大數據分析對轉爐煤氣回收輸配環節的影響

叢占柱

1.前言

大數據時代的工業企業可以利用信息化的獨特優勢，更加高效、準確、精細分析工業生產工藝環節中各因素影響，進而及時進行精準調控。轉爐煤氣回收占整個轉爐工序能源回收部分的80%-90%，是降低工序能耗、實現負能煉鋼的關鍵環節。因此，轉爐煤氣回收指標也成為各大鋼鐵企業對標挖潛、降低能耗的一項重要指標。為進一步挖掘潛力，近年來本鋼利用大數據精細挖掘影響因素，精準實施應對措施，不斷提升能源利用水平，一直處于行業領先的地位。

2.大數據采集與分析

2.1數據采集依據

本鋼板材公司直接負責轉爐煤氣回收工藝操作的分別是板材煉鋼廠和板材能源總廠。板材煉鋼廠的生產工藝決定了轉爐煤氣發生量、回收節奏以及煤氣質量（組份和熱值）。板材能源總廠負責對煉鋼廠產生的煤氣進行接收、儲存、精除塵、加壓以及配出。要達到能源充分利用最理想狀態，就要實現產供平衡。但是由于轉爐煤氣屬間歇性回收、連續性配出，因此，優化轉爐煤氣回收利用指標，要從煤氣發生量、生產節奏、氣柜容量、煤氣平衡等方面進行分析。

轉爐煤氣的發生量主要由轉爐空氣吸入系數、轉爐及其煤氣回收設備運行狀態、煤氣回收限制條件、原料質量以及供氧強度等多方面因素決定，并以受煉鋼工藝環節生產運行狀態的影響。煤氣輸配狀況受轉爐煤氣接收爐數、單臺爐煤氣回收時長、煤氣柜系統、煤氣加壓站系統等因素影響。根據上述原理，可利用大數據手段。對轉爐煤氣回收過程中的爐數、單臺爐煤氣回收時長、煉鋼節奏趨勢等與當日轉爐煤氣回收相關的指標進行對比分析。

2.2轉爐煤氣回收日信息采集

通過大數據信息采集可形成每日單臺爐接受時間、回收爐數、單爐回收時長等基礎數據。大數據通過信息化手段，可進一步做出回收節奏趨勢圖，可精確到任意時間范圍內。見圖1。

圖1 大數據對轉爐煤氣回收日信息采集

2.3對單臺爐回收時長與轉爐煤氣回收指標對比分析

利用大數據可進行單臺爐回收時長與轉爐煤氣回收指標對比分析，數據可精細到回收爐數，單臺爐回收時長精確到秒。

2.4趨勢對比

上述數據可以隨機抽取。轉爐煤氣回收爐數與煤氣回收完成指標趨勢見圖2，單臺爐平均煤氣回收時長與煤氣回收完成指標趨勢見圖3，數據可跨年度隨機抽取。

圖3 單臺爐平均煤氣回收時長與煤氣回收完成指標趨勢圖

圖2表明，轉爐煤氣當日完成指標并不隨轉爐煤氣的回收爐數的趨勢發生變化。因此轉爐煤氣回收的完成指標與轉爐煤氣的回收爐數關系不大。該趨勢同樣驗證了轉爐煤氣的回收指標為噸鋼回收指標，與鋼產量無關。

圖2 轉爐煤氣回收爐數與煤氣回收完成指標趨勢圖

圖3表明，轉爐煤氣當日完成指標與轉爐煤氣單臺爐平均煤氣回收時長呈同趨勢變化。由此可知，單臺爐煤氣的回收時長對轉爐煤氣回收指標起決定性作用。因此，影響轉爐煤氣回收指標的決定性因素即為單臺爐煤氣回收時長。同樣，可以進一步分析出影響轉爐煤氣回收的具體原因。

3.影響單臺爐煤氣回收時長的因素分析

3.1數據因素分析

為進一步分析單臺爐煤氣回收時長的影響因素，利用大數據對所有導致單臺爐煤氣回收時長少于10分鐘的影響因素做了記錄。經大數據統計，影響單臺爐煤氣回收時長的原因主要有兩方面：第一是煉鋼廠來源煤氣時長縮短；第二是能源總廠第三加壓 站因罐位高被迫提前停收煤氣。其中某四個月時段，數據統計分析其中第一因素（煉鋼廠來源煤氣少）占比86%，第二因素（第三加壓站因罐位高被迫提前停收煤氣）占比14%。

