钢铁企业煤气发电厂锅炉风机调速节能探讨

2017-04-09张岩

四川水泥 2017年5期

关键词：焦炉煤气热值钢铁企业

张岩

（河钢集团唐钢公司河北省唐山市 063000）

钢铁企业煤气发电厂锅炉风机调速节能探讨

张岩

（河钢集团唐钢公司河北省唐山市 063000）

本文针对钢铁企业煤气发电锅炉风机调速节能等相关问题展开了讨论。钢铁企业的煤气系统为钢铁联合单位能源系统主要的部分，不仅涉及到煤气消耗、分配、输送、生产等众多环节，还与提高质量以及产品质量、改善环境污染、降低原材料的成本等问题有关联。

钢铁企业；煤气发电厂；风机；调速；节能

引言：资源综合利用、降耗节能是企业实施可持续发展的基础，同样也是企业推广清洁生产、增加利润的主要手段。钢铁企业借助剩余的煤气来实现热电联产，是节约能源、保护环境有效地方法。但是在实现热电联产的发电厂内，依然存在节能运行问题，引风机、锅炉鼓调速方案的确定就是属于较为典型的例子。文章试图借助锅炉风机的节能调速相关问题的探讨，提出看法来达到抛砖引玉的目标。

1 发电厂锅炉风机调速节能运行的必要性

主要输机设备为煤气发电厂中的锅炉风机，拖动锅炉风机运行的电动机有着高压大功率等特点，其消耗的电能在发电厂用电指标中占得比重相对来说较大，要是可以降低风机电机电能的消耗对减少发电厂用电指标、增加经济效益有着非常重要的意义。

在钢铁企业中，因为原燃料的变化与维护管理工艺制度的需求，用作发电厂煤气的用量是不断变化的。煤气量波动可以导致锅炉出力的变化，这样势必会导致锅炉风机负荷产生变化。早期调节锅炉风机负荷的方式用挡风板节流调节的较多，导致大量电能白白的浪费在提高局部的阻力上。

此外，因为从发电机额定的发电负荷到汽轮机输出功率、拖动风机电动机额定的功率、风机的风量、锅炉的蒸汽量，每一步均存在设计裕量。所以即使有足够的煤气量能使发电机满负荷的运行，同时也需要适当的调节挡风板来满足锅炉对于风量的需求。至此不难发现煤气发电厂锅炉风机正常运行时均需要进行调节风量，这样就有必要采取合适的电动机的调速方式，促使风机节能可以有效的运行。

2 采取锅炉风机调速节能运行原则

选取锅炉风机调速的方式要从技术性、经济性、安全性这三个方面进行综合的考虑。

2.1技术性

技术性指的是调速的方式是否选用先进技术，安全性经济型、安全性、技术性之间是互相关联的，只有选用先进技术才可以确保调速产品的节电效果与安全性。

2.2经济性调速产品经济性主要有以下两个方面：①设备造价

处于满足风机的调速性能等需求的前提下，要选取设备造价较为低廉调速的方式，来减少设备投资的回收期。

②节点效果

电动机调速的方式主要分为耗能型调速与高效调速方式，选用现代的电力电子技术高压变频的调速与内反馈串级调速均属于耗能型的调速方式。电磁调速、液力耦合器调速等属于耗能型的调速方式，常规负荷变化的范围内，通常耗能型的调速方式和高效的调速方式节电的效果之间相差大约50%。

2.3安全性

锅炉风机为安全运行发电机组中较为重要的一个环节。选用锅炉风机的调速方式一定要将安全性作为前提，调速产品安全性一般包括被动安全性与主动安全性。

被动安全性指的是当运行调速产品的环境出现故障时，一定要有预备的措施来保障发电机与锅炉正常运行而没有停机等事故的产生。主动安全性指的是怎样采用合理先进的生产工艺、优质的元器件、合理先进的技术方案来确保调速产品运行的安全性。

