昆鋼煤氣系統的經濟安全性分析與優化

閆 莉

（昆明鋼鐵集團有限責任公司動力能源分公司，云南安寧650302）

昆鋼煤氣系統的經濟安全性分析與優化

閆 莉

（昆明鋼鐵集團有限責任公司動力能源分公司，云南安寧650302）

從安全運行和經濟運行兩方面論述了昆鋼煤氣系統中存在的問題，針對存在問題提出解決措施及建議。

煤氣系統；安全運行；經濟運行；問題；措施；建議；昆鋼

煤氣系統的安全性和經濟性，在鋼鐵聯合企業中歷來被人們高度重視。在煤氣的生產、輸送、使用三個環節中，從設計到投入運行，首先要考慮的是系統的安全、可靠，只有安全可靠才能保證人身安全和生產穩定運行；其次是構成系統的各種設備是否匹配、協調，只有系統中各種設備匹配協調，再加上科學合理的管理，才能產生最大的經濟效益。

本文根據昆鋼煤氣系統的現狀，從安全和經濟運行方面進行分析，主要從兩個方面入手：一是系統的構成，主要是針對目前昆鋼煤氣系統存在的問題提出解決方法；二是從運行管理方面，主要闡述怎樣完善管理才能使煤氣系統經濟運行。通過分析提出一些粗淺的看法。

1 概況

昆鋼本部系統包括高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣和混合系統。根據2012年上半年統計：

高爐煤氣產量為69.6萬m3／h，外供量38.2萬m3／h，放散率3.08%，主要外供用戶是焦化廠、75t／h鍋爐、130t／h鍋爐、燒結低溫發電鍋爐及混合煤氣用戶。

焦爐煤氣產量7.3萬m3／h，外供量5萬m3／h，放散率0.17%，主要用戶是燒結廠、焦化廠、75t／h鍋爐、130t／h鍋爐及軋鋼片混合煤氣用戶。

轉爐煤氣可回收煤氣2.8萬m3／h。

混合煤氣系統主要承擔燒結廠和軋鋼片加熱爐用氣的混合、加壓、輸送任務。主要用戶為燒結廠、棒材廠、冷熱軋廠，系統上有五座混合煤氣加壓站，共有加壓機19臺套，總加壓煤氣量4.73億m3／a。

系統上有15萬m3高爐煤氣柜一座，7萬m3焦爐煤氣柜一座，3萬m3轉爐煤氣柜兩座；同時有三座高爐煤氣放散塔，放散能力20萬m3／h，兩座焦爐煤氣放散塔，放散能力1～1.5萬m3／h。

三臺75t／h和130t／h鍋爐是煤氣系統的緩沖用戶，可燒高氣21～25萬m3／h，焦氣1.2～1.5萬m3／h。

2 煤氣系統的現狀及存在的主要問題

（1）系統監控裝置不全，安全隱患突出

目前昆鋼的煤氣系統從氣源出口到放散塔、加壓站入口，煤氣壓力的高低壓報警裝置都不完善，系統壓力的穩定調節全靠放散塔值班人員觀察壓力表進行，高氣壓力控制在9.0～13.0kPa，焦氣壓力控制在5.5～6.5 kPa。在系統煤氣供求量發生大幅度增減時，引起的壓力波動不能及時提醒操作人員調整，經常導致系統壓力大范圍波動，高氣壓力有時高達19 kPa，焦氣壓力高達7.0 kPa，給用戶和煤氣混合造成很大影響，嚴重時造成高氣倒入焦氣系統，導致混合煤氣用戶熄火。更為嚴重的是，由于系統壓力急劇上升而未能及時調整，時常造成脫水器水封沖開、煤氣泄漏，這種現象每年都有3～5次，最嚴重的一次是2000年12月6日中班，六高爐引煤氣，系統壓力升高未能及時放散，導致十五萬柜進口水封脫水器沖開，煤氣泄漏，在處理漏氣時，一值班人員違章作業導致煤氣中毒身亡。因此，完善煤氣系統的高低壓報警裝置，及時提醒值班人員調整，對穩定系統壓力，防止煤氣泄漏事故的發生，具有重大意義，是煤氣系統安全正常運行的 “監視器”，應該盡快完成，確保系統安全運行。

（2）煤氣放散系統裝備落后，穩定和關閉效果差，影響系統的安全、經濟運行

放散塔是煤氣平衡的重要設施，它的作用是在氣源或用戶供求量發生突變時，迅速將過剩煤氣安全排入大氣，確保系統壓力穩定。目前，放散塔存在的主要問題有以下幾點：

①四、五洗放散塔，由于使用年代較久，設備陳舊，投入自動放散后，電機經常過載發熱燒壞，只能手動放散，難以跟蹤系統壓力變化，造成不必要的放散和系統壓力波動。

②放散塔點火方式落后，現在一直是人工點火，勞動強度大，危險性高，其次是火焰不穩定，在煤氣放散量大時，高爐煤氣放散塔經常熄火，造成煤氣不燃燒就直接排入大氣，污染周圍的工作環境。特別是冬季霧大時，煤氣擴散不開，中毒的可能性更大。

