降低加熱爐噸鋼煤氣消耗的實(shí)踐

侯衛(wèi)軍,陳飚,萬純杰,蔣玉華,楊萬濟(jì)

(濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司,山東濟(jì)南250101)

2008年,濟(jì)鋼的用電形勢(shì)非常嚴(yán)峻,為保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行,要求鋼廠的煤氣發(fā)電自供電量達(dá)到20億kWh,發(fā)電用煤氣的增加導(dǎo)致鋼廠生產(chǎn)用煤氣的緊張.為此決定對(duì)煤氣加熱爐進(jìn)行攻關(guān),目的是提高煤氣利用效率,降低噸鋼煤氣消耗,保證發(fā)電用的煤氣量。攻關(guān)首先利用C&E矩陣方法及FMEA判定法分析了影響加熱爐噸鋼煤氣消耗的因素,然后根據(jù)分析結(jié)果作出了改進(jìn)方案,項(xiàng)目實(shí)施后,節(jié)能效果非常明顯。

1 影響加熱爐煤氣消耗的主要因素的確定

通過對(duì)2008年1月到7月加熱爐的煤氣消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)煤氣消耗存在一定的波動(dòng),7個(gè)月的噸鋼煤氣消耗平均70.4 m3/t,但是連續(xù)三個(gè)月最好水平為67.52m3/t,表明降低加熱爐的煤氣消耗有一定的挖掘潛力。鋼環(huán)加熱工序的宏觀流程圖參見圖1。

(1)影響因素的C&E矩陣分析 經(jīng)初步分析表明,影響加熱爐噸鋼煤氣消耗的因素有26個(gè);通過C&E矩陣的分析,找出了14個(gè)合計(jì)分?jǐn)?shù)最高的關(guān)鍵且可控影響因素,參見表1。表1給出了各輸出變量對(duì)大Y的影響權(quán)重(10和3),各過程輸入X對(duì)各輸出變量的影響權(quán)重,賦以0(不相關(guān))、1(只有輕微影響)、3(有一定影響)和9分(有顯著影響)。14個(gè)關(guān)鍵可控影響因素中,鋼坯加熱占11個(gè)(班別、班次、煤氣熱值、煤氣流量、空燃比、燒嘴性能、加熱時(shí)間、爐壓、溫度制度、煙道溫度和爐況、);鋼坯出爐占3個(gè)(出爐溫度、待軋時(shí)間和待熱時(shí)間)。

圖1 加熱工序宏觀流程圖

(2)對(duì)14個(gè)合計(jì)分?jǐn)?shù)最高的關(guān)鍵可控影響因素進(jìn)行的FM EA判定 將C&E矩陣中篩選出的14個(gè)影響因素,納入到FMEA中分析,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)(RPN)排序,選擇得分超過160分的前6個(gè)影響因素作為本項(xiàng)目潛在的根本原因。有關(guān)情況參見表2和表3。

2 關(guān)鍵因素對(duì)熱爐煤氣消耗的影響

經(jīng)過進(jìn)一步分析和判斷后,將表3中的溫度制度、煤氣熱值、煙道溫度、班別、班次、爐況列入重點(diǎn)考察范圍。項(xiàng)目針對(duì)上面六個(gè)潛在的根本原因收集了近1000組數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)分析采用了Minitab 15軟件。

表1 影響加熱爐噸鋼煤氣消耗因素C&E矩陣

表2 實(shí)施FMEA打分時(shí)設(shè)定的加重值評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)

表3 FMEA分析表

(1)正常生產(chǎn)時(shí)溫度制度(表現(xiàn)為爐溫)與煤氣單耗相關(guān)關(guān)系不顯著 根據(jù)加熱工藝要求,正常生產(chǎn)時(shí)爐溫的波動(dòng)很小,在此范圍內(nèi)爐溫的調(diào)節(jié)對(duì)煤氣單耗影響不顯著。爐溫、鋼坯溫度、鋼坯加熱到一定溫度吸收的熱量在實(shí)際生產(chǎn)中只是一種近似關(guān)系。爐溫高鋼坯溫度不一定高,爐溫是鋼坯溫度、爐氣溫度、爐壁溫度的綜合反映效果,并且受測(cè)量裝置熱電偶的影響;同規(guī)格的鋼坯加熱到相同的溫度,消耗的煤氣量不一定相等,還和燒熟的程度(黑印程度)有關(guān)。鋼坯在燒熟后是否出爐更受軋制生產(chǎn)節(jié)奏的限制。目前軋鋼作業(yè)率較低,只有65%左右。

