賈宜川
（邯鄲鋼鐵集團設計院有限公司 河北省邯鄲市 郵編：056000）
摘要：現代化鋼鐵企業需要更安全、可靠，更節能、低碳的高效煤氣放散塔以適應發展的需要。本文以高、焦煤氣放散塔改造為例，重點闡述了新的煤氣放散塔點火裝置的點火原理，改造后煤氣系統的節能效果和安全性能的提升效果。
關鍵詞：煤氣放散塔；點火裝置；節能；高效
冶金行業在轉爐冶煉過程中,會產生大量CO有毒氣體,若直接排入大氣,不僅會對環境造成嚴重污染,對周圍人群產生毒害,而且還浪費能源。目前冶金行業的普遍做法是進行轉爐煤氣回收。但由于轉爐煤氣產生的不連續性和煤氣回收工藝對煤氣質量要求等特點,仍會有大量不符合回收條件或非正常回收狀態下的轉爐煤氣放散于大氣環境中,對這部分煤氣進行點火放散,將有效防止環境污染和對人體的危害。
1 現狀分析
1.1 原設計情況
高焦煤氣區域放散塔由高爐煤氣放散塔、焦爐煤氣放散塔組成，其中高爐煤氣放散塔高爐煤氣由全廠管網進入高焦區域，入口總管①3020mm變徑至①2620mmx10mm,引至放散系統區域內分為等管徑的三路①1420mmx8mm,分別送1#、2#、3#放散塔，單根放散塔放散量為16萬m3/h。焦爐煤氣放散塔的放散由①720mmX6mm的管道引至放散塔進行單管放散，放散量為4.8萬m3/h。
因高爐煤氣熱值較低，不易點燃，所以要用焦爐煤氣引燃高爐煤氣。點火時先用管道引一路焦爐煤氣至高空點火器，點火器通過高壓電流連續放電引燃長明燈，長明燈再引燃放散塔頂部的伴燒環管，再打開放散管路上的調節蝶閥，將高爐煤氣通入放散塔中，高爐煤氣遇明火開始燃燒。停止放散
1.2 生產中存在的問題及分析
1）放散塔煤氣點火管自各支管起點至最終的燃燒點之間的管段長度約80m,高度高；沿海鋼廠由于常年風大等不可抗拒因素，點火管徑為DN80,點火支管管徑為DN25,焦爐煤氣中的雜質經過長時間的沉積易引起點火支管堵塞，且點火管堵塞后由于管道較長不易疏通。
2）現場點火裝置采用的是脈沖式2500V高壓點火器，點火時間短，長時間點火容易燒壞高壓點火器，點火嘴使用時間過久老化，點火成功率較低。
3）伴燒環管有16個5mm燒嘴，長明燈有3個4mm燒嘴，兩者共用供氣管，分配不均，造成長明燈供氣不足,點火的成功率較低。
4）點火控制程序不合理，無法完成先點火、后送氣的控制。
因此對高、焦煤氣放散塔進行改造勢在必行，不僅可以解決點火管堵塞導致煤氣無法燃燒放散的安全問題，而且對長明燈所使用的COG進行了回收。
2改造實施
2.1改造思路
對存在的問題及分析進行比對,要想徹底解決以上問題，必須對現有點火伴燒系統進行改造，取消長明燈系統，改進點火系統，怎樣讓高爐煤氣能直接點燃，并具備完善的點火、火焰檢測及控制系統，滿足放散時能快速點火的目的，成為本次改造的關鍵。
2.2改造方案
經過寧鋼專業技術人員多方比較論證，與北京亞炬同創技術有限公司專家對原系統的梳理和研究，在對原設備最小改造的基礎上，原煤氣放散閥、塔本體不作改造。最終確定采用直燃式煤氣點火伴燒系統，只需對自動點火部分作相應的改造。目前高焦煤氣柜區域共4個放散管，高爐煤氣3個，焦爐煤氣1個，同塔架設。為了方便控制，同區域共用一套控制系統，每個放散管安裝2個點火伴燒器，共計8個，以提高點火可靠性。煤氣放散塔自動點火伴燒系統主要有安裝在放散頭部的直燃式高空點火伴燒器、火焰探測組件；安裝在放散塔架上的小平臺上的高壓發生調理器、高壓電纜及支撐組件；安裝在控制室的主控器和計算機組成。
2.3改造實施
2.3.1系統組成
