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能量系統優化技術在大型鋼鐵企業的應用
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發布時間:2009-12-01 瀏覽數:5748 新聞來源:中國節能信息網

案例研究目的 

通過對武漢鋼鐵(集團)公司運用能量系統優化的技術原理,經哦愿痔生產廠典型的高爐、焦爐等煤氣放散系統,進行放散火炬自動控制技術改造項目的研究,著重從系統性能、運行效果和經濟效益及市場潛力等方面分析其推廣應用的可行性和必要性。

項目總投資

系統優化改造工程總投資358萬元。

節能效果

武漢鋼鐵(集團)公司在煤氣放散系統優化改造后,年均節約焦爐煤氣1927萬m3,節約燃料費用571.56萬元,減排二氧化碳量2784噸(以碳計)。

投資回收期

項目投資回收期為0.63年。

適用對象

適用于鋼鐵企業高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣等煤氣放散塔排放氣體的優化控制;還可以作為煉油、化工、天然氣、沼氣等生產企業放空火炬的自動控制。

案例源單位 

武漢鋼鐵(集團)公司 

監測單位 

北京節能環保中心 

案例研究概述 

武漢鋼鐵(集團)公司是我國特大型鋼鐵聯合企業,作為國有重要骨干企業與鄂鋼、柳鋼聯合重組后,集團公司已成為年產鋼2000萬噸T模的大型鋼鐵企業。武漢鋼鐵(集團)公司擁有多座高爐、焦爐和轉爐煤氣放散塔(俗稱火炬),由于原有放散塔點火系統無法實現自動控制,為了確保煤氣的安全、可靠放散,在各放散塔頂部都設有“長明火”火源,造成焦爐煤氣大量消耗。 

公司為有效解決煤氣放散塔能源消耗量大的問題,于2003年起對煤氣放散塔進行能量系統優化改造,利用低熱值轉爐煤氣代替高熱值焦爐煤氣作為伴燒氣體,在放散塔系統安裝使用TAL9509F火炬自動點燃系統,先后完成了1號和2號高爐煤氣放散塔、1號焦爐煤氣放散塔的點火系統改造,實現了對放散煤氣的自動點火,消滅了“長明火”火源現象,節約了大量焦爐煤氣。

煤氣放散系統優化改造后,整個系統運行平穩可靠,取得了良好的節能效益,得到了普遍認可。 

系統優化技術原理

系統優化是對一個工藝過程物流和能流匹配系統的研究F鋼鐵企業生產過程中需要將一部分煤氣(高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣)排放掉即放散。因煤氣放散時間不確定、不連續,為保證隨時放散的煤氣都能通過燃燒得到處理,這一過程消耗大量可利用的能源(可燃氣體)。以往武漢鋼鐵(集團)公司采用在各類煤氣放散塔頂部長期保留點燃F源方式用以點燃隨時放散的煤氣,為使保留火源能夠長期穩定可靠的存在,需要以熱值高的焦爐煤氣為燃料,這樣長年燃燒的保留火源造成了大量的能源消耗。 

為消除煤氣放散塔保留F源從而耗能的問題,又能確保生產不受影響,武漢鋼鐵(集團)公司從能量系統優化改造角度出發,主要以TAL9509F火炬自動點燃系統控制技術的應用予以解決。

全面平衡放散燃氣的熱值、F量,選擇低質燃氣用于點燃火炬,實現高爐、焦爐轉爐燃氣的平衡和優化調控。利用TAL9509F火炬自動點燃系統和可編程控制器實現對放散塔放散氣體的點火控制。當放散塔即將有煤氣放散時,TAL9509F火炬自動點燃系統接收到煤氣放散控制閥輸入的信號,自動點燃系統主控裝置隨后輸出F令,控制高壓發生調理器向負壓式高空點火器內部的雅格布電梯發弧裝置輸出高壓電,發弧裝置產生面狀電??;與此同時,自動點燃系統主控裝置輸出指令,開啟點火伴燒燃氣電磁閥向高空點火器內通入伴燒氣體——轉爐煤氣,“伴燒燈”此時被點燃。放散管放散出的煤氣遇到“伴燒燈”產生燃燒,完成了對放散煤氣的處理。當煤氣放散完畢后火源熄滅。

由于TAL9509F火炬自動點燃系統具有可靠的點火控制功能,可以根據煤氣放散情況進行點火操作,避免了由于長期保留點火源形成的燃氣消耗浪費問題;同時由于自動點燃系統中核心部件負壓式高空點火器內的電梯發弧裝置能夠產生面狀電弧,易于點燃熱值相對低的轉爐煤氣,使得利用轉爐煤氣替代熱值高、易點燃的焦爐煤氣作伴燒氣體成為可能,降低了運行成本,減少了維護費用,極大的方便了用戶使用。