(2)煤氣熱值與煤氣單耗有一定的相關(guān)關(guān)系,但不顯著 煤氣熱值的波動(dòng)在工藝設(shè)備設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi),對(duì)單耗影響不大,但是一旦超出要求范圍,煤氣的熱值對(duì)單耗影響就會(huì)增大。加熱爐已經(jīng)實(shí)施了一系列的節(jié)能技術(shù)改造,包括全纖維內(nèi)襯和高溫涂料的應(yīng)用和煤氣燃燒系統(tǒng)的擴(kuò)容,改造后加熱爐加熱能力已經(jīng)大大提高、熱慣性大大降低,適應(yīng)煤氣熱值的范圍也增加許多。

(3)煙道溫度與煤氣單耗相關(guān)關(guān)系不顯著 煙道溫度是通過提高換熱器的溫度來影響空煤氣溫度,進(jìn)而降低煤氣單耗的,但是效果較弱。估計(jì)換熱器的工況不理想,并決定在下次大中修中對(duì)換熱器進(jìn)行檢查、處理。

(4)爐況對(duì)燃耗有重要影響 在生產(chǎn)過程中爐子性能比較穩(wěn)定;由于實(shí)行定期檢修制度爐區(qū)的誤時(shí)基本為零,因此燃耗的變化不大,但是會(huì)隨著使用加熱爐的性能降低(譬如耐材裂紋擴(kuò)大、失效而致散熱增加,墊塊磨損等),影響到噸鋼單耗。

(5)班次和班別的影響不同 班別對(duì)煤氣單耗的影響顯著,但是班次對(duì)煤氣單耗的影響不顯著。

總之,影響噸鋼煤氣消耗的關(guān)鍵為班別和爐況,強(qiáng)化生產(chǎn)管理是降低噸鋼煤氣消耗的重要途徑。

3 改進(jìn)方案

關(guān)鍵因素中,班別和爐況體現(xiàn)的是管理方面因素,對(duì)噸鋼煤氣消耗的影響很大,為此改進(jìn)和制定了新的管理方案。對(duì)于班別因素,依據(jù)目前成本指標(biāo)重新制定煤氣消耗三檔指標(biāo),要求各生產(chǎn)班組嚴(yán)格執(zhí)行;對(duì)四班加熱人員重新進(jìn)行優(yōu)化組合、開展技術(shù)比武、開展事故案例分析及優(yōu)秀操作法大獎(jiǎng)賽等方式,提高職工參與節(jié)能工作的積極性。在爐況控制方面,完善操作規(guī)程,強(qiáng)化設(shè)備點(diǎn)檢、做好機(jī)械設(shè)備的給油潤滑及爐體維護(hù),做好大中修前的材料、備件、耐材及技術(shù)支持準(zhǔn)備,積極組織好大中修。

作為關(guān)鍵因素,鋼坯入爐熱裝溫度的提高、鋼坯加熱的煤氣流量檢測(cè)精度和空燃比所依據(jù)的熱值儀與設(shè)備有關(guān),而且對(duì)加熱爐的煤氣消耗影響較大,因此也是這次攻關(guān)的重要課題。鋼坯入爐前的熱裝溫度受環(huán)境影響較大,為此改造工作在裝鋼側(cè)輥道上增設(shè)保溫罩,使鋼坯的溫降減少20℃左右。流量檢測(cè)偶爾出現(xiàn)偏差,經(jīng)確認(rèn)為取樣管結(jié)焦導(dǎo)致流量控制不正確,加熱爐不能在最合適的流量下運(yùn)行,為此建立定期吹掃取樣管制度,保證流量檢測(cè)正常。加熱爐的空燃比對(duì)燃燒有很大影響,通常要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤氣的熱值進(jìn)行調(diào)整,但是現(xiàn)場(chǎng)的熱值儀經(jīng)常處于故障,導(dǎo)致加熱爐的空燃比不合適,增加了煤氣單耗,為此聘請(qǐng)廠家來人進(jìn)行培訓(xùn)并形成預(yù)案,熱值儀故障率降低了20%。

4 效果

項(xiàng)目實(shí)施后,用Minitab 15軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):當(dāng)班煤氣消耗折焦的整體能力Z值提高到1.41(實(shí)施前為0.91),過程能力大幅提高,參見圖2和圖3。2009年噸鋼煤氣消耗降到58.67m3/t,較計(jì)劃指標(biāo)67.52 m3/t降低8.85 m3/t,效果顯著,經(jīng)計(jì)算,該項(xiàng)目年創(chuàng)效益1000萬元以上。

圖2 項(xiàng)目實(shí)施前噸鋼煤氣消耗折焦的過程能力

圖3 項(xiàng)目實(shí)施后噸鋼煤氣消耗折焦的過程能力