系统调控优化平衡降低煤气放散率

2015-03-15贾连双李自云山东钢铁股份有限公司济南分公司山东济南250101

冶金动力 2015年4期

贾连双，李自云（山东钢铁股份有限公司济南分公司，山东济南　250101）

系统调控优化平衡降低煤气放散率

贾连双，李自云
（山东钢铁股份有限公司济南分公司，山东济南250101）

【摘要】济钢副产高、焦、转炉三种煤气，在保障热风炉、轧钢等用户的前提下，富裕的高、焦炉煤气通过燃电CCPP机组、采暖锅炉等用户吸纳，系统通过放散调节管网压力。由于生产系统调整，煤气供求关系发生较大变化情况下，系统调控的及时性、系统预测的精准性就显得尤为重要。基于物料平衡的基础，结合济钢煤气系统的生产特性，对煤气系统静态平衡预测及动态平衡的调控摸索出了较独特的管理手段，最大程度降低了高、焦炉煤气放散率。

【关键词】煤气平衡；系统调控；结构优化；降低；放散率

Systematic Regulationand Controland Optimal Balanceto Reduce Gas Discharge

JIA Lianshuang，LI Ziyun
(Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Jinan, Shandong 25010, China)

【Abstract】Jinan Steel produces large volumes of blast furnace gas, coking gas and converter gas as byproducts. After ensuring supply to hot stove and rolling mill users, surplus blast furnace and coking gas is absorbed by electricity CCPP unit and heating boilers and the system discharges gas to regulate the pressure in pipe network. Due to adjustment of production system, the relationship of gas supply and demand had greatly changed, so the timeliness of system regulation control and accuracy of system prediction are particularly important. Based on material balance and the production characteristics of the gas system in Jian Steel, a unique management mode for prediction of gas system static equilibrium and adjustment of dynamic equilibrium has been worked out to minimize blast furnace and coking gas discharge rate.

【Key words】gas equilibrium; system regulation; structural optimization; reduce; gas discharge

1　济钢生产结构配置

济钢煤气资源分为高、焦、转炉煤气三种，副产煤气首要保障高炉热风炉、焦炉等一线用户，其次为轧钢用户，在保障上述用户的前提下，富裕的高、焦炉煤气供应燃电CCPP机组、110 t补燃锅炉等用户，在刚性用户、缓冲用户均无法吸纳的情况下，系统通过放散调节管网压力。基于当前济钢煤气系统配套设施的现状，受季节变化、结构调整、集中检修等因素影响，高、焦炉煤气系统整体供大于求，阶段性不平衡、缓冲能力不足、可控调节手段少的矛盾非常突出。而煤气对空放散即意味着能源浪费与环境污染，为此在系统缓冲能力不足的情况下，系统调控的及时性、系统预测的精准性就显得尤为重要，我厂煤气专业人员基于物料平衡的基础，对煤气系统静态平衡预测及动态平衡的调控已形成较为成熟的调控方法，本文将对煤气平衡调控手段进行具体阐述。

2　动、静态煤气平衡结构优化

2.1概念阐述

静态煤气平衡为建立在物料平衡基数上的供求关系，缓冲能力有限的情况下，缓冲用户无法消化由于用户集中检修等异常状况导致的富裕煤气，供求平衡仅限于理想状态，煤气的静态平衡仅限于阶段性预测分析，用于生产管理人员掌握阶段性的煤气资源匹配情况；动态平衡指生产调控过程中，针对即时现状或信息对生产系统实施调控的一种临时手段。只有将两者相结合，在把握方向的同时，即时应对系统变化，合理调整煤气资源配置，方可通过人为调控的方式，达到煤气资源的合理利用。

2.2煤气平衡必要性阐述

在钢铁企业中，由于煤气的气源、用户的产供关系不断发生动态变化，迫切需要我们做出科学合理的煤气平衡，拿出切实可行的方案和措施。对于煤气的生产组织来讲，做好煤气平衡工作显得尤为重要，我们通过对煤气气源产出情况、煤气用户的消耗情况进行预测和分析，以静态手段来判断动态发展变化的趋势，得出煤气平衡盈亏结果，以此做出正确的生产组织决策。在这里需要指出的是，我们在进行煤气平衡测算的过程中，得出的煤气富裕过剩还是煤气亏缺不足的结论，在定义上其量化概念是比较模糊的，严格地讲，不能用精确的数据来限定煤气富裕或不足的外延，其外延并不清晰，有其不确定性，虽然煤气富裕或不足的内涵我们都清楚，但煤气富裕或不足之间并没有非常确定的边界划分，即其外延是模糊的，因此，针对煤气平衡这一课题来讲，动态调控的及时性显得尤为重要。

对于煤气平衡来讲，我们所需要的是对未来煤气产供变化趋势发展的预测结果，要用当前的常态性、中间相位、平均值的分析，可以运用精准计算模型，通过研究得出未来生产发展的趋势，即：用“现在式”预测“将来时”，处理当前的疑难问题，安排将来的工作计划，纠正煤气平衡偏离正常轨迹，而保持良好的趋势发展。

