酒钢高炉煤气管网系统运行现状分析及优化方案

　

(酒泉钢铁(集团)有限责任公司能源中心动力分厂　甘肃　嘉峪关　735100)

一、现状

酒钢高炉煤气管网采用环网设计布局理念，将现有7座高炉产出的煤气通过管道联通为一个系统，高炉煤气系统设有煤气放散塔2座，建有16.5万立高炉煤气柜一座，现主要用户有选矿、中板、碳钢、不锈钢、焦化、一二高线、燃气发电等，煤气系统环网设计增强了系统的稳定性，通过有效的煤气平衡方式，降低高炉煤气放散量，减少能源浪费，弱化了部分高炉休风期间对整个煤气系统的影响，与此同时进一步凸显出了煤气主管道及附属设施安全稳定运行的重要性。

二、存在问题

酒钢高炉煤气管道运行年限较长，高炉煤气经除尘后煤气含水量较高，杂质多，煤气主管道腐蚀严重，波纹补偿器腐蚀泄漏，煤气主管道大型阀门锈蚀卡瑟关不严等问题日益突出，后期运行过程中主要存在问题分析如下

1.11#、14#路高煤管道自投入运行至今已7年，由于工艺及生产原因，至今未曾停气检修，煤气主管道长期在线运行，管道腐蚀可能导致煤气大量泄漏，存在重大安全隐患。

2.煤气主管网大型阀门卡瑟关不严致使盲板阀带压无法关闭，造成煤气无法可靠切断，影响系统检修及应急处理。

3.煤气主管网大型阀门运行工况及现场环境较差，维护保养困难，无法定期维护保养，不能定期开关试验。

三、优化方案

针对以上问题，对酒钢现有高炉煤气主管网系统进行分析，自7#高炉停炉以后，可以将煤气主管网系统划分为两部分，200万高炉煤气系统，11#路高炉煤气系统，此两部分高煤系统由铁三路DN2400管道及11#路DN2400管道串联，若此两路煤气管道发生故障，必然影响整个系统运行，须考虑对现有煤气主管网进行改造，弱化主管网部分阀门的作用，将高炉煤气管网整个系统划分两个可以单独运行的子系统，提高整个煤气系统的安全性，从工艺上增强高炉煤气系统整体应急处理能力，能够将每个系统单独停气检修，解决实际问题的同时达到最小限度影响集团公司生产的目的，煤气主管道停气具体优化方案如下：

(一)煤气主管网运行方式优化改造

在14#路高煤管道上安装DN2600插板阀1组，7#高炉停炉后关闭18#路DN2600液压插板阀，关闭14#路新装DN2600插板阀，将酒钢高炉煤气管网系统分为可以单独的两个系统，即1#、2#高炉及其用户组成11#路高煤系统，3#-6#高炉及其用户组成200万高煤系统，两个子系统各用户煤气平衡如下

1.11#路高煤系统单独运行煤气平衡如下表：

煤气产出发生量(m3/h)备注1×1800m3高炉2500001×1000m3高炉150100合计400100煤气用户用量(m3/h)备注1×1800m3高炉热风炉850001×1000m3高炉热风炉56400一高线30000二高线210004#烧结11000不锈钢热轧预热炉48000100万吨棒材26000中板3#炉30000一喷煤3500热电一分厂掺烧40000热力站掺烧100002×30MW燃气发电(思安)34200一煤压站5000合计400100放散0煤气缺口0

由上述煤气平衡表可以看出11#路高炉煤气系统单独运行煤气量可以满足用户需求，若用量不足，可依次限制思安燃气发电、热电高煤掺烧量，遇用户检修停产，可通过增加思安燃气发电煤气用量来降低放散，运行过程中亦可通过16.5万立高炉煤气柜进行平衡，煤气主管网压力过高可通过11#路DN1000放散执行点火放散，若遇高炉临时休风则应立即打开18#路DN2600液压插板阀，打开14#路新装DN2600插板阀，提高煤气系统的整体运行稳定性。

2.200万高炉煤气系统单独运行煤气平衡如下表：

煤气产出发生量(m3/h)备注4×450m3高炉306000合计306000煤气用户用量(m3/h)备注不锈钢炼钢6000不锈钢热轧加热炉10000不锈钢中厚板酸洗800400万吨选厂41600选矿100000中板50003#4#焦炉05#、6#焦炉600005#焦炉用焦化小用户40001#2#解冻库14000冬季使用奥福04×450m3高炉106600碳钢薄板厂炼钢2000CSP2100碳钢冷轧100003#解冻库2100冬季使用4#解冻库4100冬季使用2×8m2竖炉球团12000二喷煤1000合计381300放散0煤气缺口75300

