賈宜川
（邯鄲鋼鐵集團設(shè)計院有限公司 河北省邯鄲市 郵編：056000）
摘要：現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)需要更安全、可靠，更節(jié)能、低碳的高效煤氣放散塔以適應(yīng)發(fā)展的需要。本文以高、焦煤氣放散塔改造為例，重點闡述了新的煤氣放散塔點火裝置的點火原理，改造后煤氣系統(tǒng)的節(jié)能效果和安全性能的提升效果。
關(guān)鍵詞：煤氣放散塔；點火裝置；節(jié)能；高效
冶金行業(yè)在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中,會產(chǎn)生大量CO有毒氣體,若直接排入大氣,不僅會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,對周圍人群產(chǎn)生毒害,而且還浪費能源。目前冶金行業(yè)的普遍做法是進行轉(zhuǎn)爐煤氣回收。但由于轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)生的不連續(xù)性和煤氣回收工藝對煤氣質(zhì)量要求等特點,仍會有大量不符合回收條件或非正?；厥諣顟B(tài)下的轉(zhuǎn)爐煤氣放散于大氣環(huán)境中,對這部分煤氣進行點火放散,將有效防止環(huán)境污染和對人體的危害。
1 現(xiàn)狀分析
1.1 原設(shè)計情況
高焦煤氣區(qū)域放散塔由高爐煤氣放散塔、焦?fàn)t煤氣放散塔組成，其中高爐煤氣放散塔高爐煤氣由全廠管網(wǎng)進入高焦區(qū)域，入口總管①3020mm變徑至①2620mmx10mm,引至放散系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)分為等管徑的三路①1420mmx8mm,分別送1#、2#、3#放散塔，單根放散塔放散量為16萬m3/h。焦?fàn)t煤氣放散塔的放散由①720mmX6mm的管道引至放散塔進行單管放散，放散量為4.8萬m3/h。
因高爐煤氣熱值較低，不易點燃，所以要用焦?fàn)t煤氣引燃高爐煤氣。點火時先用管道引一路焦?fàn)t煤氣至高空點火器，點火器通過高壓電流連續(xù)放電引燃長明燈，長明燈再引燃放散塔頂部的伴燒環(huán)管，再打開放散管路上的調(diào)節(jié)蝶閥，將高爐煤氣通入放散塔中，高爐煤氣遇明火開始燃燒。停止放散
1.2 生產(chǎn)中存在的問題及分析
1）放散塔煤氣點火管自各支管起點至最終的燃燒點之間的管段長度約80m,高度高；沿海鋼廠由于常年風(fēng)大等不可抗拒因素，點火管徑為DN80,點火支管管徑為DN25,焦?fàn)t煤氣中的雜質(zhì)經(jīng)過長時間的沉積易引起點火支管堵塞，且點火管堵塞后由于管道較長不易疏通。
2）現(xiàn)場點火裝置采用的是脈沖式2500V高壓點火器，點火時間短，長時間點火容易燒壞高壓點火器，點火嘴使用時間過久老化，點火成功率較低。
3）伴燒環(huán)管有16個5mm燒嘴，長明燈有3個4mm燒嘴，兩者共用供氣管，分配不均，造成長明燈供氣不足,點火的成功率較低。
4）點火控制程序不合理，無法完成先點火、后送氣的控制。
因此對高、焦煤氣放散塔進行改造勢在必行，不僅可以解決點火管堵塞導(dǎo)致煤氣無法燃燒放散的安全問題，而且對長明燈所使用的COG進行了回收。
2改造實施
2.1改造思路
對存在的問題及分析進行比對,要想徹底解決以上問題，必須對現(xiàn)有點火伴燒系統(tǒng)進行改造，取消長明燈系統(tǒng)，改進點火系統(tǒng)，怎樣讓高爐煤氣能直接點燃，并具備完善的點火、火焰檢測及控制系統(tǒng)，滿足放散時能快速點火的目的，成為本次改造的關(guān)鍵。
2.2改造方案
經(jīng)過寧鋼專業(yè)技術(shù)人員多方比較論證，與北京亞炬同創(chuàng)技術(shù)有限公司專家對原系統(tǒng)的梳理和研究，在對原設(shè)備最小改造的基礎(chǔ)上，原煤氣放散閥、塔本體不作改造。最終確定采用直燃式煤氣點火伴燒系統(tǒng)，只需對自動點火部分作相應(yīng)的改造。目前高焦煤氣柜區(qū)域共4個放散管，高爐煤氣3個，焦?fàn)t煤氣1個，同塔架設(shè)。為了方便控制，同區(qū)域共用一套控制系統(tǒng)，每個放散管安裝2個點火伴燒器，共計8個，以提高點火可靠性。煤氣放散塔自動點火伴燒系統(tǒng)主要有安裝在放散頭部的直燃式高空點火伴燒器、火焰探測組件；安裝在放散塔架上的小平臺上的高壓發(fā)生調(diào)理器、高壓電纜及支撐組件；安裝在控制室的主控器和計算機組成。
2.3改造實施
