李紅飛

（昆明鋼鐵集團動力能源分公司， 云南 安寧 650302）

生產(chǎn)實踐·應(yīng)用技術(shù)

昆鋼本部高爐煤氣系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究與應(yīng)用

李紅飛

（昆明鋼鐵集團動力能源分公司， 云南 安寧 650302）

針對昆鋼本部高爐煤氣系統(tǒng)運行中放散率高、煤氣柜不能充分發(fā)揮作用的問題，制定了具體的系統(tǒng)優(yōu)化方案，實施后取得了良好的經(jīng)濟效益。

高爐煤氣 系統(tǒng)優(yōu)化 放散率 煤氣柜

高爐煤氣系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源系統(tǒng)，是由高爐煤氣產(chǎn)生源、煤氣輸送管道、煤氣用戶、煤氣儲存設(shè)備、剩余煤氣燃燒放散設(shè)備組成。鋼鐵企業(yè)作為能耗大戶，二次能源的回收利用率高低，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)成本，而高爐熱風(fēng)爐工藝切換使煤氣系統(tǒng)壓力大幅度波動，影響煤氣管網(wǎng)安全運行。因此對高爐煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)進行優(yōu)化，合理調(diào)配高爐煤氣用戶，充分發(fā)揮煤氣柜作用，減少煤氣放散，是鋼鐵企業(yè)進行降本增效、節(jié)能減排的重要對象。

1 設(shè)備及工藝系統(tǒng)簡介

昆明鋼鐵集團動力能源分公司（全文簡稱昆鋼）本部共有4座高爐，其中2座為400 m3，1座1 000 m3和1座2 000 m3，3座放散塔，1座15萬m3曼式高爐煤氣柜，DN500～DN2600不同管徑的高爐煤氣管道約28 km。由于高爐煤氣用戶的不斷增多，對壓力需求的不同，高爐煤氣系統(tǒng)壓力從原設(shè)計初期的8 kPa，提高至現(xiàn)在的12 kPa運行。主要高爐煤氣用戶有高爐熱風(fēng)爐、棒材、熱軋、高線、盤圓、650、燒結(jié)、球團、75 t鍋爐等，煤氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 高爐煤氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2 工藝分析

2.1 高爐煤氣放散率高

為確保高爐煤氣管網(wǎng)安全運行，昆鋼本部3座放散塔均設(shè)定了12 kPa的自動放散，由于煉鐵熱風(fēng)爐在生產(chǎn)過程中，需進行換爐操作，約間隔40～50 min換爐操作一次，每次約10 min，換爐時不使用煤氣，導(dǎo)致高爐煤氣系統(tǒng)壓力增高，超過放散壓力。盡管有發(fā)電機組使用富余煤氣，但10 min之內(nèi)無法對發(fā)電機負荷進行調(diào)整，因此造成短時的煤氣放散，無端浪費了能源。2014年，昆鋼本部高爐煤氣放散見表1。

表1 2014年各月高爐煤氣放散情況統(tǒng)計表

2.2 15萬m3高爐煤氣柜不能充分發(fā)揮作用

15萬m3高爐煤氣柜設(shè)計壓力為8 kPa，1998年底投入使用，聯(lián)網(wǎng)運行，主要供第二混合煤氣加壓站，1套75 t鍋爐用戶，煤氣用量約7萬m3/h。2007 年3月、4月高爐由濕法除塵改為干法除塵，干煤氣進入15萬m3高爐煤氣柜入口總管，煤氣溫度達到了55～70℃，高溫煤氣進入氣柜后危及氣柜安全，因此，氣柜處于脫網(wǎng)儲氣運行。另外，原設(shè)計氣柜未配置進口調(diào)節(jié)閥，在軋鋼混合煤氣用戶相繼改用高爐煤氣后，氣柜輸出量小，聯(lián)網(wǎng)運行的話，因進口無調(diào)節(jié)閥難以控制。因此，氣柜經(jīng)常處于脫網(wǎng)狀態(tài)，這種運行方式不能很好地發(fā)揮煤氣柜的緩沖作用，只起到儲存煤氣保安作用。

2.3 650煤氣用戶管道輸送量不足

從圖1可以看出，650車間煤氣用戶與二加壓混合煤氣用戶、熱力75 t鍋爐1號爐煤氣用戶均由15萬m3高爐煤氣柜DN1200進出口連通管進入DN1400主干管分配供到各用戶。650車間正常用氣量4.5萬m3/h，當(dāng)開軋大方坯時用氣量增大至6萬m3/h，DN1200管道最大輸送量約5萬m3/h，因此形成瓶頸，不能滿足650車間用量和壓力需求，也不能滿足熱力75 t1號鍋爐需求。

