吳光宇 周西濤

摘要 本文依據(jù)煤氣柜運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)影響煤氣柜回收速率各因素間的數(shù)學(xué)關(guān)系。通過(guò)PLC系統(tǒng)依據(jù)各氣柜當(dāng)前柜容調(diào)節(jié)其各自的回收速率，實(shí)現(xiàn)雙氣柜的在線并網(wǎng)運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】煤氣回收速率 煤氣柜并網(wǎng)

影響雙煤氣柜并網(wǎng)運(yùn)行順利與否的重要原因是兩個(gè)并網(wǎng)煤氣柜的回收速率是否一致。深入學(xué)習(xí)煤氣柜的生產(chǎn)工藝，總結(jié)煤氣柜的運(yùn)行積累的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)影響煤氣柜回收速率的各種因素，通過(guò)設(shè)備改造和自控系統(tǒng)的優(yōu)化，消除和控制影響氣柜回收速率的因素，實(shí)現(xiàn)雙柜的并網(wǎng)運(yùn)行。

1 影響煤氣回收速率的因素

根據(jù)煤氣柜運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，列出煤氣柜活塞運(yùn)行速度（最大量程1.5m/s）、進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥開度、柜內(nèi)氣體與煤氣管網(wǎng)壓力差關(guān)系表，見表1。

其中差壓用p表示，速度用s表示，進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥開度用m表示。

當(dāng)0.6kPa

m≈0.63÷p

當(dāng)p>0.9kPa時(shí)

m≈0.61÷√p

在氣柜入口閥門開度一定的條件下，影響煤氣柜回收速率的原因是煤氣管網(wǎng)與煤氣柜柜內(nèi)的氣體壓差。決定管網(wǎng)與柜內(nèi)氣體差壓的因素有：Pl煤氣柜的設(shè)計(jì)壓力，即煤氣柜活塞懸浮時(shí)候柜內(nèi)氣體的理論壓力。P2管道壓損，是煤氣流經(jīng)并網(wǎng)接點(diǎn)與煤氣柜之間管道時(shí)，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(zhǎng)度、管道彎頭數(shù)量、管道上的閥門。

2 設(shè)備優(yōu)化

萊鋼集團(tuán)型鋼能源動(dòng)力廠的16.5萬(wàn)立方米氣柜原運(yùn)行壓力為8.15kPa，8萬(wàn)立方米煤氣柜為3.OkPa。兩座氣柜的壓力不一致，運(yùn)行中壓力小的氣柜回收速率更快。為了使兩座氣柜的回收速率基本一致，首先使兩座氣柜的運(yùn)行壓力一致。則降低16.5萬(wàn)立方米氣柜的活塞配重，使其運(yùn)行壓力降至3.OkPa。

由于管道的壓損也是影響管網(wǎng)與柜內(nèi)差壓的重要因素之一。為了16.5萬(wàn)柜與8萬(wàn)柜的差壓保持一致，要選擇合適的并網(wǎng)點(diǎn)，要滿足：

（1）轉(zhuǎn)爐到兩個(gè)氣柜的管道材質(zhì)一致;

（2）轉(zhuǎn)爐到兩座煤氣柜的管道距離相差不大：

（3）轉(zhuǎn)爐到兩座煤氣柜的管道路徑上的彎頭數(shù)量相差不大。

3 并網(wǎng)控制

煤氣柜主要用來(lái)存儲(chǔ)煤氣，并無(wú)實(shí)質(zhì)性煤氣消耗，其主要參數(shù)為煤氣的流入量和流出量。其模型表達(dá)式為：

上式中，Q_in為煤氣流入量，Q_out為煤氣流出量，k表示流量變化與緩沖單元變化的比例系數(shù)，Ah表示煤氣緩沖單元的高度變化量。

據(jù)煤氣柜運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，列出煤氣柜活塞運(yùn)行速度進(jìn)口調(diào)節(jié)閥開度、柜內(nèi)氣體壓力與煤氣管網(wǎng)壓力差關(guān)系根據(jù)差壓一定情況下，速度與閥門開度在70%以內(nèi)大約程線性關(guān)系，70%到100%程序非線性關(guān)系。

由此可見，在大部分開度內(nèi)，活塞速度與閥門的開度是成正比例的關(guān)系，即煤氣柜的柜容變換率與閥門的開度成正比例關(guān)系。16 5萬(wàn)煤氣柜改造后，可以利用的存儲(chǔ)容積也為8萬(wàn)立方米。為平衡兩個(gè)氣柜的回收量，高柜位氣柜的閥門需要關(guān)小，減少煤氣的流入量。低柜位氣柜的閥門需要開大，提高煤氣的流入了。令h1為8萬(wàn)柜柜位，m1為8萬(wàn)柜入口閥門開度;h2為16.5萬(wàn)柜柜位，m2為16.5萬(wàn)柜入口閥門開度，則：

ml =h2/（h1+h2）

m2=hl/（h1+h2）

這樣柜位越高，煤氣的流入量越小;柜位越小，煤氣的流入量越大。能有效平衡兩座氣柜的柜容，使兩座氣柜的柜容基本一致，最大化利用氣柜的存空間和回收能了，同時(shí)保證了管網(wǎng)煤氣通過(guò)的截面積，不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)氣柜的閥門開度都很小造成管道壓力過(guò)高放散的情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)改造16.5萬(wàn)煤氣柜本體和轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)的管道，將16.5萬(wàn)煤氣柜改為可以回收存儲(chǔ)轉(zhuǎn)爐煤氣的煤氣柜。同時(shí)將轉(zhuǎn)爐煤氣并入混合煤氣的并網(wǎng)點(diǎn)改在高焦混合煤氣加壓站處。將轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站與混合煤氣加壓站合并一處，方便煤氣的統(tǒng)一調(diào)配，為轉(zhuǎn)爐煤氣回收水平進(jìn)一步提高創(chuàng)造了條件。自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了煤氣柜的集中控制，減少了人員配置，方便了煤氣的混合調(diào)配?？刂葡到y(tǒng)的自動(dòng)化水平很高，儀表系統(tǒng)測(cè)量精確。改造完成后實(shí)現(xiàn)雙煤氣柜的在線并網(wǎng)運(yùn)行，提高了轉(zhuǎn)爐煤氣的回收利用率，改善了型鋼煤氣柜系統(tǒng)設(shè)備閑置率高的問(wèn)題。該項(xiàng)目從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備改造到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搭建，再到控制軟件的開發(fā)，從開始到實(shí)施各個(gè)階段，一直得到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，以及煤氣柜運(yùn)行人員、電氣、儀表等各方面技術(shù)人員的大力支持，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各專業(yè)間多次交流，在相關(guān)施工方的密切配合下，使本項(xiàng)目達(dá)到較高技術(shù)水平。本項(xiàng)目實(shí)施后，整個(gè)煤氣控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)之間銜接更加緊密。使得儀控系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)更加可信，控制更加可靠、安全，達(dá)到了預(yù)期的效果。

系統(tǒng)的投運(yùn)，在減少煤氣排放，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面做出了巨大的貢獻(xiàn)，給整個(gè)廠區(qū)的煤氣用戶帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]丁昊，某鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收并網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化改造實(shí)踐[J].機(jī)電信息，2016.