酒鋼高爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)運行現(xiàn)狀分析及優(yōu)化方案

(酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司能源中心動力分廠　甘肅　嘉峪關　735100)

一、現(xiàn)狀

酒鋼高爐煤氣管網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)設計布局理念，將現(xiàn)有7座高爐產(chǎn)出的煤氣通過管道聯(lián)通為一個系統(tǒng)，高爐煤氣系統(tǒng)設有煤氣放散塔2座，建有16.5萬立高爐煤氣柜一座，現(xiàn)主要用戶有選礦、中板、碳鋼、不銹鋼、焦化、一二高線、燃氣發(fā)電等，煤氣系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)設計增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過有效的煤氣平衡方式，降低高爐煤氣放散量，減少能源浪費，弱化了部分高爐休風期間對整個煤氣系統(tǒng)的影響，與此同時進一步凸顯出了煤氣主管道及附屬設施安全穩(wěn)定運行的重要性。

二、存在問題

酒鋼高爐煤氣管道運行年限較長，高爐煤氣經(jīng)除塵后煤氣含水量較高，雜質(zhì)多，煤氣主管道腐蝕嚴重，波紋補償器腐蝕泄漏，煤氣主管道大型閥門銹蝕卡瑟關不嚴等問題日益突出，后期運行過程中主要存在問題分析如下

1.11#、14#路高煤管道自投入運行至今已7年，由于工藝及生產(chǎn)原因，至今未曾停氣檢修，煤氣主管道長期在線運行，管道腐蝕可能導致煤氣大量泄漏，存在重大安全隱患。

2.煤氣主管網(wǎng)大型閥門卡瑟關不嚴致使盲板閥帶壓無法關閉，造成煤氣無法可靠切斷，影響系統(tǒng)檢修及應急處理。

3.煤氣主管網(wǎng)大型閥門運行工況及現(xiàn)場環(huán)境較差，維護保養(yǎng)困難，無法定期維護保養(yǎng)，不能定期開關試驗。

三、優(yōu)化方案

針對以上問題，對酒鋼現(xiàn)有高爐煤氣主管網(wǎng)系統(tǒng)進行分析，自7#高爐停爐以后，可以將煤氣主管網(wǎng)系統(tǒng)劃分為兩部分，200萬高爐煤氣系統(tǒng)，11#路高爐煤氣系統(tǒng)，此兩部分高煤系統(tǒng)由鐵三路DN2400管道及11#路DN2400管道串聯(lián)，若此兩路煤氣管道發(fā)生故障，必然影響整個系統(tǒng)運行，須考慮對現(xiàn)有煤氣主管網(wǎng)進行改造，弱化主管網(wǎng)部分閥門的作用，將高爐煤氣管網(wǎng)整個系統(tǒng)劃分兩個可以單獨運行的子系統(tǒng)，提高整個煤氣系統(tǒng)的安全性，從工藝上增強高爐煤氣系統(tǒng)整體應急處理能力，能夠將每個系統(tǒng)單獨停氣檢修，解決實際問題的同時達到最小限度影響集團公司生產(chǎn)的目的，煤氣主管道停氣具體優(yōu)化方案如下：

(一)煤氣主管網(wǎng)運行方式優(yōu)化改造

在14#路高煤管道上安裝DN2600插板閥1組，7#高爐停爐后關閉18#路DN2600液壓插板閥，關閉14#路新裝DN2600插板閥，將酒鋼高爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)分為可以單獨的兩個系統(tǒng)，即1#、2#高爐及其用戶組成11#路高煤系統(tǒng)，3#-6#高爐及其用戶組成200萬高煤系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)各用戶煤氣平衡如下

1.11#路高煤系統(tǒng)單獨運行煤氣平衡如下表：

煤氣產(chǎn)出發(fā)生量(m3/h)備注1×1800m3高爐2500001×1000m3高爐150100合計400100煤氣用戶用量(m3/h)備注1×1800m3高爐熱風爐850001×1000m3高爐熱風爐56400一高線30000二高線210004#燒結11000不銹鋼熱軋預熱爐48000100萬噸棒材26000中板3#爐30000一噴煤3500熱電一分廠摻燒40000熱力站摻燒100002×30MW燃氣發(fā)電(思安)34200一煤壓站5000合計400100放散0煤氣缺口0

由上述煤氣平衡表可以看出11#路高爐煤氣系統(tǒng)單獨運行煤氣量可以滿足用戶需求，若用量不足，可依次限制思安燃氣發(fā)電、熱電高煤摻燒量，遇用戶檢修停產(chǎn)，可通過增加思安燃氣發(fā)電煤氣用量來降低放散，運行過程中亦可通過16.5萬立高爐煤氣柜進行平衡，煤氣主管網(wǎng)壓力過高可通過11#路DN1000放散執(zhí)行點火放散，若遇高爐臨時休風則應立即打開18#路DN2600液壓插板閥，打開14#路新裝DN2600插板閥，提高煤氣系統(tǒng)的整體運行穩(wěn)定性。

2.200萬高爐煤氣系統(tǒng)單獨運行煤氣平衡如下表：

煤氣產(chǎn)出發(fā)生量(m3/h)備注4×450m3高爐306000合計306000煤氣用戶用量(m3/h)備注不銹鋼煉鋼6000不銹鋼熱軋加熱爐10000不銹鋼中厚板酸洗800400萬噸選廠41600選礦100000中板50003#4#焦爐05#、6#焦爐600005#焦爐用焦化小用戶40001#2#解凍庫14000冬季使用奧福04×450m3高爐106600碳鋼薄板廠煉鋼2000CSP2100碳鋼冷軋100003#解凍庫2100冬季使用4#解凍庫4100冬季使用2×8m2豎爐球團12000二噴煤1000合計381300放散0煤氣缺口75300

