昆钢煤气系统的经济安全性分析与优化

闫 莉

（昆明钢铁集团有限责任公司动力能源分公司，云南安宁650302）

昆钢煤气系统的经济安全性分析与优化

闫 莉

（昆明钢铁集团有限责任公司动力能源分公司，云南安宁650302）

从安全运行和经济运行两方面论述了昆钢煤气系统中存在的问题，针对存在问题提出解决措施及建议。

煤气系统；安全运行；经济运行；问题；措施；建议；昆钢

煤气系统的安全性和经济性，在钢铁联合企业中历来被人们高度重视。在煤气的生产、输送、使用三个环节中，从设计到投入运行，首先要考虑的是系统的安全、可靠，只有安全可靠才能保证人身安全和生产稳定运行；其次是构成系统的各种设备是否匹配、协调，只有系统中各种设备匹配协调，再加上科学合理的管理，才能产生最大的经济效益。

本文根据昆钢煤气系统的现状，从安全和经济运行方面进行分析，主要从两个方面入手：一是系统的构成，主要是针对目前昆钢煤气系统存在的问题提出解决方法；二是从运行管理方面，主要阐述怎样完善管理才能使煤气系统经济运行。通过分析提出一些粗浅的看法。

1 概况

昆钢本部系统包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气和混合系统。根据2012年上半年统计：

高炉煤气产量为69.6万m3／h，外供量38.2万m3／h，放散率3.08%，主要外供用户是焦化厂、75t／h锅炉、130t／h锅炉、烧结低温发电锅炉及混合煤气用户。

焦炉煤气产量7.3万m3／h，外供量5万m3／h，放散率0.17%，主要用户是烧结厂、焦化厂、75t／h锅炉、130t／h锅炉及轧钢片混合煤气用户。

转炉煤气可回收煤气2.8万m3／h。

混合煤气系统主要承担烧结厂和轧钢片加热炉用气的混合、加压、输送任务。主要用户为烧结厂、棒材厂、冷热轧厂，系统上有五座混合煤气加压站，共有加压机19台套，总加压煤气量4.73亿m3／a。

系统上有15万m3高炉煤气柜一座，7万m3焦炉煤气柜一座，3万m3转炉煤气柜两座；同时有三座高炉煤气放散塔，放散能力20万m3／h，两座焦炉煤气放散塔，放散能力1～1.5万m3／h。

三台75t／h和130t／h锅炉是煤气系统的缓冲用户，可烧高气21～25万m3／h，焦气1.2～1.5万m3／h。

2 煤气系统的现状及存在的主要问题

（1）系统监控装置不全，安全隐患突出

目前昆钢的煤气系统从气源出口到放散塔、加压站入口，煤气压力的高低压报警装置都不完善，系统压力的稳定调节全靠放散塔值班人员观察压力表进行，高气压力控制在9.0～13.0kPa，焦气压力控制在5.5～6.5 kPa。在系统煤气供求量发生大幅度增减时，引起的压力波动不能及时提醒操作人员调整，经常导致系统压力大范围波动，高气压力有时高达19 kPa，焦气压力高达7.0 kPa，给用户和煤气混合造成很大影响，严重时造成高气倒入焦气系统，导致混合煤气用户熄火。更为严重的是，由于系统压力急剧上升而未能及时调整，时常造成脱水器水封冲开、煤气泄漏，这种现象每年都有3～5次，最严重的一次是2000年12月6日中班，六高炉引煤气，系统压力升高未能及时放散，导致十五万柜进口水封脱水器冲开，煤气泄漏，在处理漏气时，一值班人员违章作业导致煤气中毒身亡。因此，完善煤气系统的高低压报警装置，及时提醒值班人员调整，对稳定系统压力，防止煤气泄漏事故的发生，具有重大意义，是煤气系统安全正常运行的 “监视器”，应该尽快完成，确保系统安全运行。

（2）煤气放散系统装备落后，稳定和关闭效果差，影响系统的安全、经济运行

放散塔是煤气平衡的重要设施，它的作用是在气源或用户供求量发生突变时，迅速将过剩煤气安全排入大气，确保系统压力稳定。目前，放散塔存在的主要问题有以下几点：

①四、五洗放散塔，由于使用年代较久，设备陈旧，投入自动放散后，电机经常过载发热烧坏，只能手动放散，难以跟踪系统压力变化，造成不必要的放散和系统压力波动。

②放散塔点火方式落后，现在一直是人工点火，劳动强度大，危险性高，其次是火焰不稳定，在煤气放散量大时，高炉煤气放散塔经常熄火，造成煤气不燃烧就直接排入大气，污染周围的工作环境。特别是冬季雾大时，煤气扩散不开，中毒的可能性更大。

③放散调节系统关不严，系统压力低时，造成不必要的放散损失。初步估算，6个放散塔因关不严造成的煤气损失大约在0.5～1.0 m3／h，每年约损失350～720万m3，浪费惊人。在放散塔前设置关闭严密、调节灵活的控制阀门是减少泄漏损失、稳定系统压力的有效方法。

