貴冶低壓蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化

張 巍

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠低壓蒸汽系統(tǒng)來(lái)源現(xiàn)在主要以下幾個(gè)部分組成：閃速爐余熱鍋爐、轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐、電廠蒸汽、動(dòng)力車間低壓鍋爐房、硫酸余熱鍋爐等，其中閃速爐、轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽經(jīng)動(dòng)力車間透平發(fā)電機(jī)做功后降壓進(jìn)入低壓管網(wǎng)系統(tǒng)，低壓鍋爐房鍋爐主要作為備用。因全廠蒸汽管網(wǎng)內(nèi)的壓力受熔煉主工藝生產(chǎn)影響，波動(dòng)較大，當(dāng)熔煉主工藝低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，廠蒸汽管網(wǎng)［1］內(nèi)壓力降低，外購(gòu)電廠蒸汽滿足生產(chǎn)。

2 蒸汽管網(wǎng)簡(jiǎn)介

如圖1所示，全廠蒸汽的主要進(jìn)汽點(diǎn)主要由兩路組成。一路為熔煉車間閃速爐、轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐產(chǎn)生的余熱蒸汽，分為一、二系統(tǒng)。一系統(tǒng)余熱蒸汽首先進(jìn)入1#動(dòng)力中心汽輪發(fā)電機(jī)組［2］進(jìn)行發(fā)電降壓后進(jìn)入5#分汽包。5#分汽包蒸汽［3］一路供給一系統(tǒng)干燥機(jī)用汽，另外兩路通過(guò)調(diào)節(jié)閥分別向新材料、亞砷酸分汽包和界內(nèi)13KG管網(wǎng)供汽；5#分汽包為保證蒸汽干燥系統(tǒng)正常運(yùn)行，5#分汽包壓力需維持在1.4MPa以上，由向新材料及亞砷酸分汽包送氣調(diào)節(jié)閥控制，壓力高于1.4MPa時(shí)，調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，低時(shí)關(guān)閉。二系統(tǒng)余熱蒸汽首先進(jìn)入2#動(dòng)力中心汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電降壓后進(jìn)入7#分汽包蒸汽（壓力不低于1.45MPa），7#分汽包又通過(guò)兩路進(jìn)入全廠低壓蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)使用，一路供給二系統(tǒng)干燥機(jī)使用，剩余蒸汽通過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入6#分汽包，然后供二系統(tǒng)電解等用汽。

圖1 全廠蒸汽管網(wǎng)簡(jiǎn)圖

全廠低壓蒸汽的另一路為電廠蒸汽，通過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入4#分汽包，通過(guò)設(shè)定一系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，4#分汽包蒸汽分別進(jìn)入1#、2#分汽包；滿足一系統(tǒng)電解車間等用戶生產(chǎn)用汽。

為了保證蒸汽的充分利用，一、二系統(tǒng)蒸汽由聯(lián)通A、B管兩根聯(lián)通管進(jìn)行聯(lián)通，其中A管由6#分汽包與亞砷酸分汽包和界內(nèi)13KG管網(wǎng)系統(tǒng)連接，B管則直接接至低壓鍋爐房3#分汽包。

熔煉車間有機(jī)氨脫硫裝置為全廠重要環(huán)保設(shè)備，其再生時(shí)對(duì)蒸汽品質(zhì)要求很高，蒸汽量不足引起壓力波動(dòng)，嚴(yán)重影響再生效果，造成環(huán)保事故。在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的情況下，有機(jī)氨脫硫［6］裝置的運(yùn)行可靠與否，關(guān)系到工廠的命運(yùn)。為滿足其蒸汽使用，特在4#分汽包上單獨(dú)引出一支蒸汽管道供其使用，而且為滿足其要求，將電廠引入蒸汽壓力設(shè)定為0.8MPa。

