冶金企業優化平衡煤氣資源的實踐

韓薈瑾，曹敬秋

（1山東勞動職業技術學院機械工程系，山東濟南 250022；2山鋼股份濟南分公司能源動力廠，山東濟南 250101）

經驗交流

冶金企業優化平衡煤氣資源的實踐

韓薈瑾1，曹敬秋2

（1山東勞動職業技術學院機械工程系，山東濟南 250022；2山鋼股份濟南分公司能源動力廠，山東濟南 250101）

針對冶金企業煤氣平衡中存在產出與消耗不平衡、穩壓緩沖能力不足、煤氣放散量較高等問題，通過動態調整煤氣運行參數及系統管網壓力，優化系統定修模式及煤氣柜的運行方式，改變煤氣系統供需格局變化，建立高爐短期休風期間的煤氣平衡點等，減少了高、焦爐煤氣放散率，實現經濟效益1 110萬元。

煤氣；放散率；運行參數；管網

1 前言

煤氣是冶金企業重要的二次能源，是為鋼鐵生產系統提供動力支撐的命脈，煤氣利用水平的高低，直接影響到鋼鐵企業噸鋼綜合能耗的高低和生產系統的穩定運行，因此持續優化煤氣平衡管理、加強動態調控，減少煤氣放散，提高煤氣回收利用率，是當前節支避損、節能減排工作的一項重要內容，也是鋼鐵企業實現能源管理現代化的主流和必然趨勢。濟鋼煤氣用戶點多面廣，制約煤氣平衡的因素較為復雜。長期以來，濟鋼煤氣結構一直存在緩沖能力不足、布局不合理等問題，煤氣放散損失相對較高，與煤氣放散率指標較低的企業相比，存在一定的差距。

2 問題分析

2.1 煤氣的產出與消耗不斷發生變化

1）煉鐵高爐系統休風、減風操作，會使高爐煤氣發生量大幅度降低，高爐爐型越大，其對高爐煤氣平衡的影響幅度越大，對生產組織的沖擊愈劇烈。2）焦爐生產相對較穩定，但其系統的檢修、燜爐、配煤結構、結焦時間調整等操作行為，也會影響焦爐煤氣的產出量變化，氣肥煤配加多時，煤氣發生量較高。3）煉鋼轉爐系統設備設施的檢修，回收過程中煤氣成分合格與否，都是制約轉爐煤氣回收外供是否穩定的因素。4）軋鋼系統由于軋制的規格、型號不同，軋鋼設備安排定期檢修，導致煤氣用量的不斷變化。軋制的規格厚度越大，其消耗煤氣量越多，需要的煤氣熱值越高。

因此，冶金企業的煤氣產、供之間客觀存在著動態變化，這種變化每時每刻都在發生。在各種能源平衡管理工作中，煤氣平衡最為復雜，每當煤氣的產出與消耗發生不均衡變化時，都會導致煤氣管網壓力的波動，對生產造成影響，煤氣量變化幅度越大，影響越劇烈。

2.2 煤氣穩壓緩沖能力不足

濟鋼高爐煤氣系統現有16.5萬m3高爐煤氣柜2座，焦爐煤氣系統現有5萬m3、10萬m3、16.5萬m3焦爐煤氣柜各1座。3座16.5萬m3煤氣柜并入廠區工業管網運行，5萬m3、10萬m3的焦爐煤氣柜用于城市煤氣的儲存、緩沖。高爐煤氣柜承壓能力限制在≤8.15 kPa，焦爐煤氣柜承壓能力限制在≤6.5 kPa；110、220 t補燃鍋爐各1座。這樣的高、焦爐煤氣緩沖能力配置，在正常生產運行過程中，可以保證用戶的正常生產。但在生產異常、事故狀態下，緩沖作用明顯不足。按照濟鋼目前的生產運營水平，高爐煤氣發生量118萬m3/h，單座1 750 m3高爐休風，高爐煤氣存在19萬m3/h供應缺口。一旦高爐休風，煤氣管網壓力很難保證，特別是在有高爐非計劃休風等突發情況時，系統煤氣緊張，動態平衡調控難度更大。

2.3 煤氣放散量相對較高

長期以來，煤氣結構一直存在緩沖能力不足、布局不合理等問題，煤氣放散損失相對較高。2014年高、焦爐煤氣放散率分別為1.47%、0.27%。特別是燃氣發電機組、熱軋產線、4 300產線等煤氣消耗大戶檢修期間，大量煤氣被迫放散。