（3）系统计量不全，信息反馈落后，调度指挥滞后

昆钢煤气系统的调度平衡方法，仍停留在20世纪60年代，这对一个年产近300万t钢的特大型钢铁联合企业来说，无疑是一个遗憾。从计量方面看，煤气的产量、使用量、放散量有一半以上都存在着无表计或计量不准的情况，造成煤气动态平衡的盲目性，调度人员只能凭经验调整。另外，由于煤气系统的压力、流量监测都分散在各站点，调度人员全靠电话询问值班人员了解变化情况，一旦煤气系统发生突然变化，或值班人员观察汇报不及时，往往造成系统调整滞后，影响用户或造成放散损失，严重时造成系统超压，危及安全。

因此，建立一个信息反馈迅速的在线监测系统，对煤气系统的压力、流量放散进行集中监控，为调度人员提供快速的决策信息，是提高煤气系统管理水平的硬件要求。特别是当锅炉和气柜作为煤气缓冲调节手段时，对煤气系统进行集中监控显得更为重要。

（4）系统结构不合理，加压机、气柜没有充分发挥效率

在三炼钢未投产前，老轧钢区域的混合煤气主要由二加压供给，用户有250车间、650车间、盘元、耐火厂、中板等。这些用户主要分布在三炼钢区域的西面，随着三炼钢、四轧厂、冷热轧厂的相继投产，在三炼钢厂区东面新建了一批煤气设施，如七万柜，三万柜，三、四、六加压站，形成了相对独立的煤气系统，使整个东南片管网布局发生了很大的变化。另外，随着老用户退出和新用户增加，以及设计能力偏大，混合煤气加压站都存在加压机容量大于实际供气量的情况。各加压站的设备容量和供气量见表1。

表1 各加压站的设备容量和供气量

从表1可以看出，加压站绝大部分运行加压机供气量都低于铭牌出率的50%，最高的也只有76%。大部分加压机长期在低负荷下运行，这是很不经济的，有必要对煤气系统进行优化改造，对加压机进行 “并”、“停”，提高加压机效率，减少开机台数，同时对用户热值进行统一配比。

在焦炉煤气系统方面，由于七万柜储气压力与系统压力不匹配，长期处于停运状态，焦气系统压力在4.0～6.5 kPa，气柜储气压力只有2.7～3.0 kPa，不能充分发挥气柜的稳压调节作用，需要增加活塞配重，对三炼钢区域焦气进出口管进行改造，提高气柜的投运率，减少放散量。

以上四个方面是昆钢煤气系统存在的主要问题，它直接影响着煤气系统的安全、经济运行，有的方面只要投入少量资金，就可以获得较大的经济效益，提高系统的安全性，如：放散系统的改造完善，轧钢片新老系统的联网，煤气系统各主要监测点高低压报警的设置等；有的需要投入较大的资金，如建立快速信息反馈系统，实现计算机在线监测，将各点参数汇集到中心调度室，但可提高煤气系统的现代化管理水平，它带来的经济效益是巨大的，也是能源系统现代化管理的必然趋势。

3 解决问题的可行性探讨

要提高昆钢煤气系统的安全性和经济性，本人认为要围绕以上四个问题，做好以下几个方面的工作：

（1）建全煤气系统的高低压报警装置，为运行人员及时调整创造条件

“压力”是煤气系统重要的监测参数之一，它的变化直接影响到系统的安全、正常运行。压力过高会造成脱水器水封冲破，煤气泄漏；同时给煤气的混合带来困难，严重时发生两种煤气在混合机构倒流，造成用户停产。因此，完善系统的高低压报警装置，能及时提醒运行人员调整，确保系统安全、正常运行。

高焦炉煤气系统的监测犹为重要，应在以下几个站点安装报警装置：①四洗、六洗净煤气出口管；②各放散塔进口；③气柜和加压站进口。以上这些地方都是控制调整系统压力的关键点，应该设报警，及时提醒运行人员调整。

（2）改造放散塔，提高控制水平，确保系统安全、经济运行

放散塔是高、焦炉煤气系统的重要设施，它和气柜、缓冲用户一起承担着调节稳定系统压力的作用，将系统过剩的煤气安全排入大气。系统压力高时，如果不及时打开，将造成系统超压，危及安全；压力低时关不严，造成煤气浪费，不经济。排放时不燃烧，将造成周围人员中毒。因此，建立一个调整灵活、开闭可靠和稳定的放散系统是非常必要的。

公司煤气系统上的6座燃烧器，有必要在以下几个方面做改进：

①实现所有放散塔自动放散，关闭严密。将放散塔前现场操作的切断阀引入值班室远程操作，并换为关闭严密的三偏芯的蝶阀；不能长时间投入自动放散的改为能自动放散的调节阀，实现所有放散阀在系统压力波动时能自动调整，这对用锅炉作为主要缓冲调节手段的煤气系统犹为重要。