3 存在的問(wèn)題

隨著氣溫的上升，全廠蒸汽用量逐漸減少，6#分汽包開(kāi)始出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥（設(shè)定壓力0.98MPa）動(dòng)作蒸汽排空的現(xiàn)象。通過(guò)這種現(xiàn)象分析，二系統(tǒng)蒸汽壓力上升導(dǎo)致放空閥動(dòng)作，說(shuō)明全廠低壓蒸汽產(chǎn)量已超出使用量，不應(yīng)再出現(xiàn)采購(gòu)電廠蒸汽以做補(bǔ)充。但實(shí)際運(yùn)行中2018年8月份，在6#分汽包放空閥動(dòng)作導(dǎo)致蒸汽排空的同時(shí)外購(gòu)電廠蒸汽量達(dá)到18333t，無(wú)形中生產(chǎn)成本大大提高。如何解決這種一邊蒸汽排空，一邊又支出成本大量采購(gòu)蒸汽的現(xiàn)象，成為生產(chǎn)用汽優(yōu)化的主要方向。

4 分析及優(yōu)化措施

4.1 蒸汽產(chǎn)量及用量分析

工廠主要蒸汽來(lái)源為熔煉車間、硫酸車間、傾動(dòng)爐車間余熱［4］鍋爐，其中主要由閃速爐、轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐產(chǎn)出受主工藝生產(chǎn)情況影響很大。轉(zhuǎn)爐為間歇性生產(chǎn)，當(dāng)雙系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐同時(shí)吹煉時(shí)，最高產(chǎn)汽量可達(dá)50t/h，當(dāng)其不吹煉時(shí)，則沒(méi)有蒸汽產(chǎn)生。如表1所示，轉(zhuǎn)爐蒸汽產(chǎn)量所占全廠蒸汽產(chǎn)量的比重很大，其間歇性生產(chǎn)對(duì)全廠蒸汽壓力造成很大波動(dòng)，蒸汽壓力的波動(dòng)又對(duì)要求蒸汽壓力穩(wěn)定性高的生產(chǎn)用戶造成重大的影響。

表1 蒸汽產(chǎn)出表

全廠和單位用汽情況如表2所示，用表中可以看成出，最大用汽量與最小用汽量相差很大，達(dá)到150t/h。一系統(tǒng)脫硫用汽及一、二系統(tǒng)蒸汽干燥用汽量較為穩(wěn)定，其它用汽單位用汽量波動(dòng)較大，如一系統(tǒng)電解最大用汽量達(dá)到50t/h，最小時(shí)用汽量為0t/h。用汽量的波動(dòng)客觀上加劇了低壓蒸汽壓力波動(dòng)。

表2 蒸汽消耗表

4.2 雙系統(tǒng)用汽情況分析

如表1、表2對(duì)比可見(jiàn)，一系統(tǒng)平均產(chǎn)汽量為72.5t/h，二系統(tǒng)平均產(chǎn)汽量為63.5t/h，雙系統(tǒng)間蒸汽產(chǎn)量差別并不大，但一系統(tǒng)平均蒸汽消耗量為100.8t/h，二系統(tǒng)平均蒸汽消耗量只有26.75t/h。產(chǎn)汽量與用汽量的巨大差額，勢(shì)必造成雙系統(tǒng)蒸汽壓力的不平衡。

如圖1所示，一、二系統(tǒng)間設(shè)有兩根聯(lián)通管道，下面分別對(duì)兩根聯(lián)通管的情況進(jìn)行分析：

聯(lián)通A管由6#分汽包與亞砷酸分汽包和新材料分汽包相連接，而一系統(tǒng)5#分汽包也在向亞砷酸和新材料分汽供汽，為滿足一系統(tǒng)蒸汽干燥用汽，5#分汽包壓力保持在1.4MPa左右，而6#分汽包壓力達(dá)到0.98MPa放空閥則開(kāi)始動(dòng)作，所以在一般情況下，聯(lián)通A管因壓力差原因，向一系統(tǒng)亞砷酸分汽包和新材料分汽包供汽受到很大影響。

聯(lián)通B管由6#分汽包與鍋爐房3#分汽包連接，3#分汽包與電廠蒸汽通過(guò)1#、2#分汽包相連。上文曾提到為熔煉車間有機(jī)氨脫硫再生用蒸汽壓力，電廠蒸汽壓力低于0.8MPa則向廠內(nèi)供汽，所以，3#分汽包正常保持壓力在0.8MPa左右。而聯(lián)通B管總長(zhǎng)度達(dá)到1830m，彎頭很多，壓力損失較大。綜上所述聯(lián)通B管向一系統(tǒng)供汽同樣受到很大影響。

