤氣因素分析

轉(zhuǎn)爐煤氣屬間歇性回收、連續(xù)性配出，第三加壓站的主要工藝環(huán)節(jié)為將來源煤氣回收至煤氣柜內(nèi)儲(chǔ)存，再從煤氣柜進(jìn)入到電除塵進(jìn)行精除塵，然后進(jìn)入加壓站系統(tǒng)升壓配送至管網(wǎng)直至用戶。第三加壓站擁有威金斯煤氣柜兩座，其公稱容量均為8萬m3，為了保證氣柜安全運(yùn)行，國(guó)內(nèi)同行業(yè)一般將氣柜保持在3-7萬m3。為了能夠提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收，板材能源總廠將氣柜最大容許運(yùn)行容量從71500m3提升至73500m3，盡管如此，在個(gè)別時(shí)段由于煉鋼廠集中來煤氣，導(dǎo)致氣柜容量達(dá)到73500m3最大容許容量被迫拒收。

通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)可清楚看到轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)奏，發(fā)現(xiàn)煉鋼轉(zhuǎn)爐最長(zhǎng)時(shí)段近兩個(gè)小時(shí)不來一爐煤氣，最集中階段半小時(shí)內(nèi)來四爐煤氣，煉鋼節(jié)奏的不均衡造成氣柜氣量忽高忽低，不僅影響煤氣回收，同時(shí)也嚴(yán)重危害氣柜和加壓站的安全和使用壽命。可見轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)奏是否均衡也是影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收的一項(xiàng)重要因素。

4.改進(jìn)措施及建議

綜上所述，大數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣回收的因素分析具有高效、準(zhǔn)確、精細(xì)等特點(diǎn)，通過因素分析，可以精準(zhǔn)的指揮生產(chǎn)，提升煤氣回收利用水平。從大數(shù)據(jù)分析可以得出，轉(zhuǎn)爐煤氣屬間歇性回收、連續(xù)性配出，煤氣的回收量根本上取決于煤氣發(fā)生量。轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量主要受轉(zhuǎn)爐空氣吸入系數(shù)、轉(zhuǎn)爐及其煤氣回收設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、煤氣回收限制條件、原料質(zhì)量以及供氧強(qiáng)度等多方面因素影響。管理因素在轉(zhuǎn)爐煤氣回收中也同樣重要，在轉(zhuǎn)爐煤氣回收環(huán)節(jié)中要做到“三勤”即勤觀察、勤聯(lián)系、勤回收，做到應(yīng)收盡收。煉鋼節(jié)奏不均衡不僅使得轉(zhuǎn)爐煤氣回收指標(biāo)受損，而且嚴(yán)重危害了氣柜和加壓站系統(tǒng)的安全運(yùn)行和使用壽命，還嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)的煤氣平衡，因此也要改進(jìn)煉鋼的生產(chǎn)節(jié)奏。根據(jù)大數(shù)據(jù)對(duì)煤氣輸配環(huán)節(jié)的因素分析，可從下列方向改進(jìn)，進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)爐煤氣回收水平：

（1）從轉(zhuǎn)爐空氣吸入系數(shù)、轉(zhuǎn)爐及其煤氣回收設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、煤氣回收限制條件、原料質(zhì)量以及供氧強(qiáng)度等多方面因素進(jìn)行攻關(guān)，從根本上提升轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生量。

（2）控制好轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)奏，不僅可提升轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，更重要是保護(hù)整個(gè)產(chǎn)線的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）鑒于同行業(yè)發(fā)展水平不斷提高以及煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快，本鋼現(xiàn)有兩座8萬m3威金斯煤氣柜已經(jīng)不能滿足未來生產(chǎn)需求，需重新設(shè)計(jì)選擇適當(dāng)柜容的氣柜來滿足未來發(fā)展需求。

（4）在煤氣回收和輸配環(huán)節(jié)執(zhí)行“三勤”制度，并適當(dāng)調(diào)整煤氣柜柜容上下限，將轉(zhuǎn)爐煤氣柜的下限調(diào)至23500m3，將煤氣柜的平均柜容控制在48000m3以下。如果在回收過程中柜容高于此標(biāo)準(zhǔn)，則聯(lián)系用戶增加配出量，使柜容保持在合理的范圍之內(nèi)。

（5）利用能源中心平臺(tái)及時(shí)掌握信息動(dòng)態(tài)，在轉(zhuǎn)爐煤氣柜將失去調(diào)節(jié)能力，即轉(zhuǎn)爐煤氣配出壓力低于8000Pa或高于10000Pa時(shí)，能源中心調(diào)度要及時(shí)平衡好煤氣配出量。

5.結(jié)語

轉(zhuǎn)爐煤氣回收在煤氣輸配環(huán)節(jié)中受多種因素影響，通過大數(shù)據(jù)分析對(duì)比可將影響因素對(duì)比分類。根據(jù)影響因素的比重，采取相應(yīng)的措施，轉(zhuǎn)爐煤氣回收水平得到提升，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)分析是精準(zhǔn)的。

參考文獻(xiàn)略