【摘要】高爐煤氣是鋼鐵企業的主要二次能源，充分合理地利用好高爐煤氣，可以有效地節約能源消耗，降低執行成本，提高企業的經濟效益。
【關鍵詞】環網提壓高爐煤氣發電鍋爐煤氣櫃熱風爐加熱爐
中圖分類號：tu996文獻標識碼：a 文章編號：1006-6675（2013）15-
一、概述
高爐煤氣是高爐煉鐵的副產物，也是鋼鐵企業的主要二次能源之一，合理地利用高爐煤氣，減少高爐煤氣的放散損失，可有效地降低企業的成本消耗，推動企業的進步和發展。近年來各鋼鐵企業積極地採取了鍋爐發電、trt發電、加熱爐等措施，充分利用了自產的高爐煤氣，降低了高爐煤氣放散率，減少了外購燃料量，實現了節能降耗的目的。
儘管各企業在節能減排方面取得了很大成效，但在實際執行過程中，還存在著很多問題制約著高爐煤氣的使用，例如發電鍋爐不能滿負荷執行、熱風爐煤氣壓力低等，影響了企業高爐煤氣的**和利用，造成了很大的能源浪費。本文以五礦營口中板有限責任公司的高爐煤氣管網改造為例，提出解決這些問題的具體措施。
二、舉例說明高爐煤氣管網執行中的問題
眾所周知，高爐煤氣管網一般都配套安裝煤氣櫃，煤氣櫃對管網有穩壓和緩衝儲存的作用，是非常重要的附屬裝置。設計中，通常以煤氣櫃的活塞壓力為基準確定管網的設計壓力。五礦營口中板有限責任公司的高爐煤氣主管網的執行壓力是8kpa，與其配套建設的10萬立煤氣櫃的額定壓力是8kpa，可有效地穩定煤氣管網壓力，同時為間斷式使用者提供緩衝煤氣用量。
近幾年，公司迅速發展，使用高爐煤氣的使用者越來越多，對高爐煤氣的需求量也很大。煤氣產能不斷增長，基本上能使高爐煤氣資源得到充分的利用，實現了「零」放散。然而，在生產執行中，我們發現公司現有的煤氣管網在執行過程中存在著一定的問題，這些問題嚴重地影響了高爐煤氣的充分**和利用，不但造成了資源的浪費，而且制約了使用者的正常生產執行，已阻礙了公司的正常發展，也引起了足夠的重視。
綜合起來，現有煤氣管網存在的問題主要表現在如下幾個方面：
（1）煤氣到達熱風爐處時，煤氣壓力過低，不能滿足熱風爐正常所需煤氣使用量。熱風爐煤氣使用量不足，致使熱風爐的風溫降低，直接制約了高爐的穩定生產，即降低了產量，又使高爐冶煉的能耗公升高，加大了能源的消耗。我們在實踐中發現，熱風爐的入口處煤氣最低壓力僅為6.
5～7kpa，而熱風爐高爐煤氣的設計壓力為8kpa，導致熱風爐風溫偏低20℃左右。這一問題始終困擾著高爐的生產，成為了制約高爐生產的重要問題，公司也曾試圖通過調整現有工藝裝置來解決這一問題，但是始終未能真正解決此問題。
（2）富餘的高爐煤氣一般都用於發電，在發電鍋爐低於滿負荷執行時，如出現煤氣放散，將造成大量煤氣資源的浪費。一般情況下，企業的煤氣緩衝使用者有三種，一是煤氣鍋爐、二是煤氣櫃、三是熱風爐，發電鍋爐和熱風爐是較大的煤氣緩衝使用者，可使用大幅度的煤氣變化量，煤氣櫃則使用者臨時儲存短時的煤氣富餘量。企業如煤氣平衡工作較出色，可將富餘的高爐煤氣全部用於發電，以增加煤氣能源的**率，降低系統的執行成本。
我們知道，煤氣櫃對管網具有穩壓作用，煤氣在輸送過程中存在壓力損失，壓力會隨著輸送距離的加長而逐漸降低，而發電鍋爐是系統的末端使用者，發電鍋爐入口處的煤氣壓力僅為5kpa左右，鍋爐的高爐煤氣最大使用量僅為11～12萬m3/h（設計量為15萬m3/h），鍋爐發電未實現滿負荷執行，過剩的高爐煤氣只能白白的放散損掉，造成能源浪費。
（3）當高爐煤氣的壓力低時，會影響到加熱爐的加熱效率，減緩生產線的生產速度。同時，還會使煤氣在加壓過程中，由於提公升壓力高，產生了大的壓差，必定會增加風機的做功，消耗了更多的電能。
三、分析產生問題的原因
經分析研究，各使用者用氣點的煤氣壓力偏低是導致問題出現的主要原因。由於各煤氣使用者的用氣量大，使用者越多，用氣量越大，會使使用者用氣點的壓力急劇下降，壓力損失比較大，並且，管網還會因阻力造成壓力損失，造成高爐煤氣在各使用者點處的壓力已經遠遠低於企業最初設計的主管網壓力8pka，難以滿足正常生產的需要。另外，五礦營口中板有限責任公司煤氣櫃安裝在煤氣管網系統的中部，煤氣櫃的作用是可將高爐煤氣管網中部的壓力穩定在8kpa左右，而管網末端的壓力卻相對較低，導致管網末端使用者壓力明顯不能滿足生產需求。
所以，要徹底解決這些問題，就要想辦法提高煤氣管網的壓力。
四、提高煤氣管網壓力的措施
（1）提壓的理論分析：