②改进点火方式，完善火焰监测。将现在的人工点火设为电火花点火，避免运行人员中夜班高空点火的危险作业；其次是在没有火焰监测的燃烧塔上装监测仪，让运行人员能在值班室及时发现放散煤气的燃烧情况，防止放散熄火造成煤气中毒。

其次是要解决高炉煤气放散塔在放散量大时熄火的问题。

为了解决6座放散塔存在的以上问题，并结合节能减排工作，分公司投资了200万元于2008年开始改造，历时两年，到2009年改造完工。经过2a多的运行，收到了预期效果，大大提高了煤气系统运行的安全性。

（3）建立煤气系统的在线监测、集中监控，提高系统运行经济性和管理水平

应用计算机系统与煤气系统进行在线监测和数据采集，其主要作用是将煤气系统的压力、流量等参数及时汇集到调度中心，为生产提供动态信息，调度人员能在较短的时间内进行科学合理的调整。在这个系统中，在线监测是基础，数据是调度决策的重要依据。如果能对气源的产量、用户的使用量、锅炉的缓冲量、气柜的储存量及燃烧器的放散量进行在线监测，适时调控，煤气系统的安全性和经济性将得到很大提高，昆钢能源管理水平将向现代化管理跨进一大步，也是今后能源管理的发展方向。

（4）优化系统结构，提高加压机效率，充分发挥七万柜的调节作用

从前面的统计数据可看出，几乎所有的混合煤气加压机都是低负荷运行，现在进行具体分析：

①一加压站加压机选型太大，供气量只有额定负荷的13%～20%，从用户来看，随着球团的投产，用量不会有大的增加，完全可以换成流量小的机型。冷轧混合煤气加压机也存在同样问题，需要重新选型，解决低负荷运行问题。

②二、四、六加压站，供气用户都集中在轧钢片，而且管网相近用户热值相近，可以联网运行，减少开机台数。2003年已做了六加压供四轧厂的改造，非常成功，但四、六加压联通管需要加大。

③只要将原耐火厂煤气管加粗，并与四轧厂和原中板煤气管联通就能实现二、四、六加压站联网供气，有以下几个优点：能提高加压机运行效率且调整灵活，在用户局部停产时能减少开机台数；提高了系统的同时使用系数，系统压力比联网前更加稳定，供气更加可靠。

④充分发挥七万焦炉煤气柜的作用，要做以下工作：增加气柜活塞配重，将储气压力提高到原设计压力5.0kPa；在气柜进口总管加压站前面，加装切断阀和调节阀。根据气柜的升降来控制气源进入气柜区域的气量。这样可以调节气柜区域的用气量0～3.0万m3／h，这对稳定焦气系统压力、缓冲锅炉充分使用煤气都十分有利。

（5）扩大缓冲用户，努力实现放散为零

目前，在钢、铁、材生产正常的时候，高、焦炉煤气都有放散，高气放散量约在1万m3／h，生产不均衡时，放散就更大。充分利用富余煤气，实现放散为零，一直是冶金工厂追求的目标，而且已有成功的例案。

我们要考虑的是建立一个与生产瞬息变化相适应的煤气平衡机制，本人认为要应在以下几个方面做工作：

①在组织钢铁材生产中，要考虑煤气平衡，有计划地安排产量、品种，安排好气源和用户同步检修，加强检修的计划性，特别要做好中、长期能源平衡规划。

②建立能源管理信息系统，逐步实现煤气系统的计算机在线监测，及时采集动态平衡数据，为调度人员提供科学合理的决策信息，落后的信息反馈系统不能形成快速、合理的调度方案。

③提高气柜的操作水平和放散塔的装备水平。气柜可以调节短时间内的煤气波动，如热风炉切换时发生的煤气波动；放散塔可以消除煤气突变对系统的冲击，如用户事故时突然减量。只有二者的可靠运行，才能保证缓冲用户的正常生产和系统的安全。

4 小结

本文从五个方面探讨了煤气系统现存问题的解决办法，有的是具体的解决方案，有的是建议和设想，有的在组织实施，有的路还很漫长。不管怎样，只要我们有目标、有方向，一步步走下去，昆钢的煤气系统就会越来越完善，管理就会越来越科学。

Analysis and Optimization of Gas System in Kunming Steel Corporation from Economic and Security Views

YAN Li
（Power and Energy Plant of Kunming Steel Corporation，Anning Yunnan 650302 China）

For the cost－effective and safe operation of the gas system of the company，this paper discusses about the problems of the gas system and puts forward the solutions and suggestions.

gas system；safe operation；cost－effective operation；problems；measures；suggestion；Kunming Steel Corporation

X51

：A

：1673－9655（2013）02－0082－04

2012－09－18