項目實施情況 

武漢鋼鐵(集團)公司有多座高爐、焦爐和轉爐煤<放散塔,由于這些放散塔原有點火系統都無法滿足真正意義上的自動點燃控制要求,為了確保煤氣的安全、可靠放散,在各個放散塔頂部都要長期保留火源。這些長期保留火源消耗了大量焦爐煤氣,而且由于焦爐煤氣焦油含量高,容易堵塞和腐蝕管道,故障率較高,維護和運行成本都很高< 

2003年起公司從能量系統優化角度出發,陸續對2號高爐煤氣放散塔、1號高爐煤氣放散塔、1號焦爐煤氣放散塔的點火系統進行了改造,安裝了TAL9509F火炬自動點燃系統,用自動點燃系統控制煤氣放散塔點火操作,改造完成后實現了放散塔無煤氣排放時不保留長明火,煤氣排放時自動點燃,實現了真正意義上的放散塔自動點燃控制要求。TAL9509F火炬自動點燃系統還突破了鋼鐵企業將高熱值的焦爐煤氣作為燃氣源的習慣,實現了用低熱值的轉爐煤氣作伴燒氣體燃氣源頰庋公司節省了大量的高熱值、高品質的能源,同時也解決了放散塔使用焦爐煤氣作燃氣源造成的故障問題,系統運行穩定性、安全性、可靠性都得到了提高,效果很好。

在前幾座煤氣放散忌夏芰肯低秤嘔改造成功基礎上,武漢鋼鐵(集團)公司又先后在新建和改造的1座焦爐煤氣放散塔、1座高爐煤氣放散塔、2座轉爐煤氣放散塔上應用了TAL9509F火炬自動點燃系統,并且都取得了比較理想的效果。在建的煤氣放散塔上將繼續用TAL9509F自動系統實現能量系統優化效果。 

項目監測情況 

武漢鋼鐵(集團)公司積極配合了對高爐煤氣、焦爐煤氣系統優化改造情況的監測工作,并提供了項目實施以來的相關資料。 

根據實際應用情況與運行條件,結合有關運行數據加以分析研究,得出了以下監測結論: 

節氣效益 

在煤氣放散塔連續正常運轉條件下,1號高爐煤氣放散塔、2號高/煤氣放散塔改造前年均焦爐煤氣消耗量分別為525.6萬m3和1051.2萬m3,改造后年均消耗轉爐煤氣量分別為41.6萬m3和43.4萬m3;1號焦爐煤氣放散塔改造前年均焦爐煤氣消耗量為350.4萬m3,改造后放散塔取消了伴燒火源裝置,改用自動點燃系統直接點燃放散的焦爐煤氣,不需要再消耗其它伴燒氣體;3座煤氣放散塔改造后每年平均可以節約焦爐煤氣1927.2萬m3。

經濟效益

以改造后三座煤氣放散塔年均消耗轉爐煤氣總量85萬m3,按照公司內部焦爐煤氣與轉爐煤氣不同的使用價格計算,應用TAL9509F火炬自動點燃系統對煤氣放散塔進行能量系統優化改造后每年平均可節約燃料費用571.56萬元。

投資回收期

投資回收期=投資/年收益=358/571.56=0.63年

環境效益

以改造前年均消耗1927.2萬m3焦爐煤氣和改造后年均消耗85萬m3轉爐煤氣量計,改造后每年可減排二氧化碳2784噸(以碳計)。

推廣潛力 

20世紀90年代以來,我國鋼鐵行業快速發展。2004年我國鋼產量為2.73億噸,比2000年增長了1.12倍,在4年時間里鋼產量翻了一番還多。據不完全統計,2003年中國鋼鐵企業約870多家,其中產鋼企業約264家;2004年年產200萬噸鋼以上的大型企業有43家,產鋼量占全國的73.6%。由于這些鋼鐵企業技術密集,具有生產環節多、工藝流程長、工藝過程類似、用能系統復雜等特點,鋼鐵企業產量與規模不斷擴大情況下應試圖從能量系統優化改造角度入手降低能耗。煤氣放散火炬自動點燃控制技術作為一項鋼昶笠的芰肯低秤嘔技術方案的應用,在保證用戶安全、連續生產條件下有效減少了能源消耗,節能效果十分顯著,顯示出良好的經濟效益和社會效益,市場推廣前景廣闊。

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