2.3动、静态煤气平衡的建立

2.3.1以物料平衡为基础，气源单位产气率及用户单耗为支撑，分阶段模拟不同生产状态下的供求变化，制定静态煤气平衡

煤气系统生产调控及时与否，首先要做到对各生产用户产量/消耗量准确预测，验证产供关系，制定阶段性煤气平衡计划。在准确预测的前提下，以煤气平衡为基础，制定阶段性降低煤气放散率措施。首先针对高、焦炉煤气发生量及各轧钢用户用量及缓冲用户的缓冲能力进行摸索，与计量人员摸索不同阶段下的用户单耗，如夏季/冬季轧钢用户的单耗不同，冬季/夏季燃电机组CCPP发电能力也有所不同。综合考虑后，得出静态煤气平衡的基础数据。

每个月轧钢/缓冲用户将阶段性检修，虽然物料基本平衡，但用户单耗有所不同。如1700热轧产线混合煤气单耗110 m3/t，而4300厚板产线混合煤气单耗210 m3/t，各轧钢用户产量变化将直接导致高、焦炉煤气供应平衡变化。目前总公司生产部在制定生产计划的同时，将兼顾考虑煤气平衡的影响，煤气平衡模型的建立可以作为指导生产经营计划的工具。现以2011年8月份煤气平衡建立为案例予以说明：

提前对煤气资源情况预测分析，生产部综合考虑，下达总公司各生产单位检修计划，我们再根据公司计划对煤气平衡数据进行修正。

根据总公司检修计划，将8月份煤气系统生产组织大体分成三个阶段：8月1~5日，仅2500产线3#加热炉检修，对系统影响较小；8月6~20日，4300产线2#加热炉、球团厂3#竖炉等用户相继长时间检修；8月21~31日，燃电系统6#机组检修，高、焦炉煤气将出现阶段性供大于求的情况。

针对每一阶段不同的生产状况，制定每一阶段的煤气平衡趋势预测，煤气平衡预测整体分为四部分：（1）收入，指高、焦、转炉煤气产出量；（2）刚性用户，指高炉热风炉、焦炉、球团、烧结、轧钢等公司的一线用户；（3）变量支出，指CCPP燃气发电系统、110 t补燃锅炉等缓冲用户，即可以调节的用户；（4）煤气剩余量，指系统富余量，即放散量。该模型以各用户在该季节的单耗、各轧钢用户产量、CCPP机组发电量为基础，整体按照混合煤气热值公式（Q高×J高+Q焦×J焦+Q转×J转=Q混×J混）测算。

经过整体平衡后，可知8月1~5日煤气系统平衡情况如表1所示。

日产量：铁2.36万t；钢2.43万t；材2.28万t；焦炭0.97万t；烧结3.64万t；球团0.65万t。

表1　煤气平衡表（8月1~5日）　万m3/h

通过该验算可知，调整后，高炉煤气放散量=1.4+0.34×5=3.1万m3/h，放散率1.81%，焦炉煤气经过调整混合煤气用户热值等手段调控，可实现零放散。

上述为一个阶段的煤气平衡情况，按照每一阶段的煤气平衡情况，分别制定相应的措施，每一阶段预测后，再进行当月煤气平衡情况的汇总，可知当月高、焦炉煤气放散率：高炉4.75%，焦炉0，具体数据见表2。

表2　8月份高、焦炉煤气放散预测表

2.3.2以静态平衡为基础，做好动态的调整，达到煤气资源效益最大化。

2.3.2.1以混合煤气热值换算为基础，作为动态调整的依据（见表3截图）。

2.3.2.2以静态平衡数据为基础，即以目前系统的富裕/缺口为定量，进行预测核算，作为动态调整的依据。

表3　煤气热值计算模型

如在每月进行阶段性静态平衡后，用户集中检修，生产系统供求关系发生较大变化，为此在静态平衡的基础上，对某天的煤气生产变化趋势进行分析，并得出结论作为生产组织调控的依据，见表4。

表4　煤气平衡核算表　万m3/h

2.3.2.3利用动态预测模型，预测较短时间内煤气平衡情况。

以能源管控中心为技术平台，通过优化煤气平衡措施，改进能源平衡技术手段等生产因素，使煤气资源的综合利用提高到一个新的水平；精心做好生产数据与信息的收集、整理、统计和原因分析，并及时和相关煤气用户沟通，掌握其计划检修、生产节奏、生产趋势及相应的动态分析，做到系统思考、系统分析、系统平衡，做好煤气供求量能的动态调整。

利用好仿真系统动态预测模型，对系统平衡走向进行预测（图1为焦炉煤气柜柜位预测模型截图）。

图1　焦炉煤气柜柜位预测模型截图

3　效果分析

随着济钢煤气平衡调控管理手段的逐步完善，平衡预测的准确性、动态调控的及时性相应提高。2011年8月份较1月份高炉煤气放散率降低1.7%，焦炉煤气放散降低0.69%，提高了能源利用效率，并且发电量也有所提高。2011年，针对济钢副产煤气相对富裕的局面，我厂首次投运8套燃机，按“8套燃机+5套汽机”组织生产，及时针对煤气的供求变化，通过调整混合煤气配比、燃电机组负荷等动态调整手段，最大程度降低煤气放散率，创造价值，避免能源浪费。其中2011年8月份燃电系统发电量24800万kW·h，2011年1月份燃电系统发电量22940万kW·h，8月份较1月份提高发电量1860 万kW·h，按电费0.46元/kW·h计算，8月份较1月份燃电系统多创造价值〔1860-（24800/31）〕×0.46×60%=292.56万元（扣除自耗电及其他成本，其中不包含煤气成本，按照利润比例60%计算）。