冶 金 能 源 ５８ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．３ Ｍａｖ．２０１３ ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ １５万Ｉｎ３焦炉煤气柜的并网实践与运行分析 郝彦光 刘继云 高 强 （首钢京唐钢铁联合有限责任公司能源与环境部） 摘要首钢京唐１５万ｉｎ 焦炉煤气柜通过并网运行方式稳定了管网压力，手动与自动相结 合的控制方式实现了系统的稳定运行，取得了可观的经济效益，减少了煤气放散，实现了与 环境的友好发展，但同时并网运行方式也带来了不利因素，密封油油质下降太快，影响气柜 安全运行。 关键词焦炉煤气煤气柜零放散密封油 Ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ １ ５０，Ｏ００ｍ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｇａｓ ｈｏｌｄｅｒ ｉｎ ｇａｓ ｐｉｐｅ ｎｅｔｗｏｒｋ Ｈａｏ Ｙａｎｇｕａｎｇ Ｌｉｕ Ｊｉｙｕｎ Ｇａｏ Ｑｉａｎｇ （Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｊｉｎｇｔａｎｇ Ｕｎｉｔｅｄ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｊｉｎｇｔａｎｇ １５０，Ｏ００ｍ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｇａｓ ｈｏｌｄｅｒ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｅａｒ ｓｔａｂｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｍａｎｕａｌ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｅａＲ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ．ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｏｓｅ ｃａｌｌ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ，ｒｅｄｕｃｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ，ａｃｈｉｅｖｅｄ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｂｕｔ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｉｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅ ｈａｓ ａｌｓｏ ｂｒｏｕｇｈｔ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ｓｅａｌｉｎｇ ｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｃｌｉｎｅ ｔｏｏ ｆａｓｔ，ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ— ｅｄ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｇａｓ ｈｏｌｄｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｃｏｋｅ ｏｖｅｒｌ ｇａｓ ｇａｓ ｈｏｌｄｅｒ ｚｅｒｏ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｅａｌｉｎｇ ｏｉｌ 首钢京唐项目为国家“十一五”重点规划 项目，焦化项目一期工程共建４座７０孔（碳化 １煤气柜的并网实践 室高７．６３ｍ）复热式大型焦炉。一期分两步建 设，一步工程Ａ、Ｂ两座焦炉系统于２００８年、 ２００９年相继投产，二步工程Ｃ、Ｄ两座焦炉在 ２０１０年相继投产。年设计产干全焦４２０万ｔ，设 计煤气发生量１９３１３２ Ｉｎ ／ｈ。能源系统建有一座 ｌ５万Ｉｎ 干式稀油密封（ＭＡＮ型）焦炉煤气柜， 于２００８年９月投产。 １．