3.2煉鋼廠來源煤氣少因素分析

轉爐煤氣的發生量主要由轉爐空氣吸入系數、轉爐及其煤氣回收設備運行狀態、煤氣回收限制條件、原料質量以及供氧強度等多方面因素影響。該環節屬煉鋼工藝環節，其實質性原因不屬煤氣輸配環節，該文不做贅述。

3.3罐位高被迫提前停收煤氣因素分析

轉爐煤氣屬間歇性回收、連續性配出，第三加壓站的主要工藝環節為將來源煤氣回收至煤氣柜內儲存，再從煤氣柜進入到電除塵進行精除塵，然后進入加壓站系統升壓配送至管網直至用戶。第三加壓站擁有威金斯煤氣柜兩座，其公稱容量均為8萬m3，為了保證氣柜安全運行，國內同行業一般將氣柜保持在3-7萬m3。為了能夠提高轉爐煤氣回收，板材能源總廠將氣柜最大容許運行容量從71500m3提升至73500m3，盡管如此，在個別時段由于煉鋼廠集中來煤氣，導致氣柜容量達到73500m3最大容許容量被迫拒收。

通過大數據系統可清楚看到轉爐煉鋼節奏，發現煉鋼轉爐最長時段近兩個小時不來一爐煤氣，最集中階段半小時內來四爐煤氣，煉鋼節奏的不均衡造成氣柜氣量忽高忽低，不僅影響煤氣回收，同時也嚴重危害氣柜和加壓站的安全和使用壽命。可見轉爐煉鋼節奏是否均衡也是影響轉爐煤氣回收的一項重要因素。

4.改進措施及建議

綜上所述，大數據對轉爐煤氣回收的因素分析具有高效、準確、精細等特點，通過因素分析，可以精準的指揮生產，提升煤氣回收利用水平。從大數據分析可以得出，轉爐煤氣屬間歇性回收、連續性配出，煤氣的回收量根本上取決于煤氣發生量。轉爐煤氣的發生量主要受轉爐空氣吸入系數、轉爐及其煤氣回收設備運行狀態、煤氣回收限制條件、原料質量以及供氧強度等多方面因素影響。管理因素在轉爐煤氣回收中也同樣重要，在轉爐煤氣回收環節中要做到“三勤”即勤觀察、勤聯系、勤回收，做到應收盡收。煉鋼節奏不均衡不僅使得轉爐煤氣回收指標受損，而且嚴重危害了氣柜和加壓站系統的安全運行和使用壽命，還嚴重影響轉爐煤氣管網的煤氣平衡，因此也要改進煉鋼的生產節奏。根據大數據對煤氣輸配環節的因素分析，可從下列方向改進，進一步提升轉爐煤氣回收水平：

（1）從轉爐空氣吸入系數、轉爐及其煤氣回收設備運行狀態、煤氣回收限制條件、原料質量以及供氧強度等多方面因素進行攻關，從根本上提升轉爐煤氣發生量。

（2）控制好轉爐煉鋼節奏，不僅可提升轉爐煤氣回收量，更重要是保護整個產線的安全穩定運行。

（3）鑒于同行業發展水平不斷提高以及煉鋼生產節奏不斷加快，本鋼現有兩座8萬m3威金斯煤氣柜已經不能滿足未來生產需求，需重新設計選擇適當柜容的氣柜來滿足未來發展需求。

（4）在煤氣回收和輸配環節執行“三勤”制度，并適當調整煤氣柜柜容上下限，將轉爐煤氣柜的下限調至23500m3，將煤氣柜的平均柜容控制在48000m3以下。如果在回收過程中柜容高于此標準，則聯系用戶增加配出量，使柜容保持在合理的范圍之內。

（5）利用能源中心平臺及時掌握信息動態，在轉爐煤氣柜將失去調節能力，即轉爐煤氣配出壓力低于8000Pa或高于10000Pa時，能源中心調度要及時平衡好煤氣配出量。

5.結語

轉爐煤氣回收在煤氣輸配環節中受多種因素影響，通過大數據分析對比可將影響因素對比分類。根據影響因素的比重，采取相應的措施，轉爐煤氣回收水平得到提升，驗證了數據分析是精準的。

參考文獻略