放散管點火系統包括煤氣柜區域PLC系統、點火主控柜、高壓點火系統和火焰溫度檢測。為了節約改造的成本，原有自動點火系統控制系統折除,安裝新的控制柜;原有點火管路可保留，暫不拆除,不影響新系統安裝；部分穿線管可以利舊，以降低投資費用。
2.3.2工作原理
當煤氣需放散時,主控系統獲得啟動點火信號后，向高壓發生調理器饋送220V交流電，高壓發生調理器產生的高壓電通過高壓電纜送給高空點火器內的電梯發弧發生裝置，產生面狀電弧，同時放散管放散的高爐煤氣自動被引入直燃式高空點火器內部，在催化反應作用下被點燃，從高空點火伴燒器上部噴出火焰。
該系統取代常規使用的點火和“長明燈”系統,使用了電梯電弧和催化反應伴燒器的專利技術產品，它安裝在放散塔燃燒器上端，直接點燃放散的高爐煤氣（焦爐煤氣/轉爐煤氣），不再使用其它燃料氣作點火和伴燒燃料氣就可穩定燃燒，改變了傳統使用其它高熱值燃料氣作為點火和伴燒的現狀。
2.3.3點火控制流程
通過改造的點火控制系統，既能保證煤氣調節閥開啟時能及時點火，也能實時檢測伴燒器的溫度，一旦放散時熄火，能自動重啟點火程序。
改造前的點火伴燒系統分焦爐煤氣點火助燃和放散煤氣2個系統，在長期的運行實踐中發現這80m的點火伴燒管容易發生堵塞，從而影響煤氣的正常燃燒放散。為了避免發生煤氣不燃燒放散的事故，在煤氣不放散時會對點火伴燒專用焦爐煤氣管道進行定期的清掃維護，無形中增加了員工的工作量及安全風險；為了確保緊急下，能及時點燃放散煤氣，伴燒的焦煤必須時刻燃燒，造成了煤氣的浪費。而改造后流程，伴燒和放散的為同一種煤氣，簡化了工藝流程，減少了設備維護量，最主要的為消除了“長明燈”現象。
3改造效果
3.1節約能耗
3.1.1原有點火伴燒系統管道及噴嘴數據
1）高爐煤氣放散塔：高爐煤氣共有1#、2#、3#放散管，每個放散管各有一根DN80焦爐煤氣管道供給，長明火由伴熱環管16x（p5mm小孔和3X（p25mm長明火管組成，每個噴嘴為（p4mmo噴嘴總面積為1.053xlO^n?。
2）焦爐煤氣放散塔:主廠區焦爐煤氣放散塔由一根DN50焦爐煤氣管道供給，長明火為2x（p25mm,每個噴嘴為（p4mm。噴嘴總面積為0.025X10-3m2。
3.1.2焦爐煤氣用量計算
取長明火噴嘴出口焦爐煤氣流速40m/s,則高爐（3個管）、焦爐（1個管）、長明火焦爐煤氣用量分別為151m3/h、3.6m3/h,總用量為155m3/h。
3.1.3效益分析
長明火取消后節省的焦爐煤氣可供電廠1#機組發電，則機組平均負荷提高284kW,年運行時間按8000小時，電價0.52元/kW?h,年發電量增加227萬kW.h,年效益118萬元。
3.2提高安全性能
改造后，利用電極電弧點火提高點火可靠性，由于取消了使用COG長明燈，從根本上杜絕了煤氣管道堵塞的問題，增加了裝置的可靠性。
4結語
綜上所述，高、焦放散塔點火裝置的成功改造，投運四年多來不僅解決了困擾運行多年的點火管堵塞問題，而且創造了可觀的經濟效益，具有很強的推廣性，對鋼鐵企業探索低碳節能之路提供了寶貴的經驗。1) 使用本系統后, 消滅現有3個放散頭內的9只“長明火”。當某只放散管需要排放煤氣時, 對應的高空直燃式自動點火伴燒系統自動將該放散管排放出的轉爐煤氣點燃, 并在該放散管排放過程中始終點燃, 但高空點火伴燒器內的電梯電弧在煤氣被點燃后就停止工作, 不消耗電能。2) 每個放散頭的燃燒情況都有對應的火焰監測, 確保排放煤氣時放散管處于燃燒狀態。
參考文獻
[1] 宋永杰.提高轉爐煤氣回收量的研究和實踐[J]. 能源與節能. 2020(05):45-46.