１煤气柜的参数 首钢京唐焦炉煤气系统建有一座ｌ５万Ｉｎ 干 式稀油密封（ＭＡＮ型）煤气柜，该煤气柜为正 ２４边形结构，外接圆直径为５３．６２９ｍ，公称容 积为１５万Ｉｎ ，设计运行压力为７０００±１５０Ｐａ， 活塞有效行程７３．８６８ｍｍ，最大吞吐量１０．８万 ｍ ／ｈ¨Ｊ。煤气柜进出口管道直径为ＤＮ１６００，一 焦炉煤气作为高热值燃料是钢铁企业的重要 能源介质，随着科学发展观的贯彻落实，安全、 侧与气柜区综合管网相接，另一侧与煤气柜相 接，管道长度约为３３ｍ。 节能、环保、高效意识日益深人人心，如何减少 焦炉煤气的放散，提高焦煤气系统的可靠性、经 济性和安全性成为工作中的重中之重。 收稿日期：２０１３—０１—２８ 郝彦光（１９８３一 ），工程师；０６３２００河北省唐山市。 １．２煤气柜的作用 煤气的生产与使用是不平衡的，当煤气产量 大于使用量时，剩余煤气存人气柜，当使用量大 于产量时，煤气柜贮量补人管网，满足了较短时 间内生产与使用的不均衡性 Ｊ。 煤气柜在并人管网运行前，管网压力随煤气 Ｖ０１．３２ Ｎｏ．３ Ｍａｖ．２０１３ 冶 金能 源 ５９ ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 产量和用户用量的变化而变化。当使用量上升高 电动调节蝶阀Ｄ与煤气柜上升速度联锁；电动 于产量时，管网压力下降，当使用量下降时，管 网供应量增加，压力升高。煤气柜并人管网运行 后，其运行压力基本恒定。当管网压力高于煤气 插板阀Ｅ正常时全开，检修时使用。 （３）当活塞上升到６９．５５８ｍ，发出声光报 警，人工操作电动调节蝶阀Ｂ，使其开度减小。 （４）当活塞上升到７０．０５８ｍ，发出声光报 警，电动蝶阀Ａ全关，同时安全放散管上的电 柜压力时，管网多余煤气进人煤气柜，管网压力 升高受到限制；当管网压力低于煤气柜压力时， 柜内煤气补充到管网，管网压力得到补充。由于 动蝶阀Ｃ、电动调节蝶阀Ｄ自动打开进行放散， 此时电动调节蝶阀Ｄ与活塞整速度联锁投入， 煤气柜恒压及巨大的吞吐能力，当并人管网运行 时，可将管网压力稳定在相当小的范围内，起到 稳定管网压力的作用 Ｊ。 １．３煤气柜的运行 ２００８年投产初期因焦炉以及用户生产不稳 定，焦炉煤气比较充足，１５万ｍ。焦炉煤气柜仅 作为事故储气柜使用，其进出口阀为常闭状，极 不稳定的管网压力波动范围达±３ｋＰａ，只能通过 焦炉煤气放散塔调节管网压力，既浪费了能源又 污染了环境。 ２００９年公司各流程顺稳运行，为了防止管 网压力大范围波动，首钢京唐将１５万ｍ 焦炉煤 气柜并网运行，用来稳定管网压力，保证煤气安 全生产。煤气柜采用全天候并网运行方式，进出 口阀常开，通过一根长３３ｍ、ＤＮ１６００进出口管 道与焦炉煤气主管网相连接，与焦炉煤气各用户 并列运行 。 ２煤气柜的运行控制 煤气柜并网运行后，既要保证管网压力稳 定，又要保证气柜自身的安全，首钢京唐焦炉煤 气柜采用手动与自动相结合的控制方式，防止因 压力波动造成气柜活塞冲顶、落底引发的安全事 故或柜体损坏。 （１）在ＤＮＩ６００进出口管道上设有电动蝶阀 Ａ、电动扇形盲板阀Ｆ、电动调节蝶阀Ｂ、Ｕ型 水封等（图１）。其中：电动蝶阀Ａ与焦炉煤气 总管压力和煤气柜柜位联锁；电动调节蝶阀Ｂ 与煤气柜上升速度联锁；电动扇形盲板阀Ｆ与ｕ 型水封在检修时同时使用。 （２）从煤气柜进出口管线人煤气柜前接出 一根管道，沿气柜壁敷设至高出柜顶，作为煤气 柜的紧急放散管。放散管的直径为ＤＮ８００，在管 道上设有电动蝶阀Ｃ和电动调节蝶阀Ｄ、电动插 板阀Ｅ。其中：电动蝶阀Ｃ与煤气柜柜位联锁； 通过调节电动调节蝶阀Ｄ的开度，调节放散数 量，使活塞速度小于０．５ｍ／ｍｉｎ。 （５）当活塞下降到６９．０５８ｍ时，自动打开 电动蝶阀Ａ，关闭电动蝶阀Ｃ，电动调节蝶阀Ｂ 与活塞上升速度投人联锁，通过调节电动调节蝶 阀Ｂ的开度，使活塞速度小于０．５ｍ／ｍｉｎ。 （６）当活塞下降到４．３ｍ时，发出声光报 警。当活塞下降到３．８ｍ时，电动蝶阀Ａ自动关 闭，柜内的煤气不再出入。 （７）当主管网压力超过７．２ ｋＰａ时，焦炉煤 气放散塔自动打开进行放散或由能源中心调度手 动操作进行放散。 所有阀门的开度均可在控制室、现场显示。 在任何情况下，电动蝶阀Ａ、电动调节蝶阀Ｂ、 电动蝶阀ｃ、电动调节蝶阀Ｄ都可在现场和ＰＬＣ 手动操作。上述控制方案不仅保证了管网压力的 稳定，同时煤气柜自身安全也得到了保障。 主 管 网 图１ 煤气柜管线控制 ３煤气柜的运行分析 ３．１并网运行的效果 煤气柜并网运行前管网压力波动±３ｋＰａ，管 网压力极不稳定。