煤氣管網在設計之初，當原始設計壓力確定後，相應的其它配套設施均按此壓力執行，如果要提高煤氣管網的壓力，相應的配套設施的壓力也要提高，以滿足管網的壓力水平要求。所以，一般來說，煤氣管網整體提壓的困難都比較大。五礦營口中板有限責任公司現有管網的穩壓裝置高爐煤氣櫃設計壓力為8kpa。
如果要提高高爐煤氣管網的壓力，必須先把企業現有的煤氣櫃壓力提公升到10kpa以上執行，而現有煤氣櫃的鋼結構強度都是按8kpa的壓力配套設計的，根本無法滿足提壓到10kpa以上的需要。所以，要提高整個高爐煤氣管網的壓力，就只能拆除現有的8kpa高爐煤氣櫃，再重新建造乙個10kpa以上壓力的高壓煤氣櫃，才能實現給管網提壓的目的。我們知道，高壓煤氣櫃的整體鋼結構強度較大，其造價也相當昂貴，拆除高爐煤氣櫃勢必會造成巨大的浪費，採用這種提壓手段，需要付出的代價太大了，是不可取的。
在裝置不飽和時，因為煤氣壓力低，高爐煤氣有富餘放散，浪費了大量的能源。隨著企業的快速發展，這一矛盾日漸突出和緊迫。當前，「節能減排，降低成本」是鋼鐵企業在激烈的市場競爭中謀求生存和發展的大計，企業只有充分利用自身現有資源，才能提高綜合競爭力，在激烈的市場競爭中立於不敗之地。
為此，我們經過細緻地分析、研究和計算，並根據實際情況，最終確定通過改變現有管網的執行方式來提公升管網的壓力，綜合比較起來，這也是最優的途徑，通過改造煤氣管網，形成環網執行，可以徹底解決煤氣能源浪費這一大難題。
（2）具體的提壓手段：
改變現有管網的執行方式來提公升管網壓力，也就是要將發電鍋爐的dn1800管道末端與板廠加熱爐的dn1600總管相連線，使高爐煤氣管網的首尾相聯接，改造成乙個封閉的環形網狀形式。一旦高爐煤氣壓力不足，可關閉距離煤氣櫃較近的蝶閥，這樣就是把高爐煤氣櫃從煤氣管網的中間移至管網的最末端。因為煤氣櫃的設計壓力為8kpa，環網改造後，煤氣到達管網的最末端，其壓力仍可穩壓在8kpa左右。
發電鍋爐和加熱爐在用氣時，管網壓力損失應在3～5kpa以上，這樣可以使整個公司煤氣管網源頭壓力至少提公升至11～13kpa左右，滿足了各使用者對煤氣壓力的需要。
五、改造效果總結
（1）環網改造創造的經濟效益
①環網改造使煤氣壓力得到提公升，在高爐煤氣有富餘時，發電鍋爐可最大負荷地執行，可以多**2～3萬m3/h高爐煤氣。
②環網改造提高了加熱爐高爐煤氣的**壓力，壓力值能滿足加熱爐用氣入口壓力5kpa以上的設計要求，可以直接供給加熱爐使用，不必再啟動煤氣加壓機。據統計，這項改造可實現年總成本費用節約300萬元左右，效益非常可觀。
（2）管網改造產生的工藝效益
①環網改造後，通過改造後的管網壓力的提高，使熱風爐的風溫提高，降低了高爐的綜合焦比，節約了焦炭，降低了生產成本。
②環網改造後，加熱爐的煤氣用氣點的壓力得到了公升高，也就提高了加熱爐的加熱速度，大幅度地增加了加熱爐的產能。
③環網改造後，高爐煤氣加壓裝置球團加壓站等的出口和入口之間的壓差降低，減少了裝置電耗，節約了生產成本。
（3）管網改造產生的安全效益
環網改造使煤氣管網的執行更加安全可靠，並且增加了應急事故處理措施，使生產更加穩定和安全。
改造前煤氣管網是「樹」型執行，單一支管出現故障或洩漏煤氣時，該支管所有使用者都必須停產，並且如果停氣不及時，由於煤氣斷絕，還可能引發回火**等事故。環網改造後，當支管出現問題時，可通過環網給後部使用者繼續供氣，維持一部分使用者的生產，並可通過環網及時補充煤氣，減小煤氣斷絕等事故現象出現的可能性，給煤氣的事故處理提供了更多解決手段，能更好地保證煤氣管網的安全可靠執行。
六、結語
總之，改造後的環網經投入執行，效果顯著，工藝可靠，安全適用，不但為公司創造了良好的經濟效益，而且對公司的可持續發展也大有裨益。同時，環網改造節約了能源，減少了排放，也利於企業積極地向環保型、友好型和節約型企業快速發展。
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作者簡介
單葆學（1979–），男，遼寧大連人，工程師，學士，主要從事冶金企業燃氣工藝技術工作，現任五礦營口中板有限責任公司燃氣工程師。
高爐煤氣管網系統控制說明
高爐煤氣管網壓力控制功能說明 2012年公司高爐煤氣發電專案兩套發電機組將相繼投產，每台鍋爐高爐煤氣設計用量13.5萬nm3 h，為我公司最大的高爐煤氣使用者。一旦煤氣瞬間切斷，將會造成管網壓力短時急劇公升高。為防止管網疏水器被高壓煤氣擊穿，或煤氣在高壓作用下大面積擴散造成危險，需要採取自動控制措施...
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