白雪梅,王懷軍
(安陽鋼鐵股份有限公司動力廠,河南安陽 455004)
安鋼1#煤氣混合加壓站采用單加壓焦?fàn)t煤氣,加壓后的焦?fàn)t煤氣分三路與高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合外供,第一路與高爐煤氣混合供南二混用戶主要是1780機(jī)組,第二路與高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣混合供南三混用戶,用戶主要有一軋廠300軋機(jī)、250軋機(jī)及260軋機(jī)和動力1#~3#35t/h鍋爐,第三路與高爐煤氣混合供北二混用戶,主要有轉(zhuǎn)爐烤包、爐卷機(jī)組、中板機(jī)組,三路混合氣中,只有南三混摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣。
轉(zhuǎn)爐煤氣來源為第二煉軋廠3×150t/h轉(zhuǎn)爐,三座轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼550萬t,噸鋼回收轉(zhuǎn)爐煤氣100m3,每小時(shí)回收轉(zhuǎn)爐煤氣高達(dá)7.7萬m3/h。轉(zhuǎn)爐煤氣隨煉鋼產(chǎn)生,經(jīng)檢測回收的轉(zhuǎn)爐煤氣成分合乎C O>30%,O2<1.2%的要求后,回收至現(xiàn)有10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜,柜后設(shè)5臺離心風(fēng)機(jī),加壓轉(zhuǎn)爐煤氣至10~15k Pa,加壓后的轉(zhuǎn)爐煤氣全部并入上述的1#煤氣加壓站南三混煤氣管道,供機(jī)后用戶軋鋼、發(fā)電等使用。
在3座150t轉(zhuǎn)爐全負(fù)荷生產(chǎn)時(shí),副產(chǎn)轉(zhuǎn)爐煤氣高達(dá)約7.7萬m3/h,但因機(jī)后混合煤氣用戶用量能配送的轉(zhuǎn)爐煤氣只有3萬m3,遠(yuǎn)小于3座150t轉(zhuǎn)爐煤氣最大回收量,為保持轉(zhuǎn)爐煤氣柜柜容在3~8萬m3安全區(qū)間,煤氣無法全部回收利用,故噸鋼回收轉(zhuǎn)爐煤氣只有60m3,富余煤氣全部通過柜前工藝調(diào)壓放散燃燒放散掉,造成巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)保危害。且機(jī)后混合煤氣用戶有檢修時(shí),更加劇了轉(zhuǎn)爐煤氣的富余放散。按一臺軋機(jī)檢修,1#~3#鍋爐夏季運(yùn)行2臺計(jì)算,最大可富余轉(zhuǎn)爐煤氣量約4.5萬m3/h,按當(dāng)時(shí)工藝配置,富余煤氣無利用途徑,只能通過二煉軋的轉(zhuǎn)爐煤氣放散塔放散燃燒。
為緩解富余轉(zhuǎn)爐煤氣放散較多問題,曾通過打開南二混和南三混末端連通管,使南三混煤氣部分分流并入南二混管道的措施,但南二混所供用戶中中板熱處理機(jī)組對煤氣熱值穩(wěn)定性要求較高。
中板1#熱處理爐在設(shè)計(jì)時(shí),是按照8373.6±837.36k J/m3的熱值設(shè)計(jì)的,對煤氣熱值要求比較苛刻,一旦熱值過高,燒嘴、輻射管、輻射管內(nèi)管都會出現(xiàn)燒毀的情況,因此在L O I公司設(shè)計(jì)時(shí),在安全鏈中增加了限制,一旦熱值超出范圍,熱處理爐將瞬間快切停爐,用來保護(hù)設(shè)備。
少量的轉(zhuǎn)爐煤氣通過末端連通管并入南二混后,由于高爐煤氣壓力的波動及轉(zhuǎn)爐煤氣的并入,造成了中板熱處理使用煤氣的熱值波動較大,煤氣熱值的頻繁波動在對生產(chǎn)影響較大的同時(shí),浪費(fèi)了大量的能源和時(shí)間在頻繁點(diǎn)爐提溫上。
因此,除放散外的二混和三混連通閥也無法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣的全部回收利用。