4.3 低壓蒸汽用戶情況分析

廠里主要低壓蒸汽［5］用戶所需要的壓力等級(jí)并不相同，其分布及壓力要求如表3所示，主要可分為三個(gè)等級(jí)，其中一、二系統(tǒng)干燥機(jī)所用蒸汽壓力等級(jí)最高為1.2～1.4MPa，冬季、夏季沒(méi)有影響；熔煉脫硫及制氧車間用汽壓力為0.8～0.9MPa，也不受季節(jié)變化影響；電解車間及新材料車間因受生產(chǎn)工藝影響，冬季與夏季用汽變化很大，冬季時(shí)要求為0.8～0.9MPa，夏季則降為0.5～0.6MPa。冬季時(shí)，除干燥機(jī)外各車間用汽要求壓力等級(jí)相當(dāng)，而夏季時(shí)，主要用汽單位之一電解車間，所需蒸汽壓力下降較大，但為了滿足高壓力用戶的要求，全廠低壓蒸汽管網(wǎng)仍需保持在0.8MPa以上。這也是造成6#分汽包放空閥動(dòng)作導(dǎo)致大量蒸汽排空，而仍要大量采購(gòu)電廠蒸汽在原因之一。

表3 用戶分配表

4.4 優(yōu)化方案分析

綜合上述分析可以看出，蒸汽產(chǎn)量的間歇性造成壓力產(chǎn)生極大的波動(dòng)，而雙系統(tǒng)用汽量的不平衡及各用汽單位所需蒸汽壓力等級(jí)及季節(jié)性偏差，是造成位于二系統(tǒng)的6#分汽包因壓力高放空閥頻繁動(dòng)作，而位于一系統(tǒng)的電廠蒸汽還在采購(gòu)的主要原因。

如圖2所示，在5#分汽包出口接一根DN250管道至一系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)，脫硫所需要蒸汽直接由5#分汽包提供，壓力較4#分汽包壓力更高且穩(wěn)定，蒸汽品質(zhì)能夠得到更好的保證，同時(shí)，由于增加一路汽源，用汽安全性得到了保障，避免因蒸汽導(dǎo)致環(huán)保事故的發(fā)生。

圖2 優(yōu)化后簡(jiǎn)圖

脫硫用汽滿足后，因制氧車間用汽目前主要連接在聯(lián)通A管上，不受電廠引入蒸汽影響，夏季可根據(jù)電解車間用汽要求，將電廠引入蒸汽壓力下調(diào)到0.6MPa，大大減少低壓蒸汽的采購(gòu)量，降低生產(chǎn)成本。3#分汽包壓力降低后，與6#分汽包壓力差變大，聯(lián)通B管能更好的將二系統(tǒng)產(chǎn)生的多余蒸汽向一系統(tǒng)補(bǔ)充。同時(shí)，由于5#分汽包蒸汽部分被熔煉車間脫硫使用，客觀上造成亞砷酸和新材料分汽包壓力降低，聯(lián)通A管流動(dòng)性得到改善。雙系統(tǒng)蒸汽壓力更加趨于平衡。避免6#分汽包在夏季時(shí)放空閥頻繁動(dòng)作，杜絕蒸汽的浪費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)優(yōu)化后，一系統(tǒng)熔煉車間脫硫用蒸汽多增加一路備用管道，用汽安全性得到了有效保障，沒(méi)有再次出現(xiàn)過(guò)因蒸汽壓力低問(wèn)題引起的脫硫效果下降情況。二系統(tǒng)低壓蒸汽排空現(xiàn)象大大減少后，2019年8月份外購(gòu)蒸汽量只有7347t，較比上一年度的18333t，減少10986t。按采購(gòu)蒸汽價(jià)格175元/t計(jì)算，每個(gè)月約節(jié)約成本192萬(wàn)元，按三個(gè)月高溫季節(jié)計(jì)算，每年約能節(jié)約成本576萬(wàn)元，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。