由煤氣平衡表可以看出，200萬高煤系統(tǒng)單獨運行時，煤氣缺口75300m3/h，夏季解凍庫停用期間，高爐煤氣仍然缺口55100m3/h，200萬高煤系統(tǒng)單獨運行必須限停部分用戶,夏季在5#6#焦爐定修期間,200萬高煤系統(tǒng)短時間內(nèi)能夠單獨運行,煤氣量滿足用戶用量,若煤氣主管網(wǎng)壓力較高可通過DN1400放散執(zhí)行點火放散,若遇高爐臨時休風則應及時打開14#路新裝DN2600插板閥,冬季若要使200萬高爐煤氣系統(tǒng)單獨運行，在5#6#焦爐定修期間，同時限停選礦4臺爐子，煤氣量能夠滿足用戶用量。

在14#路高煤管道上加裝DN2600插板閥，將煤氣系統(tǒng)劃分為兩個單獨子系統(tǒng)，通過合理的煤氣平衡方式，能夠實現(xiàn)兩個系統(tǒng)單獨停氣檢修，最小限度影響集團公司生產(chǎn)，解決14#路、11#路等高爐煤氣主管道無法停氣檢修的問題。

(二)煤氣系統(tǒng)閥門定期開關活動試驗

煤氣主管網(wǎng)閥門長期處于開位在線運行，由于運行工藝及集團公司生產(chǎn)要求限制，部分閥門多年未操作致使無法靈活開關，2017年8月份計劃對200萬高爐煤氣管道停氣配合4#高爐閥門檢修，但由于鐵三路高煤DN2400蝶閥關不嚴，致使停氣計劃取消，設備無法檢修，問題日益突出，建議在鐵三路高煤管道上增加DN2400插板閥1組，定期對閥門開關活動試驗，掌握設備運行狀態(tài)。

1.鐵三路高煤管道DN2400蝶閥定期活動試驗可行性分析

在工藝運行方式上，當鐵三路DN2400閥門關閉后，200萬區(qū)域富余高爐煤氣必須通過18#路→16#路→11#路輸送到14#路到達各用戶，6座高爐正常生產(chǎn)時，14#路及鋼1#路各煤氣用戶用量統(tǒng)計如下表：

煤氣用戶用戶用量(m3/h)備注不銹鋼煉鋼6000不銹鋼熱軋加熱爐10000不銹鋼中厚板酸洗800400萬噸選廠41600選礦100000中板50003#4#焦爐05#、6#焦爐60000焦化小用戶40001#2#解凍庫冬季使用一高線30000二高線21000不銹鋼熱軋預熱爐48000100萬噸棒材26000中板3#爐30000合計382400

根據(jù)統(tǒng)計表可知，當鐵三路高煤管道蝶閥關閉后，11#路DN2400高爐煤氣管道需通過382400m3/h的煤氣量，依據(jù)GB50028-2006燃氣管道設計規(guī)范中相關要求，DN2400煤氣管道選取氣體經(jīng)濟流速V=18m/s，計算11#路高煤管道能夠通過的小時流量：

Q=V*S=18×3.14×1.2×1.2×3600=292999.68 m3/h

2.分析結果

11#路高煤DN2400管道最大流量292999.68 m3/h，小于用戶總需求量382400m3/h，因此在6座高爐正常生產(chǎn)時，進行該閥門開關活動試驗不可行，必須采取措施限停部分用戶，亦可在高爐休風期間同步限停部分用戶，將14#路及鋼1#路用戶總用量限制在25萬m3/h以下，調(diào)整高爐煤氣DN1000、DN1400放散壓力設定值，在確保11#路高煤主管道能夠滿足用戶用量需求的情況下，可對鐵三路DN2400管道閥門進行開關試驗。

高爐煤氣系統(tǒng)主管網(wǎng)其他閥門可根據(jù)各單位設備年修定修時間，統(tǒng)籌安排對主管網(wǎng)系統(tǒng)大型閥門開關活動試驗。

四、結束語

1.通過在14#路高煤管道上安裝DN2600插板閥，在7#高爐停爐期間，將酒鋼高爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)分為可以單獨運行的兩個系統(tǒng)，提高整個煤氣系統(tǒng)的安全性，從工藝上增強高爐煤氣系統(tǒng)整體應急處理能力，解決部分管道無法停氣檢修的困難各子停氣檢修，將對集團公司生產(chǎn)影響降至最低，實際應用中做好煤氣平衡的同時還做好相關配套應急預案，研究DN1000放散及DN1400放散壓力設定值，在確保煤氣系統(tǒng)安全的前提下，將煤氣放散量降至最低，節(jié)約能源。

2.高爐煤氣系統(tǒng)主管網(wǎng)大型閥門應加強專業(yè)點檢維護，定期開關活動試驗，根據(jù)運行工藝現(xiàn)狀及各單位生產(chǎn)檢修時間要求，針對每個需要開關活動試驗的閥門制定詳細操作運行方案，并組織專業(yè)技術人員進行分析論證，制定應急預案，做好試驗工作，提高煤氣主管網(wǎng)閥門安全可靠性。

【參考文獻】

[1]GB50028-2006《燃氣管道設計規(guī)范》