3 优化利用煤气的方法

优化钢铁企业使用煤气，要按照企业煤气的特点及品种与企业现有的用气设备，综合系统的分析各项要素，各个环节紧密配合，尽量达到最佳的使用煤气热值，最少的放散目标。

式中，μi（x）表示第i等级的隶属度函数，x表示各个指标的模糊量值。δi＝（ai＋bi）／2，ai，bi 为第i个等级的量化区间。

3.1钢铁企业煤气利用的现状及特点

①焦炉煤气：又称为焦炉气，是用几种不同的烟煤制成的炼焦用煤。处于炼焦炉中进行高温干馏之后，在产出焦油与焦炭产品同时产生的可燃性气体，属于炼焦工业副产品。焦炉气主要的成分为可燃成分：CO、CH4、H2、包括两个以上的C不饱和烃以及不可燃成分：N2、O2、CO2等，其中H2的含量相对来说偏高，通常是17599-18866KJ/m3。焦炉煤气为煤气使用价值中相对高的煤气，钢厂上一直是放散率较低的。由于其热值偏高。主要用于锅炉用气、市煤气公司用气、福利区职工的生活用气，供混合煤气气源用气。

②高炉煤气：是高炉炼铁副产品,其主要的成分为CH4、H2、N2、CO2、CO等，因为其毒性偏高。高炉煤气的热值与成分和高炉所炼生铁品种与冶炼的工艺、所用燃料相关。目前炼铁生产所选用的是先进的生产工艺，虽然在提高劳动生产率的同时也降低了耗能，，却将生产的高炉煤气的热值降低（通常为3000-3800kJ/m3）,提高了使用难度。使高炉煤气中N2、CO2不断增加，继而造成混合气体升温速度变慢，燃烧的稳定性不好，温度不高。高炉煤气通常用于焦炉煤气、蒸汽锅炉、焦炉、高炉热风炉混合之后用于轧钢热炉。

③转炉煤气：是处于转炉炼钢的阶段，铁水中碳处于高温下与吸入的O2生成CO与少量的CO2混合型气体。转炉煤气通常包括H2、N2、CO2、CO、微量O2，由于包括大量的一氧化碳，导致毒性较大。转炉煤气发生量处于一个冶炼的阶段尚不均衡，其成分也有相应的变化。而转炉煤气相比于焦炉煤气与高炉煤气的产率来说较低，供混合煤气的气源使用。

④混合煤气：混合煤气的热值取决于焦炉煤气与高炉混合的比例，高炉煤气和焦炉煤气混合的比例高，热值就高，反之就低。

3.2合理的分配煤气资源

由于煤气资源受到原料结构、煤种配比等影响，高炉、转炉、焦炉煤气热值处于可控制的范围之内波动，根据煤气的结构与煤气热值的调整要求，按照煤气工艺与种类来划分，合理利用煤气资源应遵循以下标准：

②焦炉煤气的产量相对来说较为稳定，各项参数的波动较小、毒性小、热值高，通常用作热值需求高的设施上，像烧结点火炉等，也可以与转炉煤气、高炉煤气混合后供轧钢等用户。

③转炉煤气要优先炼钢的工序自用，也可借助改造燃烧器，提升烘烤的效率。此外，转炉煤气特点为含硫量较低，石灰焙烧有助于减少石灰含硫量，为钢铁单位使用转炉煤气最佳的用户。

3.3充分的使用富裕的煤气

选用先进的节能技术，尽可能多多的回收副产煤气，像高炉煤气的干法除尘技术、炼焦煤的调湿技术等能够明显的增加煤气的回收量，选用连铸连轧、热送热装等新型的技术增加钢柸入炉的温度，伴随钢柸的显热回收量增多，加热炉单位煤气的消耗量明显的降低。

3.4平衡煤气资源、加强煤气的调度

伴随优化技术、控制技术、计算机网络技术飞速的发展，钢铁厂的能源管理中心功能早已无法简单的定位于能源介质的监控与报警、潮流显示、数据采集功能上。要针对大型的钢铁厂的能源系统，尤其是煤气系统运行的特点，开发优化管理煤气的煤气柜、数学模型和自备电厂燃料供应系统的数学模型，构建以优化调度、分析决策、预测、监控等功能何为一体进行实时的监控与信息管理系统。