3 優化煤氣平衡的措施

1）由于煤氣的氣源、用戶的產供量的動態變化，需要隨時做出正確判斷。通過對煤氣平衡趨勢的預測，根據經驗、靜態數據的分析，不斷對煤氣運行參數進行調節，從而抵消、修正、彌補、應對各種煤氣平衡的動態變化。

2）優化調整煤氣系統管網壓力，加強煤氣動態平衡調控力度。煤氣調度根據能源管控中心在線監控數據，動態監控高焦爐煤氣放散量、各加壓站出口煤氣流量和壓力、各混合站煤氣加壓機前煤氣壓力、末端煤氣用戶壓力等參數。在保證用戶正常生產的基礎上，通過調整各區域間煤氣加壓機運行臺數、頻率等參數，及時調整煤氣管網壓力，以適應軋鋼用戶因鋼種變化、熱涼料比例變化、短時停產消缺、計劃檢修等因素帶來的階段性影響。

3）優化燃氣發電系統的定修及運行模式，做到燃電機組檢修與煤氣供應情況協調統一。充分發揮發電機組、鍋爐的緩沖能力，通過及時調整燃機、鍋爐負荷，消化系統中的富余煤氣，減少階段性煤氣放散，實現煤氣系統的穩定運行。

4）優化煤氣柜的運行方式，通過1#、2#16.5萬m3高爐煤氣柜串聯，降低氣柜有效容積等措施，緩沖由于氣源和用戶檢修等原因造成的短時煤氣不平衡，減少因用戶非計劃檢修造成的短時沖擊。

5）在固化部分相對成熟的煤氣平衡措施的同時，加強與煉鐵廠調度和熱風爐主控室人員的聯系溝通，在不影響生產的情況下，盡量錯時換爐，使高爐煤氣平穩使用，減少高爐煤氣放散量。

6）根據煤氣系統供需格局的變化，及時做好用戶用氣分配和調整。7#焦爐改燒高爐煤氣，一小型產線加熱爐切換使用高焦混合煤氣，石灰爐改燒高、焦、轉混合煤氣，1#、2#120 m2燒結機改燒焦爐煤氣，2#1 750 m3高爐區域Φ1 400放散裝置點火系統改燒高、焦、轉混合煤氣。

7）以高爐正常生產風量值為依據，建立高爐短期休風期間的煤氣平衡點，積極應對高爐短期休風給煤氣系統帶來的影響。同時加強與煉鐵廠調度、高爐主控室的聯系溝通，及時掌握高爐的運行狀況，根據高爐風量變化情況，及時做好相應的調整工作。緊急情況下，及時協調高爐熱風爐緩燒、減量等措施，配合氣柜緩沖穩定壓力，為后續調整贏得時間。

8）根據2#、3#、4#煤氣混合加壓站二次管道串聯供氣的特點，以及軋鋼用戶用量的變化情況，實施遠程并聯機經濟性試驗，提高加壓機運行臺次合理性、經濟性，消除控制系統耦合現象的發生。

9）實施軋鋼混合煤氣熱值定區間值輸送，穩定用戶的混合煤氣熱值。2#、3#混合加壓站的混合煤氣熱值按（2 000±100）×4.186 8 kJ/m3，4#混合加壓站的混合煤氣熱值按（2 100±100）×4.186 8 kJ/m3，加壓后供軋鋼系統使用。通過實施混合站熱值定區間值輸送，混合煤氣熱值輸送平穩，避免了熱值變化對煤氣平衡的影響，減少了煤氣階段性放散。

4 實施效果

通過優化煤氣平衡管理實踐，高爐焦爐煤氣放散率分別由項目實施前的1.47%、0.27%降低為0.30%、0.16%。大幅度提高了濟鋼煤氣資源的利用水平，減少了由高爐焦爐煤氣放散所帶來的環境污染，改善了企業周邊大氣質量，煤氣放散率降低帶來的經濟效益達1 110萬元。

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1004-4620（2015）03-0073-02

2015-04-15

韓薈瑾，女，1964年生，1986年畢業于山東理工大學冶金機械專業。現為山東勞動職業技術學院機械工程系教授，從事專業教學工作。