③放散調節系統關不嚴，系統壓力低時，造成不必要的放散損失。初步估算，6個放散塔因關不嚴造成的煤氣損失大約在0.5～1.0 m3／h，每年約損失350～720萬m3，浪費驚人。在放散塔前設置關閉嚴密、調節靈活的控制閥門是減少泄漏損失、穩定系統壓力的有效方法。

（3）系統計量不全，信息反饋落后，調度指揮滯后

昆鋼煤氣系統的調度平衡方法，仍停留在20世紀60年代，這對一個年產近300萬t鋼的特大型鋼鐵聯合企業來說，無疑是一個遺憾。從計量方面看，煤氣的產量、使用量、放散量有一半以上都存在著無表計或計量不準的情況，造成煤氣動態平衡的盲目性，調度人員只能憑經驗調整。另外，由于煤氣系統的壓力、流量監測都分散在各站點，調度人員全靠電話詢問值班人員了解變化情況，一旦煤氣系統發生突然變化，或值班人員觀察匯報不及時，往往造成系統調整滯后，影響用戶或造成放散損失，嚴重時造成系統超壓，危及安全。

因此，建立一個信息反饋迅速的在線監測系統，對煤氣系統的壓力、流量放散進行集中監控，為調度人員提供快速的決策信息，是提高煤氣系統管理水平的硬件要求。特別是當鍋爐和氣柜作為煤氣緩沖調節手段時，對煤氣系統進行集中監控顯得更為重要。

（4）系統結構不合理，加壓機、氣柜沒有充分發揮效率

在三煉鋼未投產前，老軋鋼區域的混合煤氣主要由二加壓供給，用戶有250車間、650車間、盤元、耐火廠、中板等。這些用戶主要分布在三煉鋼區域的西面，隨著三煉鋼、四軋廠、冷熱軋廠的相繼投產，在三煉鋼廠區東面新建了一批煤氣設施，如七萬柜，三萬柜，三、四、六加壓站，形成了相對獨立的煤氣系統，使整個東南片管網布局發生了很大的變化。另外，隨著老用戶退出和新用戶增加，以及設計能力偏大，混合煤氣加壓站都存在加壓機容量大于實際供氣量的情況。各加壓站的設備容量和供氣量見表1。

表1 各加壓站的設備容量和供氣量

從表1可以看出，加壓站絕大部分運行加壓機供氣量都低于銘牌出率的50%，最高的也只有76%。大部分加壓機長期在低負荷下運行，這是很不經濟的，有必要對煤氣系統進行優化改造，對加壓機進行 “并”、“?！?，提高加壓機效率，減少開機臺數，同時對用戶熱值進行統一配比。

在焦爐煤氣系統方面，由于七萬柜儲氣壓力與系統壓力不匹配，長期處于停運狀態，焦氣系統壓力在4.0～6.5 kPa，氣柜儲氣壓力只有2.7～3.0 kPa，不能充分發揮氣柜的穩壓調節作用，需要增加活塞配重，對三煉鋼區域焦氣進出口管進行改造，提高氣柜的投運率，減少放散量。

以上四個方面是昆鋼煤氣系統存在的主要問題，它直接影響著煤氣系統的安全、經濟運行，有的方面只要投入少量資金，就可以獲得較大的經濟效益，提高系統的安全性，如：放散系統的改造完善，軋鋼片新老系統的聯網，煤氣系統各主要監測點高低壓報警的設置等；有的需要投入較大的資金，如建立快速信息反饋系統，實現計算機在線監測，將各點參數匯集到中心調度室，但可提高煤氣系統的現代化管理水平，它帶來的經濟效益是巨大的，也是能源系統現代化管理的必然趨勢。

3 解決問題的可行性探討

要提高昆鋼煤氣系統的安全性和經濟性，本人認為要圍繞以上四個問題，做好以下幾個方面的工作：

（1）建全煤氣系統的高低壓報警裝置，為運行人員及時調整創造條件

“壓力”是煤氣系統重要的監測參數之一，它的變化直接影響到系統的安全、正常運行。壓力過高會造成脫水器水封沖破，煤氣泄漏；同時給煤氣的混合帶來困難，嚴重時發生兩種煤氣在混合機構倒流，造成用戶停產。因此，完善系統的高低壓報警裝置，能及時提醒運行人員調整，確保系統安全、正常運行。

高焦爐煤氣系統的監測猶為重要，應在以下幾個站點安裝報警裝置：①四洗、六洗凈煤氣出口管；②各放散塔進口；③氣柜和加壓站進口。以上這些地方都是控制調整系統壓力的關鍵點，應該設報警，及時提醒運行人員調整。

（2）改造放散塔，提高控制水平，確保系統安全、經濟運行

放散塔是高、焦爐煤氣系統的重要設施，它和氣柜、緩沖用戶一起承擔著調節穩定系統壓力的作用，將系統過剩的煤氣安全排入大氣。系統壓力高時，如果不及時打開，將造成系統超壓，危及安全；壓力低時關不嚴，造成煤氣浪費，不經濟。排放時不燃燒，將造成周圍人員中毒。因此，建立一個調整靈活、開閉可靠和穩定的放散系統是非常必要的。

