酒鋼高爐煤氣管網系統運行現狀分析及優化方案

(酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司能源中心動力分廠　甘肅　嘉峪關　735100)

一、現狀

酒鋼高爐煤氣管網采用環網設計布局理念，將現有7座高爐產出的煤氣通過管道聯通為一個系統，高爐煤氣系統設有煤氣放散塔2座，建有16.5萬立高爐煤氣柜一座，現主要用戶有選礦、中板、碳鋼、不銹鋼、焦化、一二高線、燃氣發電等，煤氣系統環網設計增強了系統的穩定性，通過有效的煤氣平衡方式，降低高爐煤氣放散量，減少能源浪費，弱化了部分高爐休風期間對整個煤氣系統的影響，與此同時進一步凸顯出了煤氣主管道及附屬設施安全穩定運行的重要性。

二、存在問題

酒鋼高爐煤氣管道運行年限較長，高爐煤氣經除塵后煤氣含水量較高，雜質多，煤氣主管道腐蝕嚴重，波紋補償器腐蝕泄漏，煤氣主管道大型閥門銹蝕卡瑟關不嚴等問題日益突出，后期運行過程中主要存在問題分析如下

1.11#、14#路高煤管道自投入運行至今已7年，由于工藝及生產原因，至今未曾停氣檢修，煤氣主管道長期在線運行，管道腐蝕可能導致煤氣大量泄漏，存在重大安全隱患。

2.煤氣主管網大型閥門卡瑟關不嚴致使盲板閥帶壓無法關閉，造成煤氣無法可靠切斷，影響系統檢修及應急處理。

3.煤氣主管網大型閥門運行工況及現場環境較差，維護保養困難，無法定期維護保養，不能定期開關試驗。

三、優化方案

針對以上問題，對酒鋼現有高爐煤氣主管網系統進行分析，自7#高爐停爐以后，可以將煤氣主管網系統劃分為兩部分，200萬高爐煤氣系統，11#路高爐煤氣系統，此兩部分高煤系統由鐵三路DN2400管道及11#路DN2400管道串聯，若此兩路煤氣管道發生故障，必然影響整個系統運行，須考慮對現有煤氣主管網進行改造，弱化主管網部分閥門的作用，將高爐煤氣管網整個系統劃分兩個可以單獨運行的子系統，提高整個煤氣系統的安全性，從工藝上增強高爐煤氣系統整體應急處理能力，能夠將每個系統單獨停氣檢修，解決實際問題的同時達到最小限度影響集團公司生產的目的，煤氣主管道停氣具體優化方案如下：

(一)煤氣主管網運行方式優化改造

在14#路高煤管道上安裝DN2600插板閥1組，7#高爐停爐后關閉18#路DN2600液壓插板閥，關閉14#路新裝DN2600插板閥，將酒鋼高爐煤氣管網系統分為可以單獨的兩個系統，即1#、2#高爐及其用戶組成11#路高煤系統，3#-6#高爐及其用戶組成200萬高煤系統，兩個子系統各用戶煤氣平衡如下

1.11#路高煤系統單獨運行煤氣平衡如下表：

煤氣產出發生量(m3/h)備注1×1800m3高爐2500001×1000m3高爐150100合計400100煤氣用戶用量(m3/h)備注1×1800m3高爐熱風爐850001×1000m3高爐熱風爐56400一高線30000二高線210004#燒結11000不銹鋼熱軋預熱爐48000100萬噸棒材26000中板3#爐30000一噴煤3500熱電一分廠摻燒40000熱力站摻燒100002×30MW燃氣發電(思安)34200一煤壓站5000合計400100放散0煤氣缺口0

由上述煤氣平衡表可以看出11#路高爐煤氣系統單獨運行煤氣量可以滿足用戶需求，若用量不足，可依次限制思安燃氣發電、熱電高煤摻燒量，遇用戶檢修停產，可通過增加思安燃氣發電煤氣用量來降低放散，運行過程中亦可通過16.5萬立高爐煤氣柜進行平衡，煤氣主管網壓力過高可通過11#路DN1000放散執行點火放散，若遇高爐臨時休風則應立即打開18#路DN2600液壓插板閥，打開14#路新裝DN2600插板閥，提高煤氣系統的整體運行穩定性。

2.200萬高爐煤氣系統單獨運行煤氣平衡如下表：

煤氣產出發生量(m3/h)備注4×450m3高爐306000合計306000煤氣用戶用量(m3/h)備注不銹鋼煉鋼6000不銹鋼熱軋加熱爐10000不銹鋼中厚板酸洗800400萬噸選廠41600選礦100000中板50003#4#焦爐05#、6#焦爐600005#焦爐用焦化小用戶40001#2#解凍庫14000冬季使用奧福04×450m3高爐106600碳鋼薄板廠煉鋼2000CSP2100碳鋼冷軋100003#解凍庫2100冬季使用4#解凍庫4100冬季使用2×8m2豎爐球團12000二噴煤1000合計381300放散0煤氣缺口75300