基于工藝配置現(xiàn)狀,我們提出對轉(zhuǎn)爐煤氣在進(jìn)加壓站前進(jìn)行分流的思路,即在轉(zhuǎn)爐煤氣并入1#混合站前分流部分至高爐煤氣管網(wǎng)。因高爐煤氣用戶多為大型鍋爐、熱風(fēng)爐等設(shè)備,在其負(fù)荷范圍內(nèi)可利用富余轉(zhuǎn)爐煤氣,少量轉(zhuǎn)爐煤氣混入大量的高爐煤氣中對總體熱值影響不大,還可提高后部汽輪發(fā)電設(shè)備負(fù)荷,為公司發(fā)電創(chuàng)效。
按最大富余轉(zhuǎn)爐煤氣量約4.5萬m3/h計(jì)算,經(jīng)過多次現(xiàn)場勘察,定在1#煤氣加壓站西側(cè)老煉鐵辦公樓區(qū)域并入高爐煤氣管網(wǎng),沿高爐煤氣管道向西就近供焦化區(qū)及3#高爐區(qū)域60M W發(fā)電機(jī)組使用。在原有供1#煤氣加壓站的D N 1800轉(zhuǎn)爐煤氣管道上利用轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)停氣機(jī)會對接D N 1200連通管道,D N 1200管道在原高爐半凈煤氣管道閥組末端對接。新增D N 1200連通管利舊安裝D N 1200閘閥、盲板閥各1個做為檢修時(shí)的工藝切斷,同時(shí)新增D N 800調(diào)節(jié)蝶閥1個調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)煤混入量。高轉(zhuǎn)爐煤氣連通管改造工藝流程如圖1所示。
圖1 高、轉(zhuǎn)爐煤氣連通管改造工藝流程
調(diào)節(jié)蝶閥的控制、流量及壓力信號通過光纖引至1#煤氣加壓站操作室,實(shí)現(xiàn)操作人員遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制調(diào)節(jié),并在原有加壓站控制室監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)機(jī)操作界面,增加轉(zhuǎn)煤并高煤實(shí)時(shí)流量及壓力狀態(tài)圖形和數(shù)值顯示。
連通管投運(yùn)后,由1#煤氣加壓站操作人員在操作室通過D N 800調(diào)節(jié)蝶閥控制轉(zhuǎn)爐煤氣并入高爐煤氣管網(wǎng)流量。
在2012年12月份實(shí)施完畢后,基于當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)爐煤氣量偏低,該連通閥使用頻次較低,在2013年3月份3#高爐投產(chǎn)后,相應(yīng)的3臺150t轉(zhuǎn)爐全負(fù)荷生產(chǎn),轉(zhuǎn)爐煤氣量大幅度增加至小時(shí)平均6萬m3以上,在處理了氣柜外供主管道D N 1800蝶閥故障后,該連通管充分發(fā)揮了分流調(diào)節(jié)作用,確保了氣柜外供煤氣全部分流使用。
(1)以最大幅度使用轉(zhuǎn)爐煤氣為根本,避免轉(zhuǎn)爐煤氣的放散及拒收;
(2)確保高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定,不高于15k Pa;
(3)轉(zhuǎn)爐煤氣以供應(yīng)1#煤氣加壓站南三混配送為主,確保三混用戶對熱值要求情況下,盡可能多配送轉(zhuǎn)爐煤氣;
(4)在南三混用戶用量降低,轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)能力受限時(shí),投入旁通調(diào)節(jié),適當(dāng)將部分轉(zhuǎn)爐煤氣并入機(jī)前高爐煤氣管道;
(5)在投運(yùn)或退出轉(zhuǎn)爐煤氣連通管前,要及時(shí)通知焦化廠,注意轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機(jī)出口壓力波動狀態(tài);
(6)轉(zhuǎn)爐煤氣柜要密切關(guān)注加壓機(jī)出口壓力波動,有異常時(shí),及時(shí)與動力廠聯(lián)系,便于及時(shí)退出旁通調(diào)節(jié),確保轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全;
(7)在高爐煤氣系統(tǒng)異常時(shí)(高爐煤氣壓力突降、用戶用量突降導(dǎo)致高爐煤氣壓力急劇升高),1#煤氣加壓站及時(shí)退出旁通調(diào)節(jié);