并网运行后管网压力范围为 ６．３—６．７ｋＰａ，波动幅度±０．２ｋＰａ，有效解决了 管网压力大幅波动的问题，为工艺用户提供了一 个压力稳定的焦炉煤气供应系统。 煤气柜并网后，焦炉煤气小时放散量减少了 ４％，焦炉煤气设计发生量１９３１３２ ｍ ／ｈ，以厂 冶 金６０ 能源 Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．３ Ｍａｙ．２０１３ ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＩＪＩ—ＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵｓＴＲＹ 内煤气价格０．４ ｍ 计算，每年节约费用达 ．的主要原因。焦炉煤气粉尘中含有的表面活性物 １９３１３２ ｍ。／ｈ Ｘ ４％Ｘ ０４ ｍ。×２４ ｈ Ｘ ３６０＝ 质在密封油中不断积累，是油水分离性下降的主 要原因。 ２６６９．８６万元。通过实施焦炉煤气柜并网运行与 ３００ＭＷ汽轮发电机按０—３０％掺烧高焦煤气的 方式，实现了焦炉煤气全流程产销平衡，首次做 到焦炉煤气零放散，取得了可观的经济效益，实 现了与环境的友好发展。 ’ ２０１２年７月首钢京唐１５万ｍ 焦炉煤气柜 ３．４煤气柜的维护措施 气柜密封油性能降低，严重威胁气柜安全运 行。特别是在冬季，首先要加强密封油品质的监 测，每月应至少监测一次。根据监测情况可在线 不停柜从油水分离器添加密封油改质剂，提高密 封油粘度、油水分离性等指标；其次要提高底部 油沟温度，将油温控制在３５—４５￣Ｃ。油水分离 完成年修，密封油全部更换，运行四个月后密封 油性能出现了大幅下降的情况，外观浑浊并带有 强烈刺激性气味，黏度由７８．７３ ｍｍ ／ｓ降到了 主要在底部油沟完成、，温度越高油水分离性越 ６１．３４ｒａｍ ／ｓ，降幅达２２％；闪点由２０８℃下降 ４５ｍｉｎ，水分含量达２％。 ３．２密封油性能下降的危害 好，但油温长时间超过５５￣Ｃ会降低密封油的使 用寿命。每周应至少在油水分离器三室抽水一 到了１６１℃，降幅达２２．６％；油水分离性大于 ’次，防止在三室积累的冷凝水进入活塞油沟。通 过能源中心调度调节用户实现气柜每天满行程行 走一次，充分发挥滑板的“冰铲子”功能，防 止活塞冻死在柜壁上，同时也能防止由于局部结 （１）气柜密封油的黏度降低后，循环量会 加大，泵的启动次数增加，漂溅损失量增大。 （２）循环量加大会导致沉降分水时间相应 减少，气柜密封油在有限的时间内经过柜底油沟 不能及时分离排出水分，极易造成气柜密封油带 冰过厚导致活塞在行走过程中出现倾斜过度的情 况发生。 ４结论 水运行。冬季易出现活塞油槽、柜壁挂冰，并将 活塞帆布也冻结在壁板上，当活塞移动时导致活 塞帆布撕裂而出现恶性事故。 （３）破乳化性能的下降极易在冬季使柜壁 挂冰，严重时损坏气柜。 （１）首钢京唐ｌ５万ｍ 焦炉煤气并网运行 稳定了管网运行压力，减小了用户压力波动，降 低了煤气放散量，取得了可观的经济效益与良好 的环境效益。 ． （４）黏度、闪点的降低同时会伴随密封油 密度下降的情况，相同的油封高度产生的压力下 降，造成煤气击穿油封的安全事故。 （５）萘、煤焦油等物质大量在油中沉积， （２）并网运行后，焦炉煤气中有害成分在 密封油中不断积累，导致油质下降过快，这对煤 气柜的日常管理、维护、检修、运行及密封油品 质提出了更高的要求。 （３）通过提高底部油沟温度，活塞油沟加 会导致底部油沟与油水分离器连通管堵塞。 （６）水分含量高易造成上油管冻死、活塞 油槽结冰的事故发生。 ３．３密封油性能下降的原因 从焦炉出来的荒煤气经过脱硫、脱萘、洗苯 等环节进入煤气主管网，通过进出口管道进入煤 装电加热器，添加密封油改质剂等措施，可以延 长密封油的使用寿命，有效防止密封机构结冰的 情况发生。 参考文献 气柜。虽然净化后的煤气质量满足设计要求，但 是由于煤气柜并网运行的原因，煤气中的有害成 ［１］贾琼．１５万ｍ’煤气柜并网运行试验与实践［Ｊ］． 冶金动力，２０１０，（１）：ｌ７—１９． 分在气柜密封油中不断沉积，是一个从量变到质 变的过程。 ［２］张立伟．曼型煤气柜与高炉煤气管网并网运行技术 研究［Ｊ］．城市燃气２００７，（３）：２４—２７． ［３］陈洁．首钢焦炉煤气系统的优化分析［Ｊ］．冶金 能源，２０１２，３１（１）：４６—５１． 煤气中含有不饱和烃类物质以及洗苯工艺中 的洗油，这些轻组分物质黏度小、闪点低，在密 封油中不断积累，是造成密封油粘度、闪点下降 赵艳编辑