由煤氣平衡表可以看出，200萬高煤系統單獨運行時，煤氣缺口75300m3/h，夏季解凍庫停用期間，高爐煤氣仍然缺口55100m3/h，200萬高煤系統單獨運行必須限停部分用戶,夏季在5#6#焦爐定修期間,200萬高煤系統短時間內能夠單獨運行,煤氣量滿足用戶用量,若煤氣主管網壓力較高可通過DN1400放散執行點火放散,若遇高爐臨時休風則應及時打開14#路新裝DN2600插板閥,冬季若要使200萬高爐煤氣系統單獨運行，在5#6#焦爐定修期間，同時限停選礦4臺爐子，煤氣量能夠滿足用戶用量。

在14#路高煤管道上加裝DN2600插板閥，將煤氣系統劃分為兩個單獨子系統，通過合理的煤氣平衡方式，能夠實現兩個系統單獨停氣檢修，最小限度影響集團公司生產，解決14#路、11#路等高爐煤氣主管道無法停氣檢修的問題。

(二)煤氣系統閥門定期開關活動試驗

煤氣主管網閥門長期處于開位在線運行，由于運行工藝及集團公司生產要求限制，部分閥門多年未操作致使無法靈活開關，2017年8月份計劃對200萬高爐煤氣管道停氣配合4#高爐閥門檢修，但由于鐵三路高煤DN2400蝶閥關不嚴，致使停氣計劃取消，設備無法檢修，問題日益突出，建議在鐵三路高煤管道上增加DN2400插板閥1組，定期對閥門開關活動試驗，掌握設備運行狀態。

1.鐵三路高煤管道DN2400蝶閥定期活動試驗可行性分析

在工藝運行方式上，當鐵三路DN2400閥門關閉后，200萬區域富余高爐煤氣必須通過18#路→16#路→11#路輸送到14#路到達各用戶，6座高爐正常生產時，14#路及鋼1#路各煤氣用戶用量統計如下表：

煤氣用戶用戶用量(m3/h)備注不銹鋼煉鋼6000不銹鋼熱軋加熱爐10000不銹鋼中厚板酸洗800400萬噸選廠41600選礦100000中板50003#4#焦爐05#、6#焦爐60000焦化小用戶40001#2#解凍庫冬季使用一高線30000二高線21000不銹鋼熱軋預熱爐48000100萬噸棒材26000中板3#爐30000合計382400

根據統計表可知，當鐵三路高煤管道蝶閥關閉后，11#路DN2400高爐煤氣管道需通過382400m3/h的煤氣量，依據GB50028-2006燃氣管道設計規范中相關要求，DN2400煤氣管道選取氣體經濟流速V=18m/s，計算11#路高煤管道能夠通過的小時流量：

Q=V*S=18×3.14×1.2×1.2×3600=292999.68 m3/h

2.分析結果

11#路高煤DN2400管道最大流量292999.68 m3/h，小于用戶總需求量382400m3/h，因此在6座高爐正常生產時，進行該閥門開關活動試驗不可行，必須采取措施限停部分用戶，亦可在高爐休風期間同步限停部分用戶，將14#路及鋼1#路用戶總用量限制在25萬m3/h以下，調整高爐煤氣DN1000、DN1400放散壓力設定值，在確保11#路高煤主管道能夠滿足用戶用量需求的情況下，可對鐵三路DN2400管道閥門進行開關試驗。

高爐煤氣系統主管網其他閥門可根據各單位設備年修定修時間，統籌安排對主管網系統大型閥門開關活動試驗。

四、結束語

1.通過在14#路高煤管道上安裝DN2600插板閥，在7#高爐停爐期間，將酒鋼高爐煤氣管網系統分為可以單獨運行的兩個系統，提高整個煤氣系統的安全性，從工藝上增強高爐煤氣系統整體應急處理能力，解決部分管道無法停氣檢修的困難各子停氣檢修，將對集團公司生產影響降至最低，實際應用中做好煤氣平衡的同時還做好相關配套應急預案，研究DN1000放散及DN1400放散壓力設定值，在確保煤氣系統安全的前提下，將煤氣放散量降至最低，節約能源。

2.高爐煤氣系統主管網大型閥門應加強專業點檢維護，定期開關活動試驗，根據運行工藝現狀及各單位生產檢修時間要求，針對每個需要開關活動試驗的閥門制定詳細操作運行方案，并組織專業技術人員進行分析論證，制定應急預案，做好試驗工作，提高煤氣主管網閥門安全可靠性。

【參考文獻】

[1]GB50028-2006《燃氣管道設計規范》