淺談影響高爐煤氣放散的原因及其管控措施

(甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司動力廠 甘肅 嘉峪關 735100)

一、概述及現狀

高爐煤氣是高爐煉鐵生產過程中副產的可燃氣體[1]。高壓鼓風機鼓風通過熱風爐加熱后進入高爐，熱風和焦炭燃燒，產生二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳和炙熱的焦炭產生一氧化碳，一氧化碳在上升的過程中，還原了鐵礦石中的鐵元素，產生的鐵水暫時留在爐底，用于直接煉鋼或鑄錠，這時在高爐爐氣中還有大量的過剩一氧化碳氣體，這種混合氣體就是高爐煤氣。它的大致成分為二氧化碳6-12%、一氧化碳28-33%、氫氣1-4%、氮氣55-60%、烴類0.2-0.5%及少量的二氧化硫[2]。

當高爐煤氣大用戶檢修或者高爐煤氣產量不足且大用戶用量被限制時，易造成高爐煤氣過剩富余，管網壓力難以平衡，此時只能通過放散塔實施高爐煤氣放散，造成能源浪費，污染周邊環境。目前酒鋼高爐煤氣過剩放散系統共有兩套，一是安裝于11#路

高爐煤氣主管的DN1000高爐煤氣放散(放散壓力≥13.5kPa)，二是安裝于15#路高爐煤氣主管的DN1400高爐煤氣放散(放散壓力≥14kPa)，當壓力達到放散設定值后，實施自動放散。

二、存在問題及原因分析

鑒于以上現狀,對酒鋼高爐煤氣放散原因進行現狀分析主要存在以下問題。

(一)煤氣機動用戶檢修的影響。高爐煤氣系統平衡主要通過機動用戶的煤氣增減來調節供需平衡。當其中用量較大的機動用戶全停檢修期間，富余高爐煤氣就只能放散。

(二)高爐熱風爐錯開燒爐的影響。高爐熱風爐錯開燒爐能夠降低對煤氣管網供需平衡的沖擊。7#高爐熱風爐換爐對管網供需平衡的影響量140Km3/h左右，1#高爐熱風爐換爐對管網供需平衡的影響量87Km3/h左右，2#高爐熱風爐換爐對管網供需平衡的影響量67Km3/h左右，如果高爐熱風爐未能錯開換爐，例如1#、2#高爐同時換爐，對管網供需平衡的影響量154Km3/h，導致管網壓力短時間升高，造成放散量增加。

(三)高爐休風的影響高爐休風前，能源調度需要限制煤氣用戶用量以保證高爐休風后煤氣管網的安全運行壓力。一般在高爐休風前半小時，對用戶進行限制，此時高爐還未休風，限制后的高爐煤氣富余量增加，放散量增加。如果在限制用戶后，高爐休風推遲一段時間，則放散時間增加，放散量也會相應增加。

(四)各軋鋼工序檢修的影響。單個軋鋼工序檢修對煤氣系統平衡影響不大，但如果兩個或兩個以上軋鋼工序集中檢修或加熱爐保溫換輥，則高爐煤氣富余量增加，造成放散量增加。

(五)高爐煤氣柜調節能力有限。酒鋼高爐煤氣柜設計每小時吞吐能力為120Km3/h左右，在高爐煤氣富余時，充柜20分鐘后，氣柜達到高限后停止充柜，充氣量僅為41Km3，如果高爐煤氣仍然富余，氣柜失去調節能力。

三、管控措施

為進一步加強煤氣系統運行管控，有效降低酒鋼公司高爐煤氣放散量，提高煤氣利用率，根據造成高爐煤氣放散的主要原因分析，需要各用戶單位、計劃經營單位、設備管理單位、能源管理單位協調做好高爐煤氣系統運行各項管控措施。

1.設備管理單位、計劃經營單位及各單位在制定檢修計劃、生產計劃時要充分考慮煤氣平衡問題，軋線項修期間不安排煤氣大用戶全停檢修，原則上煤氣大用戶全停檢修需與高爐檢修同步安排，一個煤氣大用戶全停檢修期間其他煤氣用戶保證滿負荷生產，避免因集中檢修、生產不連續原因造成煤氣放散。2.能源調度要嚴格執行煤氣平衡方案，做好煤氣發生量、用戶用量及放散量的實時監控，對煤氣平衡中存在的問題及時反饋能源管理單位辦予以協調解決，積極利用煤氣機動用戶及高爐煤氣柜進行系統調節，穩定煤氣管網安全穩定運行，減少煤氣放散。3.高爐煤氣不足需對煤氣機動用戶進行限制時，考慮到發電機組和鍋爐啟動時間長的因素，在高爐休風時間2小時以內(含2小時)，可按煤氣用量大小順序限制機動用戶停運。4.高爐管理單位要穩定高爐爐況，制定高爐熱風爐定點換爐制度并嚴格執行，如因高爐爐況不順造成高爐熱風爐不能按換爐制度執行時，高爐必須在規定時間內將換爐秩序恢復正常。5.軋線管理單位各軋線換輥、日檢需統籌安排、錯開進行，一條軋線日檢結束恢復生產且用量達到15000m3/h以上時，方可安排另一條軋線日檢，避免同一時間段日檢，造成高爐煤氣放散。

四、改進后效果評價

1.鼓勵機動用戶摻燒高爐煤氣，增加了煤氣系統調節能力，降低煤氣管網損耗，延長使用時間。2.經過各單位協同調整生產運行方式、檢修計劃時間，高煤放散量減少，避免能源浪費、改善環境、節能減排。3.通過制定高爐煤氣放散管控措施，減少放散檢修頻次，降低勞動強度。

表1 高爐煤氣放散統計表

通過表1數據分析，結合2017-2020年實際運行情況分析，在高爐和各軋鋼系統穩定運行時，高爐煤氣放散率計劃0.12，可以看出38個月中有27個月完成計劃,實施控制措施以后的計劃完成率由之前的0.21%提高到目前的0.12%，取得了非常不錯的控制效果。

五、結論

本文對酒鋼各高爐煤氣用戶使用現狀及存在的問題進行詳盡的分析，找到高爐煤氣過剩的根源，通過各用戶協同調整生產運行方式、檢修計劃時間，確保高爐錯開換爐，軋線用戶錯開檢修，增加機動用戶高爐煤氣摻燒量，減少了高爐煤氣放散量，避免了能源浪費，節能減排[3]，降低了煤氣管網損耗，減少放散檢修頻次，降低了勞動強度。本文所述不僅限于高爐煤氣放散，對于本領域的專業技術人員來說，在本文啟發下可進一步變型和改進，以解決同類瓶頸問題。