李红飞

（昆明钢铁集团动力能源分公司， 云南  安宁  650302）

摘 要：针对昆钢本部高炉煤气系统运行中放散率高、煤气柜不能充分发挥作用的问题，制定了具体的系统优化方案，实施后取得了良好的经济效益。

关 键 词：高炉煤气  系统优化  放散率  煤气柜

高炉煤气系统是钢铁企业重要的二次能源系统，是由高炉煤气产生源、煤气输送管道、煤气用户、煤气储存设备、剩余煤气燃烧放散设备组成。钢铁企业作为能耗大户，二次能源的回收利用率高低，直接影响企业的生产成本，而高炉热风炉工艺切换使煤气系统压力大幅度波动，影响煤气管网安全运行。因此对高炉煤气系统管网进行优化，合理调配高炉煤气用户，充分发挥煤气柜作用，减少煤气放散，是钢铁企业进行降本增效、节能减排的重要对象。

1   设备及工艺系统简介

昆明钢铁集团动力能源分公司（全文简称昆钢）本部共有4 座高炉，其中2 座为400 m³，1 座1 000m³ 和1 座2 000 m³，3 座放散塔，1 座15 万m³ 曼式高炉煤气柜，DN500～DN2600 不同管径的高炉煤气管道约28 km。由于高炉煤气用户的不断增多，对压力需求的不同，高炉煤气系统压力从原设计初期的8 kPa，提高至现在的12 kPa 运行。主要高炉煤气用户有高炉热风炉、棒材、热轧、高线、盘圆、650、烧结、球团、75 t 锅炉等，煤气系统结构图见图1。

2   工艺分析

2.1   高炉煤气放散率高

为确保高炉煤气管网安全运行，昆钢本部3 座放散塔均设定了12 kPa 的自动放散，由于炼铁热风炉在生产过程中，需进行换炉操作，约间隔40～50min 换炉操作一次，每次约10 min，换炉时不使用煤气，导致高炉煤气系统压力增高，超过放散压力。尽管有发电机组使用富余煤气，但10 min 之内无法对发电机负荷进行调整，因此造成短时的煤气放散，无端浪费了能源。2014 年，昆钢本部高炉煤气放散见表1。

2.2 15 万m³ 高炉煤气柜不能充分发挥作用

15 万m³ 高炉煤气柜设计压力为8 kPa，1998 年底投入使用，联网运行，主要供第二混合煤气加压站，1 套75 t 锅炉用户，煤气用量约7 万m³/h。2007年3 月、4 月高炉由湿法除尘改为干法除尘，干煤气进入15 万m³ 高炉煤气柜入口总管，煤气温度达到了55~70 ℃，高温煤气进入气柜后危及气柜安全，因此，气柜处于脱网储气运行。另外，原设计气柜未配置进口调节阀，在轧钢混合煤气用户相继改用高炉煤气后，气柜输出量小，联网运行的话，因进口无调节阀难以控制。因此，气柜经常处于脱网状态，这种运行方式不能很好地发挥煤气柜的缓冲作用，只起到储存煤气保安作用。

2.3 650 煤气用户管道输送量不足

从图1 可以看出，650 车间煤气用户与二加压混合煤气用户、热力75 t 锅炉1 号炉煤气用户均由15 万m³ 高炉煤气柜DN1200 进出口连通管进入DN1400 主干管分配供到各用户。650 车间正常用气量4.5 万m³/h，当开轧大方坯时用气量增大至6 万m³/h，DN1200 管道最大输送量约5 万m³/h，因此形成瓶颈，不能满足650 车间用量和压力需求，也不能满足热力75 t1 号锅炉需求。

3   改造方案

针对15 万m³ 高炉煤气柜长期处于脱网运行情况，采取15 万m³ 高炉煤气柜与75 t 1 号锅炉单独联合运行，将650 车间和二加压混合煤气用户与15万m³ 高炉煤气柜分割开，另搭接一段DN1400 的煤气管道从系统管网供气。15 万m³ 高炉煤气柜投入在线运行，控制柜容在6～9 万m³，当热风炉换炉操作时，约4.5 万m³ 的富余煤气能在短时间内进入柜内，通过调整75 t 1 号锅炉的煤气用量，消耗换炉操作时储存的富余煤气量，从而解决发电机组短时间无法调整负荷问题，同时增加了发电量，减少煤气放散；650 车间和二加压混合煤气用户从煤气系统管网搭接后，压力提升至10～12 kPa，DN1400 的煤气管道输送量约6.5 万m³/h，能满足用户用量需求。通过对系统管网存在的问题分析，提出改造方案并研究论证后，进行了具体的改造，实施步骤如下：

1）首先在15 万m³ 高炉煤气柜进口管上加装一只DN1600 的气动快切阀，正常运行时阀门处于常开状态，当柜位超过13.5 万m³ 时，快切阀自动连锁关闭。

2）在15 万m³ 高炉煤气柜出口DN1400 管道上新建一根DN800 管道与原DN800 管道并列向75 t1 号锅炉供气，并在搭头处后端DN1400 管道上加装堵板与后端用户分开，从而实现15 万m³ 高炉煤气柜与75 t 1 号锅炉单独联合运行的目的，以及满足1号锅炉供气量需求。

3）从就近DN2200 的高炉煤气系统主管道上搭接一段DN1400 管道，与加装堵板后的DN1400 管道连接，用系统管网内的煤气向650 车间和二加压煤气用户供气。为确保在施工时不影响其他煤气用户正常使用煤气，DN1400 管道搭头时采用带气开孔作业。改造后的工艺图见图2

4   实施效果

昆钢本部高炉煤气系统优化改造从2014 年12月开始实施，于2015 年1 月完成，经过一年的运行观察，达到了预期的效果，高炉煤气放散量与改造前一年相比大幅下降，2015 年煤气放散情况见表2。

从表2 与表1 对比可看出，煤气放散率从项目实施前的1.97%降至0.61%，累计减少高炉煤气放散量7 569.8 万m³，折合标煤8 651 t，合计节约外购煤资金692 万元，实现了良好的经济效益。

另外，该项目实施后，15 万m³ 高炉煤气柜联网在线运行，不仅满足了热风炉、650 车间、75 t 锅炉等较大煤气用户的安全供气，实现能源平衡，而且避免了系统压力波动造成煤气脱水器水封击穿、煤气大量泄漏的安全隐患。

5   结语

在钢铁行业中，煤气发生源和煤气用户随着生产结构的调整不断变化，在不同的生产情况下，根据煤气的产出和实际消耗状况，有针对性的建立煤气系统优化方案，才能取得更好的效果。