2.3.1系統(tǒng)組成
放散管點火系統(tǒng)包括煤氣柜區(qū)域PLC系統(tǒng)、點火主控柜、高壓點火系統(tǒng)和火焰溫度檢測。為了節(jié)約改造的成本，原有自動點火系統(tǒng)控制系統(tǒng)折除,安裝新的控制柜;原有點火管路可保留，暫不拆除,不影響新系統(tǒng)安裝；部分穿線管可以利舊，以降低投資費用。
2.3.2工作原理
當(dāng)煤氣需放散時,主控系統(tǒng)獲得啟動點火信號后，向高壓發(fā)生調(diào)理器饋送220V交流電，高壓發(fā)生調(diào)理器產(chǎn)生的高壓電通過高壓電纜送給高空點火器內(nèi)的電梯發(fā)弧發(fā)生裝置，產(chǎn)生面狀電弧，同時放散管放散的高爐煤氣自動被引入直燃式高空點火器內(nèi)部，在催化反應(yīng)作用下被點燃，從高空點火伴燒器上部噴出火焰。
該系統(tǒng)取代常規(guī)使用的點火和“長明燈”系統(tǒng),使用了電梯電弧和催化反應(yīng)伴燒器的專利技術(shù)產(chǎn)品，它安裝在放散塔燃燒器上端，直接點燃放散的高爐煤氣（焦?fàn)t煤氣/轉(zhuǎn)爐煤氣），不再使用其它燃料氣作點火和伴燒燃料氣就可穩(wěn)定燃燒，改變了傳統(tǒng)使用其它高熱值燃料氣作為點火和伴燒的現(xiàn)狀。
2.3.3點火控制流程
通過改造的點火控制系統(tǒng)，既能保證煤氣調(diào)節(jié)閥開啟時能及時點火，也能實時檢測伴燒器的溫度，一旦放散時熄火，能自動重啟點火程序。
改造前的點火伴燒系統(tǒng)分焦?fàn)t煤氣點火助燃和放散煤氣2個系統(tǒng)，在長期的運行實踐中發(fā)現(xiàn)這80m的點火伴燒管容易發(fā)生堵塞，從而影響煤氣的正常燃燒放散。為了避免發(fā)生煤氣不燃燒放散的事故，在煤氣不放散時會對點火伴燒專用焦?fàn)t煤氣管道進行定期的清掃維護，無形中增加了員工的工作量及安全風(fēng)險；為了確保緊急下，能及時點燃放散煤氣，伴燒的焦煤必須時刻燃燒，造成了煤氣的浪費。而改造后流程，伴燒和放散的為同一種煤氣，簡化了工藝流程，減少了設(shè)備維護量，最主要的為消除了“長明燈”現(xiàn)象。
3改造效果
3.1節(jié)約能耗
3.1.1原有點火伴燒系統(tǒng)管道及噴嘴數(shù)據(jù)
1）高爐煤氣放散塔：高爐煤氣共有1#、2#、3#放散管，每個放散管各有一根DN80焦?fàn)t煤氣管道供給，長明火由伴熱環(huán)管16x（p5mm小孔和3X（p25mm長明火管組成，每個噴嘴為（p4mmo噴嘴總面積為1.053xlO^n?。
2）焦?fàn)t煤氣放散塔:主廠區(qū)焦?fàn)t煤氣放散塔由一根DN50焦?fàn)t煤氣管道供給，長明火為2x（p25mm,每個噴嘴為（p4mm。噴嘴總面積為0.025X10-3m2。
3.1.2焦?fàn)t煤氣用量計算
取長明火噴嘴出口焦?fàn)t煤氣流速40m/s,則高爐（3個管）、焦?fàn)t（1個管）、長明火焦?fàn)t煤氣用量分別為151m3/h、3.6m3/h,總用量為155m3/h。
3.1.3效益分析
長明火取消后節(jié)省的焦?fàn)t煤氣可供電廠1#機組發(fā)電，則機組平均負(fù)荷提高284kW,年運行時間按8000小時，電價0.52元/kW?h,年發(fā)電量增加227萬kW.h,年效益118萬元。
3.2提高安全性能
改造后，利用電極電弧點火提高點火可靠性，由于取消了使用COG長明燈，從根本上杜絕了煤氣管道堵塞的問題，增加了裝置的可靠性。
4結(jié)語
綜上所述，高、焦放散塔點火裝置的成功改造，投運四年多來不僅解決了困擾運行多年的點火管堵塞問題，而且創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，具有很強的推廣性，對鋼鐵企業(yè)探索低碳節(jié)能之路提供了寶貴的經(jīng)驗。1) 使用本系統(tǒng)后, 消滅現(xiàn)有3個放散頭內(nèi)的9只“長明火”。當(dāng)某只放散管需要排放煤氣時, 對應(yīng)的高空直燃式自動點火伴燒系統(tǒng)自動將該放散管排放出的轉(zhuǎn)爐煤氣點燃, 并在該放散管排放過程中始終點燃, 但高空點火伴燒器內(nèi)的電梯電弧在煤氣被點燃后就停止工作, 不消耗電能。2) 每個放散頭的燃燒情況都有對應(yīng)的火焰監(jiān)測, 確保排放煤氣時放散管處于燃燒狀態(tài)。
參考文獻
[1] 宋永杰.提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的研究和實踐[J]. 能源與節(jié)能. 2020(05):45-46.