(8)在轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)量大幅度降低或退出時(shí),轉(zhuǎn)爐煤氣柜要及時(shí)通知煤氣調(diào)度及1#煤氣加壓站,便于及時(shí)退出旁通調(diào)節(jié),防止高煤反竄轉(zhuǎn)煤氣柜,確保煤氣系統(tǒng)安全。
轉(zhuǎn)爐并高煤連通管施工完畢后,歷經(jīng)數(shù)月監(jiān)測,取得的預(yù)期效果如下:
6.1 噸鋼回收氣量增加40%
由于轉(zhuǎn)爐煤氣出柜后,可連續(xù)外供,以前因轉(zhuǎn)爐煤氣富余無法充分回收的現(xiàn)象不復(fù)存在,轉(zhuǎn)爐噸鋼回收氣量由60m3提高至近100m3,噸鋼成本降低10元以上。
連通管投運(yùn)后,轉(zhuǎn)爐氣柜外供煤氣量平均由3萬m3/h提高到6萬m3/h,連通管處平均轉(zhuǎn)煤過氣量達(dá)到3~5萬m3/h,最大短時(shí)可達(dá)6萬m3/h,熱值較高的轉(zhuǎn)爐煤氣在機(jī)前通過旁通管進(jìn)入高煤管網(wǎng),供就近的60M W發(fā)電機(jī)組消耗,大大提高了轉(zhuǎn)煤的利用率。
連通管投用后,轉(zhuǎn)爐煤氣補(bǔ)充高爐煤氣管網(wǎng)使得管網(wǎng)壓力趨于穩(wěn)定,有效規(guī)避了波動用戶對管網(wǎng)的沖擊,特別是系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定,使1#煤氣加壓站3個混合站的配比趨于相對穩(wěn)定,混合煤氣熱值、壓力的相對穩(wěn)定,為軋鋼生產(chǎn)提供了有利條件。
按3座轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼550萬t計(jì)算,噸鋼按多回收40m3計(jì)算,則年可多回收轉(zhuǎn)爐煤氣550萬t×40m3=2.2億m3,轉(zhuǎn)爐煤氣內(nèi)部成本價(jià)以0.26元/m3計(jì)算,則年可回收煤氣價(jià)值約0.26×2.2億=5720萬元。
改造后轉(zhuǎn)爐噸鋼多回收40m3計(jì)算,噸鋼成本可降低約0.26元×40m3=10.4元。
轉(zhuǎn)爐煤氣回收增加3萬m3/h,動力燃煤氣鍋爐熱電機(jī)組發(fā)電1.5萬k W,年發(fā)電量約為1.5×24×330天=10800萬k W·h。
可減少轉(zhuǎn)爐煤氣的燃燒放散,減少了對環(huán)境的污染,特別是在當(dāng)前國家環(huán)保政策執(zhí)行日趨嚴(yán)格情況下,減少排放有效改善安鋼大氣環(huán)境質(zhì)量,為安鋼可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。
3×150轉(zhuǎn)爐煤氣回收量在經(jīng)過高爐煤氣管道與轉(zhuǎn)爐煤氣管道連通管旁通分流后,噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量大幅度提高,但距國內(nèi)先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煤氣回收水平仍有相當(dāng)大的差距,需要進(jìn)一步改進(jìn)的空間很大:
(1)研究轉(zhuǎn)爐煤氣柜的運(yùn)行、維護(hù)及檢修,提高氣柜運(yùn)行水平、質(zhì)量及使用周期,重點(diǎn)是活塞薄膜修補(bǔ)、活塞調(diào)平及鋼絲繩的選擇及維護(hù)。
(2)一次風(fēng)機(jī)出口煤氣氧含量檢測與氣柜區(qū)氧含量檢測不符,影響回收安全及回收量的問題,要立足于盡快更換一次風(fēng)機(jī)出口煤氣氧含量檢測裝置,實(shí)現(xiàn)與柜區(qū)氧含量檢測一致。
(3)煤氣混合站三混轉(zhuǎn)爐煤氣管道D N 1500調(diào)節(jié)蝶閥功能恢復(fù),在現(xiàn)有安裝狀態(tài),應(yīng)對蝶閥軸端法蘭改進(jìn),減少摩擦阻力,提高閥門調(diào)節(jié)可靠性。