3 改造方案

針對15萬m3高爐煤氣柜長期處于脫網(wǎng)運行情況，采取15萬m3高爐煤氣柜與75 t 1號鍋爐單獨聯(lián)合運行，將650車間和二加壓混合煤氣用戶與15 萬m3高爐煤氣柜分割開，另搭接一段DN1400的煤氣管道從系統(tǒng)管網(wǎng)供氣。15萬m3高爐煤氣柜投入在線運行，控制柜容在6～9萬m3，當(dāng)熱風(fēng)爐換爐操作時，約4.5萬m3的富余煤氣能在短時間內(nèi)進入柜內(nèi)，通過調(diào)整75 t 1號鍋爐的煤氣用量，消耗換爐操作時儲存的富余煤氣量，從而解決發(fā)電機組短時間無法調(diào)整負荷問題，同時增加了發(fā)電量，減少煤氣放散；650車間和二加壓混合煤氣用戶從煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)搭接后，壓力提升至10～12 kPa，DN1400的煤氣管道輸送量約6.5萬m3/h，能滿足用戶用量需求。通過對系統(tǒng)管網(wǎng)存在的問題分析，提出改造方案并研究論證后，進行了具體的改造，實施步驟如下：

1）首先在15萬m3高爐煤氣柜進口管上加裝一只DN1600的氣動快切閥，正常運行時閥門處于常開狀態(tài)，當(dāng)柜位超過13.5萬m3時，快切閥自動連鎖關(guān)閉。

2）在15萬m3高爐煤氣柜出口DN1400管道上新建一根DN800管道與原DN800管道并列向75 t 1號鍋爐供氣，并在搭頭處后端DN1400管道上加裝堵板與后端用戶分開，從而實現(xiàn)15萬m3高爐煤氣柜與75 t 1號鍋爐單獨聯(lián)合運行的目的，以及滿足1號鍋爐供氣量需求。

3）從就近DN2200的高爐煤氣系統(tǒng)主管道上搭接一段DN1400管道，與加裝堵板后的DN1400管道連接，用系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)的煤氣向650車間和二加壓煤氣用戶供氣。為確保在施工時不影響其他煤氣用戶正常使用煤氣，DN1400管道搭頭時采用帶氣開孔作業(yè)。改造后的工藝圖見圖2

圖2 改造后工藝圖

4 實施效果

昆鋼本部高爐煤氣系統(tǒng)優(yōu)化改造從2014年12月開始實施，于2015年1月完成，經(jīng)過一年的運行觀察，達到了預(yù)期的效果，高爐煤氣放散量與改造前一年相比大幅下降，2015年煤氣放散情況見表2。

從表2與表1對比可看出，煤氣放散率從項目實施前的1.97%降至0.61%，累計減少高爐煤氣放散量7 569.8萬m3，折合標煤8 651 t，合計節(jié)約外購煤資金692萬元，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益。

另外，該項目實施后，15萬m3高爐煤氣柜聯(lián)網(wǎng)在線運行，不僅滿足了熱風(fēng)爐、650車間、75 t鍋爐等較大煤氣用戶的安全供氣，實現(xiàn)能源平衡，而且避免了系統(tǒng)壓力波動造成煤氣脫水器水封擊穿、煤氣大量泄漏的安全隱患。

表2 2015年各月高爐煤氣放散情況統(tǒng)計表

5 結(jié)語

在鋼鐵行業(yè)中，煤氣發(fā)生源和煤氣用戶隨著生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整不斷變化，在不同的生產(chǎn)情況下，根據(jù)煤氣的產(chǎn)出和實際消耗狀況，有針對性的建立煤氣系統(tǒng)優(yōu)化方案，才能取得更好的效果。

（編輯：苗運平）

Research and Application of Blast Furnace Gas System Optimization Technology in Kunming Iron and Steel Company

LI Hongfei
（Power Energy Branch Company of Kunming Iron&Steel Group,Anning Yunnan 650302）

In view of the high rate of dissipation in operation of blast-furnace gas system in Kunming Iron and Steel Company,and unefficient gas cabinet,a specific system optimization program is developed,which has a good economic benefits after the implementation.

blast furnace gas,system optimization,dispersion rate,gas cabinet

TP183

A

1672-1152（2017）03-0111-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.45

2017-03-03

李紅飛（1990—），男，2012年畢業(yè)于昆明理工大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事燃氣專業(yè)技術(shù)工作。