李紅飛

（昆明鋼鐵集團動力能源分公司， 云南  安寧  650302）

摘 要：針對昆鋼本部高爐煤氣系統運行中放散率高、煤氣柜不能充分發揮作用的問題，制定了具體的系統優化方案，實施后取得了良好的經濟效益。

關 鍵 詞：高爐煤氣  系統優化  放散率  煤氣柜

高爐煤氣系統是鋼鐵企業重要的二次能源系統，是由高爐煤氣產生源、煤氣輸送管道、煤氣用戶、煤氣儲存設備、剩余煤氣燃燒放散設備組成。鋼鐵企業作為能耗大戶，二次能源的回收利用率高低，直接影響企業的生產成本，而高爐熱風爐工藝切換使煤氣系統壓力大幅度波動，影響煤氣管網安全運行。因此對高爐煤氣系統管網進行優化，合理調配高爐煤氣用戶，充分發揮煤氣柜作用，減少煤氣放散，是鋼鐵企業進行降本增效、節能減排的重要對象。

1   設備及工藝系統簡介

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 000m³ 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，高爐煤氣系統壓力從原設計初期的8 kPa，提高至現在的12 kPa 運行。主要高爐煤氣用戶有高爐熱風爐、棒材、熱軋、高線、盤圓、650、燒結、球團、75 t 鍋爐等，煤氣系統結構圖見圖1。

2   工藝分析

2.1   高爐煤氣放散率高

為確保高爐煤氣管網安全運行，昆鋼本部3 座放散塔均設定了12 kPa 的自動放散，由于煉鐵熱風爐在生產過程中，需進行換爐操作，約間隔40～50min 換爐操作一次，每次約10 min，換爐時不使用煤氣，導致高爐煤氣系統壓力增高，超過放散壓力。盡管有發電機組使用富余煤氣，但10 min 之內無法對發電機負荷進行調整，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。

2.2 15 萬m³ 高爐煤氣柜不能充分發揮作用

15 萬m³ 高爐煤氣柜設計壓力為8 kPa，1998 年底投入使用，聯網運行，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，氣柜處于脫網儲氣運行。另外，原設計氣柜未配置進口調節閥，在軋鋼混合煤氣用戶相繼改用高爐煤氣后，氣柜輸出量小，聯網運行的話，因進口無調節閥難以控制。因此，氣柜經常處于脫網狀態，這種運行方式不能很好地發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運行情況，采取15 萬m³ 高爐煤氣柜與75 t 1 號鍋爐單獨聯合運行，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 的煤氣管道從系統管網供氣。15 萬m³ 高爐煤氣柜投入在線運行，控制柜容在6～9 萬m³，當熱風爐換爐操作時，約4.5 萬m³ 的富余煤氣能在短時間內進入柜內，通過調整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，從而解決發電機組短時間無法調整負荷問題，同時增加了發電量，減少煤氣放散；650 車間和二加壓混合煤氣用戶從煤氣系統管網搭接后，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。通過對系統管網存在的問題分析，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，當柜位超過13.5 萬m³ 時，快切閥自動連鎖關閉。

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 t1 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15 萬m³ 高爐煤氣柜與75 t 1 號鍋爐單獨聯合運行的目的，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，用系統管網內的煤氣向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。改造后的工藝圖見圖2

4   實施效果

昆鋼本部高爐煤氣系統優化改造從2014 年12月開始實施，于2015 年1 月完成，經過一年的運行觀察，達到了預期的效果，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，合計節約外購煤資金692 萬元，實現了良好的經濟效益。

另外，該項目實施后，15 萬m³ 高爐煤氣柜聯網在線運行，不僅滿足了熱風爐、650 車間、75 t 鍋爐等較大煤氣用戶的安全供氣，實現能源平衡，而且避免了系統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。

5   結語

在鋼鐵行業中，煤氣發生源和煤氣用戶隨著生產結構的調整不斷變化，在不同的生產情況下，根據煤氣的產出和實際消耗狀況，有針對性的建立煤氣系統優化方案，才能取得更好的效果。