由煤气平衡表可以看出，200万高煤系统单独运行时，煤气缺口75300m3/h，夏季解冻库停用期间，高炉煤气仍然缺口55100m3/h，200万高煤系统单独运行必须限停部分用户,夏季在5#6#焦炉定修期间,200万高煤系统短时间内能够单独运行,煤气量满足用户用量,若煤气主管网压力较高可通过DN1400放散执行点火放散,若遇高炉临时休风则应及时打开14#路新装DN2600插板阀,冬季若要使200万高炉煤气系统单独运行，在5#6#焦炉定修期间，同时限停选矿4台炉子，煤气量能够满足用户用量。

在14#路高煤管道上加装DN2600插板阀，将煤气系统划分为两个单独子系统，通过合理的煤气平衡方式，能够实现两个系统单独停气检修，最小限度影响集团公司生产，解决14#路、11#路等高炉煤气主管道无法停气检修的问题。

(二)煤气系统阀门定期开关活动试验

煤气主管网阀门长期处于开位在线运行，由于运行工艺及集团公司生产要求限制，部分阀门多年未操作致使无法灵活开关，2017年8月份计划对200万高炉煤气管道停气配合4#高炉阀门检修，但由于铁三路高煤DN2400蝶阀关不严，致使停气计划取消，设备无法检修，问题日益突出，建议在铁三路高煤管道上增加DN2400插板阀1组，定期对阀门开关活动试验，掌握设备运行状态。

1.铁三路高煤管道DN2400蝶阀定期活动试验可行性分析

在工艺运行方式上，当铁三路DN2400阀门关闭后，200万区域富余高炉煤气必须通过18#路→16#路→11#路输送到14#路到达各用户，6座高炉正常生产时，14#路及钢1#路各煤气用户用量统计如下表：

煤气用户用户用量(m3/h)备注不锈钢炼钢6000不锈钢热轧加热炉10000不锈钢中厚板酸洗800400万吨选厂41600选矿100000中板50003#4#焦炉05#、6#焦炉60000焦化小用户40001#2#解冻库冬季使用一高线30000二高线21000不锈钢热轧预热炉48000100万吨棒材26000中板3#炉30000合计382400

根据统计表可知，当铁三路高煤管道蝶阀关闭后，11#路DN2400高炉煤气管道需通过382400m3/h的煤气量，依据GB50028-2006燃气管道设计规范中相关要求，DN2400煤气管道选取气体经济流速V=18m/s，计算11#路高煤管道能够通过的小时流量：

Q=V*S=18×3.14×1.2×1.2×3600=292999.68 m3/h

2.分析结果

11#路高煤DN2400管道最大流量292999.68 m3/h，小于用户总需求量382400m3/h，因此在6座高炉正常生产时，进行该阀门开关活动试验不可行，必须采取措施限停部分用户，亦可在高炉休风期间同步限停部分用户，将14#路及钢1#路用户总用量限制在25万m3/h以下，调整高炉煤气DN1000、DN1400放散压力设定值，在确保11#路高煤主管道能够满足用户用量需求的情况下，可对铁三路DN2400管道阀门进行开关试验。

高炉煤气系统主管网其他阀门可根据各单位设备年修定修时间，统筹安排对主管网系统大型阀门开关活动试验。

四、结束语

1.通过在14#路高煤管道上安装DN2600插板阀，在7#高炉停炉期间，将酒钢高炉煤气管网系统分为可以单独运行的两个系统，提高整个煤气系统的安全性，从工艺上增强高炉煤气系统整体应急处理能力，解决部分管道无法停气检修的困难各子停气检修，将对集团公司生产影响降至最低，实际应用中做好煤气平衡的同时还做好相关配套应急预案，研究DN1000放散及DN1400放散压力设定值，在确保煤气系统安全的前提下，将煤气放散量降至最低，节约能源。

2.高炉煤气系统主管网大型阀门应加强专业点检维护，定期开关活动试验，根据运行工艺现状及各单位生产检修时间要求，针对每个需要开关活动试验的阀门制定详细操作运行方案，并组织专业技术人员进行分析论证，制定应急预案，做好试验工作，提高煤气主管网阀门安全可靠性。

【参考文献】

[1]GB50028-2006《燃气管道设计规范》