宁钢焦炉煤气系统优化控制措施

2020-12-27宋永杰

冶金动力 2020年1期

宋永杰

（宁波钢铁有限公司能源环保部，浙江宁波 315000）

引言

宁钢焦炉煤气系统包括2座曼型稀油干式焦炉煤气柜（主厂区一座5万m3，五丰塘一座5万m3），主厂区3 台焦炉加压机（一用两备），五丰塘2 台焦炉加压机（一用一备），焦炉煤气用户有热轧加热炉、炼钢烘烤、石灰、烧结、热力锅炉、热风炉、余能电厂等。

1 焦炉气柜控制优化

宁波钢铁有2 座焦炉气柜相距约5 km，一座靠近气源侧（焦化厂），另一座靠近用户侧，通过2座煤气柜进出口阀门开或关，来控制2 座焦炉煤气柜的柜位。由于2座气柜相距较远，且有压差，运行切换时，会造成后续煤气用户压力波动，同时阀门频繁开关对阀门的寿命也有影响。

1.1 焦炉气柜控制工艺优化改造

利用2 座煤气柜之间的加压机来控制两座气柜的柜位。2 座焦炉气柜进出口阀门始终处于开的状态，焦炉煤气加压机的机后压力以保证用户侧焦炉煤气柜及用户的压力为基准，通过控制焦炉煤气的输送量，自由控制2 座焦炉煤气柜的柜位。平时焦炉加压机输送量等于焦炉煤气气源的发生量，使气源侧焦炉气柜柜位保持在稳定或不变；当用户侧焦炉煤气柜随着用户的使用量变化升高或降低时，通过改变焦炉加压机输送量来满足用户侧焦炉煤气柜柜位和用户的使用量。

1.2 优化效果

2 座焦炉煤气柜并网运行控制模式实施后，可根据生产情况自由调配2个焦炉气柜的柜位，避免气柜切换过程中的压力不稳定，保证用户的压力稳定，同时也减轻了焦化厂煤气鼓风机的电流波动，保证焦炉煤气系统的顺畅安全稳定。

2 煤气放散系统改造

宁钢煤气放散塔全部采用独立的焦炉煤气作为燃料气源，铺设有专门的点火伴烧管道阀门系统，煤气放散系统中的常明灯平时一直烧着，浪费焦炉煤气。2017年3月宁钢引进了直燃式煤气放散自动点火伴烧系统，直接使用放散煤气作为伴烧气源，不再需要额外的点火伴烧燃料。

2.1 系统组成及工作原理

（1）直燃式煤气放散自动点火装置由点火伴烧器、火焰探测器、高压发生调理器、高压电缆及支撑组件、主控器和DCS系统组成。

（2）工作原理

煤气放散塔放散阀打开，主控系统获得启动点火信号后，高压发生调理器产生高压电，送给高空点火伴烧器内的电弧发生装置，产生面状电弧，首先点燃被引入伴烧器的放散煤气，伴烧器燃烧后就可以进一步点燃主放散管的煤气。主控制系统根据放散塔头部的火焰探测器获得温度信号判断放散塔煤气燃烧状态，放散塔正常燃烧，电弧发生装置停止发弧；煤气意外熄灭，主控制系统再次给出启动点火信号，直至系统确认煤气燃烧正常后，发出停止点火信号，高压发生调理器停止工作。

2.2 改造效果

2017 年3 月份逐步对高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气燃烧放散管改造，由于新型直燃式点火伴烧系统直接使用放散煤气作为伴烧气源，不再需要额外的点火伴烧燃料，因节约焦炉煤气，每年可产生100万元的经济效益。

3 焦炉煤气系统优化调整

优化焦炉煤气调整的原则是在确保生产用户正常稳定生产，焦炉煤气不放散基础上，合理分配调节用户焦炉煤气使用量，达到经济效益最大化。

3.1 焦炉煤气用户分析

焦炉煤气用户中炼钢烘烤、烧结、高炉炉前、热风炉为稳定用户，热轧加热炉为不稳定用户，余能电厂、热力锅炉和石灰是可调节用户，三个可调节用户中，余能电厂是余能利用用户，调整量0～14000 m3/h，石灰是生产用户，调整量4000～12000 m3/h（煤气不足可用喷煤代替），热力锅炉以烧高炉煤气为主，焦炉煤气调整量3000～16000 m3/h。

3.2 焦炉煤气平衡原则

根据焦炉煤气用户的分析，热轧加热炉是不稳定用户，焦炉煤气系统的平衡实际上是以热轧加热炉焦炉煤气的使用量为基础的一个动态平衡过程，根据热轧加热炉焦炉煤气用量的情况，逐步调整可调节焦炉煤气用户的使用量，并发挥焦炉煤气柜削峰填谷的作用确保焦炉煤气不放散。

3.3 两座焦炉气柜柜位控制

表1 焦炉煤气柜柜位运行范围 m3

主厂区焦炉煤气柜位25000～40000 m3，可用存储空间15000 m3五丰塘焦炉煤气柜位10000～40000 m3，可用存储空间30000 m3。

3.4 优化焦炉煤气调整思路和依据的确立

通过焦炉煤气用户分析和焦炉煤气平衡调整原则分析，我们确立了以下优化调整原则和根据：

（1）焦炉煤气主调节用户余能电厂是余能利用用户，它建有13.5 万kW 燃气发电机组一台，用剩余的煤气发电，由于公司富余煤气量有限，机组平均发电负荷只有7.9 万kW·h 左右，机组剩余负荷较多，有较大调整空间。

（2）目前国家电价执行峰谷电价，高峰（8：00～11：00、13：00～19：00、21：00～22：00）0.869 元/kW·h，尖峰（19：00～21：00）1.042 元/kW·h，低谷（其余时段）0.409元/kW·h。

因此我们可以结合公司生产实际工况，在确保生产用户正常稳定生产、焦炉煤气不放散的基础上，通过减少机组低谷时段煤气用量降低机组发电负荷，将剩余焦炉煤气利用煤气柜存储起来，在高尖峰时段增加机组煤气用量，增加高尖峰时段的发电量，可在机组煤气使用总量不变的情况下利用电网峰谷电价差创造效益。

具体调整思路：22：00～次日08：00低谷时段动力调度根据煤气使用情况逐步存储煤气，至08：00 将柜位存储至高位，然后通知余能电厂增加焦炉煤气使用量提高发电负荷（增加多少煤气量参照高峰时段结束柜位能回到低位为宜），至11：00 高峰时段结束时柜位又降至低位，之后通知发电机组减少煤气用量，至13：00 低谷时段结束时煤气柜位又升至高位，然后13：00～19：00这个高峰时段保持柜位平稳运行，至19：00 尖峰时段开始时通知发电机组增加煤气用量提高发电负荷，至21：00 尖峰时段结束时将柜位降至低位，21：00～22：00 维持低柜位运行，22：00高峰时段结束后又开始存储煤气，以上为一个调整周期，接下来开始下一个周期的调整。