公司煤氣系統上的6座燃燒器，有必要在以下幾個方面做改進：

①實現所有放散塔自動放散，關閉嚴密。將放散塔前現場操作的切斷閥引入值班室遠程操作，并換為關閉嚴密的三偏芯的蝶閥；不能長時間投入自動放散的改為能自動放散的調節閥，實現所有放散閥在系統壓力波動時能自動調整，這對用鍋爐作為主要緩沖調節手段的煤氣系統猶為重要。

②改進點火方式，完善火焰監測。將現在的人工點火設為電火花點火，避免運行人員中夜班高空點火的危險作業；其次是在沒有火焰監測的燃燒塔上裝監測儀，讓運行人員能在值班室及時發現放散煤氣的燃燒情況，防止放散熄火造成煤氣中毒。

其次是要解決高爐煤氣放散塔在放散量大時熄火的問題。

為了解決6座放散塔存在的以上問題，并結合節能減排工作，分公司投資了200萬元于2008年開始改造，歷時兩年，到2009年改造完工。經過2a多的運行，收到了預期效果，大大提高了煤氣系統運行的安全性。

（3）建立煤氣系統的在線監測、集中監控，提高系統運行經濟性和管理水平

應用計算機系統與煤氣系統進行在線監測和數據采集，其主要作用是將煤氣系統的壓力、流量等參數及時匯集到調度中心，為生產提供動態信息，調度人員能在較短的時間內進行科學合理的調整。在這個系統中，在線監測是基礎，數據是調度決策的重要依據。如果能對氣源的產量、用戶的使用量、鍋爐的緩沖量、氣柜的儲存量及燃燒器的放散量進行在線監測，適時調控，煤氣系統的安全性和經濟性將得到很大提高，昆鋼能源管理水平將向現代化管理跨進一大步，也是今后能源管理的發展方向。

（4）優化系統結構，提高加壓機效率，充分發揮七萬柜的調節作用

從前面的統計數據可看出，幾乎所有的混合煤氣加壓機都是低負荷運行，現在進行具體分析：

①一加壓站加壓機選型太大，供氣量只有額定負荷的13%～20%，從用戶來看，隨著球團的投產，用量不會有大的增加，完全可以換成流量小的機型。冷軋混合煤氣加壓機也存在同樣問題，需要重新選型，解決低負荷運行問題。

②二、四、六加壓站，供氣用戶都集中在軋鋼片，而且管網相近用戶熱值相近，可以聯網運行，減少開機臺數。2003年已做了六加壓供四軋廠的改造，非常成功，但四、六加壓聯通管需要加大。

③只要將原耐火廠煤氣管加粗，并與四軋廠和原中板煤氣管聯通就能實現二、四、六加壓站聯網供氣，有以下幾個優點：能提高加壓機運行效率且調整靈活，在用戶局部停產時能減少開機臺數；提高了系統的同時使用系數，系統壓力比聯網前更加穩定，供氣更加可靠。

④充分發揮七萬焦爐煤氣柜的作用，要做以下工作：增加氣柜活塞配重，將儲氣壓力提高到原設計壓力5.0kPa；在氣柜進口總管加壓站前面，加裝切斷閥和調節閥。根據氣柜的升降來控制氣源進入氣柜區域的氣量。這樣可以調節氣柜區域的用氣量0～3.0萬m3／h，這對穩定焦氣系統壓力、緩沖鍋爐充分使用煤氣都十分有利。

（5）擴大緩沖用戶，努力實現放散為零

目前，在鋼、鐵、材生產正常的時候，高、焦爐煤氣都有放散，高氣放散量約在1萬m3／h，生產不均衡時，放散就更大。充分利用富余煤氣，實現放散為零，一直是冶金工廠追求的目標，而且已有成功的例案。

我們要考慮的是建立一個與生產瞬息變化相適應的煤氣平衡機制，本人認為要應在以下幾個方面做工作：

①在組織鋼鐵材生產中，要考慮煤氣平衡，有計劃地安排產量、品種，安排好氣源和用戶同步檢修，加強檢修的計劃性，特別要做好中、長期能源平衡規劃。

②建立能源管理信息系統，逐步實現煤氣系統的計算機在線監測，及時采集動態平衡數據，為調度人員提供科學合理的決策信息，落后的信息反饋系統不能形成快速、合理的調度方案。

③提高氣柜的操作水平和放散塔的裝備水平。氣柜可以調節短時間內的煤氣波動，如熱風爐切換時發生的煤氣波動；放散塔可以消除煤氣突變對系統的沖擊，如用戶事故時突然減量。只有二者的可靠運行，才能保證緩沖用戶的正常生產和系統的安全。

4 小結

本文從五個方面探討了煤氣系統現存問題的解決辦法，有的是具體的解決方案，有的是建議和設想，有的在組織實施，有的路還很漫長。不管怎樣，只要我們有目標、有方向，一步步走下去，昆鋼的煤氣系統就會越來越完善，管理就會越來越科學。

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