煤氣柜回收速率研究

吳光宇 周西濤

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東萊蕪271104）

0 引言

能源是工業生產的重要物質基礎，鋼鐵行業是典型的高耗能行業。強化能源管理制度，對二次能源實施回收與轉換利用，進行合理的能源調配與控制，是鋼鐵行業降低能耗、降低生產成本的重要手段之一。煤氣是鋼鐵工業的一種重要能源，優化對煤氣資源的調配，在保證各個生產環節對煤氣需求的同時有效提高煤氣的利用效率，是鋼鐵企業實現“降本增效”的一條重要途徑。

1 工藝概述

能源動力廠型鋼煤氣系統是整個型鋼生產區的“心臟”，負責為整個型鋼煤氣用戶提供壓力和熱值穩定的煤氣，其能否提供穩定的混合煤氣壓力和熱值關系到大型生產工藝的穩定進行。能源動力廠型鋼煤氣系統由30萬m3/16.5萬m3/8萬m3煤氣柜、混合加壓站、高焦加壓站、轉爐加壓站組成，擔負整個型鋼區域的煤氣調配及供應工作。8萬m3煤氣柜系統與30萬m3煤氣柜系統原為兩個維護站分兩個地點監控，值班人員分成兩個班組，造成設備閑置過多，人員超編，人力成本過高，現在需要將3套煤氣系統集中在一個大值班室集中監控，壓縮人員編制，提高設備運行效率。

2 影響煤氣柜回收速率的因素

根據煤氣柜運行歷史數據，列出煤氣柜活塞運行速度（最大量程1.5 m/s）、進出口調節閥開度、柜內氣體與煤氣管網壓力差關系表，如表1所示。

表1 煤氣柜活塞運行表

其中差壓用p表示，速度用s表示，進出口調節閥開度用m表示，在m一定的情況下：

k1為系數，不同開度對應不同的k1值，m≤70%時：

m＞70%時：

差壓一定的情況下，速度與閥門開度在70%以內大約呈線性關系，70%～100%呈非線性關系。

從表1中可以看出，當p＜0.6 kPa時，活塞速度小于1 m/s，由于活塞運行速度報警值為1 m/s，所以，當p＜0.6 kPa時，進出口執行器就在全開位置，以發揮煤氣柜最大調節能力。當0.6kPa＜p＜0.9 kPa時，為使活塞運行速度不超過1 m/s，結合公式（1）、（3），使s=1得出：

當p＞0.9 kPa時，為使活塞運行速度不超過1 m/s，結合公式（1）、（2），使s=1得出：

代入數據進行驗證并修正公式（6）、（7），當0.6 kPa＜p＜0.9 kPa時：

當p＞0.9 kPa時：

根據公式（8）、（9），得到煤氣柜進出口調節閥開度運行曲線如圖1所示。

圖1 煤氣柜進出口調節閥運行曲線圖

綜上所述，在煤氣柜入口閥門開度一定的條件下，影響煤氣柜回收速率的主要因素是煤氣管網與煤氣柜柜內的氣體差壓。決定管網與柜內氣體差壓的因素有：

（1）煤氣柜的設計壓力，即煤氣柜活塞懸浮時柜內氣體的理論壓力；

（2）管道壓損，是煤氣流經并網接點與煤氣柜之間管道時，全程阻力造成的壓力損失之和。

影響壓力損失的因素有：管道長度、管道彎頭數量、管道上的閥門。

3 結語

通過對實踐中大量收集的煤氣柜運行參數進行曲線擬合，可以發現影響活塞式煤氣柜的兩個重要因素（出入口閥門開度、柜內外差壓）之間的數學關系，將這一對參數的數學關系應用于日常生產，可以大大改善煤氣柜在線運行時調控煤氣管網壓力的能力。

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