煤氣柜回收速率研究

吳光宇 周西濤

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東萊蕪271104）

0 引言

能源是工業(yè)生產的重要物質基礎，鋼鐵行業(yè)是典型的高耗能行業(yè)。強化能源管理制度，對二次能源實施回收與轉換利用，進行合理的能源調配與控制，是鋼鐵行業(yè)降低能耗、降低生產成本的重要手段之一。煤氣是鋼鐵工業(yè)的一種重要能源，優(yōu)化對煤氣資源的調配，在保證各個生產環(huán)節(jié)對煤氣需求的同時有效提高煤氣的利用效率，是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)“降本增效”的一條重要途徑。

1 工藝概述

能源動力廠型鋼煤氣系統(tǒng)是整個型鋼生產區(qū)的“心臟”，負責為整個型鋼煤氣用戶提供壓力和熱值穩(wěn)定的煤氣，其能否提供穩(wěn)定的混合煤氣壓力和熱值關系到大型生產工藝的穩(wěn)定進行。能源動力廠型鋼煤氣系統(tǒng)由30萬m3/16.5萬m3/8萬m3煤氣柜、混合加壓站、高焦加壓站、轉爐加壓站組成，擔負整個型鋼區(qū)域的煤氣調配及供應工作。8萬m3煤氣柜系統(tǒng)與30萬m3煤氣柜系統(tǒng)原為兩個維護站分兩個地點監(jiān)控，值班人員分成兩個班組，造成設備閑置過多，人員超編，人力成本過高，現(xiàn)在需要將3套煤氣系統(tǒng)集中在一個大值班室集中監(jiān)控，壓縮人員編制，提高設備運行效率。

2 影響煤氣柜回收速率的因素

根據(jù)煤氣柜運行歷史數(shù)據(jù)，列出煤氣柜活塞運行速度（最大量程1.5 m/s）、進出口調節(jié)閥開度、柜內氣體與煤氣管網(wǎng)壓力差關系表，如表1所示。

表1 煤氣柜活塞運行表

其中差壓用p表示，速度用s表示，進出口調節(jié)閥開度用m表示，在m一定的情況下：

k1為系數(shù)，不同開度對應不同的k1值，m≤70%時：

m＞70%時：

差壓一定的情況下，速度與閥門開度在70%以內大約呈線性關系，70%～100%呈非線性關系。

從表1中可以看出，當p＜0.6 kPa時，活塞速度小于1 m/s，由于活塞運行速度報警值為1 m/s，所以，當p＜0.6 kPa時，進出口執(zhí)行器就在全開位置，以發(fā)揮煤氣柜最大調節(jié)能力。當0.6kPa＜p＜0.9 kPa時，為使活塞運行速度不超過1 m/s，結合公式（1）、（3），使s=1得出：

當p＞0.9 kPa時，為使活塞運行速度不超過1 m/s，結合公式（1）、（2），使s=1得出：

代入數(shù)據(jù)進行驗證并修正公式（6）、（7），當0.6 kPa＜p＜0.9 kPa時：

當p＞0.9 kPa時：

根據(jù)公式（8）、（9），得到煤氣柜進出口調節(jié)閥開度運行曲線如圖1所示。

圖1 煤氣柜進出口調節(jié)閥運行曲線圖

綜上所述，在煤氣柜入口閥門開度一定的條件下，影響煤氣柜回收速率的主要因素是煤氣管網(wǎng)與煤氣柜柜內的氣體差壓。決定管網(wǎng)與柜內氣體差壓的因素有：

（1）煤氣柜的設計壓力，即煤氣柜活塞懸浮時柜內氣體的理論壓力；

（2）管道壓損，是煤氣流經并網(wǎng)接點與煤氣柜之間管道時，全程阻力造成的壓力損失之和。

影響壓力損失的因素有：管道長度、管道彎頭數(shù)量、管道上的閥門。

3 結語

通過對實踐中大量收集的煤氣柜運行參數(shù)進行曲線擬合，可以發(fā)現(xiàn)影響活塞式煤氣柜的兩個重要因素（出入口閥門開度、柜內外差壓）之間的數(shù)學關系，將這一對參數(shù)的數(shù)學關系應用于日常生產，可以大大改善煤氣柜在線運行時調控煤氣管網(wǎng)壓力的能力。

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