能量系统优化技术在大型钢铁企业的应用

　　案例研究目的 

       通过对武汉钢铁（集团）公司运用能量系统优化的技术原理，经过对钢铁生产厂典型的高炉、焦炉等煤气放散系统，进行放散火炬自动控制技术改造项目的研究，着重从系统性能、运行效果和经济效益及市场潜力等方面分析其推广应用的可行性和必要性。

　　项目总投资

　　案例源单位 

       武汉钢铁（集团）公司 

       监测单位 

       北京节能环保中心 

       案例研究概述 

       武汉钢铁（集团）公司是我国特大型钢铁联合企业，作为国有重要骨干企业与鄂钢、柳钢联合重组后，集团公司已成为年产钢2000万吨规模的大型钢铁企业。武汉钢铁（集团）公司拥有多座高炉、焦炉和转炉煤气放散塔（俗称火炬），由于原有放散塔点火系统无法实现自动控制，为了确保煤气的安全、可靠放散，在各放散塔顶部都设有“长明火”火源，造成焦炉煤气大量消耗。 

       公司为有效解决煤气放散塔能源消耗量大的问题，于2003年起对煤气放散塔进行能量系统优化改造，利用低热值转炉煤气代替高热值焦炉煤气作为伴烧气体，在放散塔系统安装使用TAL9509F火炬自动点燃系统，先后完成了1号和2号高炉煤气放散塔、1号焦炉煤气放散塔的点火系统改造，实现了对放散煤气的自动点火，消灭了“长明火”火源现象，节约了大量焦炉煤气。

    煤气放散系统优化改造后，整个系统运行平稳可靠，取得了良好的节能效益，得到了普遍认可。 

       系统优化技术原理

       系统优化是对一个工艺过程物流和能流匹配系统的研究，钢铁企业生产过程中需要将一部分煤气（高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气）排放掉即放散。因煤气放散时间不确定、不连续，为保证随时放散的煤气都能通过燃烧得到处理，这一过程消耗大量可利用的能源（可燃气体）。以往武汉钢铁（集团）公司采用在各类煤气放散塔顶部长期保留点燃火源方式用以点燃随时放散的煤气，为使保留火源能够长期稳定可靠的存在，需要以热值高的焦炉煤气为燃料，这样长年燃烧的保留火源造成了大量的能源消耗。 

       为消除煤气放散塔保留火源从而耗能的问题，又能确保生产不受影响，武汉钢铁（集团）公司从能量系统优化改造角度出发，主要以TAL9509F火炬自动点燃系统控制技术的应用予以解决。

     全面平衡放散燃气的热值、数量，选择低质燃气用于点燃火炬，实现高炉、焦炉转炉燃气的平衡和优化调控。利用TAL9509F火炬自动点燃系统和可编程控制器实现对放散塔放散气体的点火控制。当放散塔即将有煤气放散时，TAL9509F火炬自动点燃系统接收到煤气放散控制阀输入的信号，自动点燃系统主控装置随后输出指令，控制高压发生调理器向负压式高空点火器内部的雅格布电梯发弧装置输出高压电, 发弧装置产生面状电弧；与此同时，自动点燃系统主控装置输出指令，开启点火伴烧燃气电磁阀向高空点火器内通入伴烧气体——转炉煤气， “伴烧灯”此时被点燃。放散管放散出的煤气遇到“伴烧灯”产生燃烧，完成了对放散煤气的处理。当煤气放散完毕后火源熄灭。

     由于TAL9509F火炬自动点燃系统具有可靠的点火控制功能，可以根据煤气放散情况进行点火操作，避免了由于长期保留点火火源形成的燃气消耗浪费问题；同时由于自动点燃系统中核心部件负压式高空点火器内的电梯发弧装置能够产生面状电弧，易于点燃热值相对低的转炉煤气，使得利用转炉煤气替代热值高、易点燃的焦炉煤气作伴烧气体成为可能，降低了运行成本，减少了维护费用，极大的方便了用户使用。

    项目实施情况 

       武汉钢铁（集团）公司有多座高炉、焦炉和转炉煤气放散塔，由于这些放散塔原有点火系统都无法满足真正意义上的自动点燃控制要求，为了确保煤气的安全、可靠放散，在各个放散塔顶部都要长期保留火源。这些长期保留火源消耗了大量焦炉煤气，而且由于焦炉煤气焦油含量高，容易堵塞和腐蚀管道，故障率较高，维护和运行成本都很高。 

       2003年起公司从能量系统优化角度出发，陆续对2号高炉煤气放散塔、1号高炉煤气放散塔、1号焦炉煤气放散塔的点火系统进行了改造，安装了TAL9509F火炬自动点燃系统，用自动点燃系统控制煤气放散塔点火操作，改造完成后实现了放散塔无煤气排放时不保留长明火，煤气排放时自动点燃，实现了真正意义上的放散塔自动点燃控制要求。TAL9509F火炬自动点燃系统还突破了钢铁企业将高热值的焦炉煤气作为燃气源的习惯，实现了用低热值的转炉煤气作伴烧气体燃气源，这样公司节省了大量的高热值、高品质的能源，同时也解决了放散塔使用焦炉煤气作燃气源造成的故障问题，系统运行稳定性、安全性、可靠性都得到了提高，效果很好。

       在前几座煤气放散塔上能量系统优化改造成功基础上， 武汉钢铁（集团）公司又先后在新建和改造的1座焦炉煤气放散塔、1座高炉煤气放散塔、2座转炉煤气放散塔上应用了TAL9509F火炬自动点燃系统，并且都取得了比较理想的效果。在建的煤气放散塔上将继续用TAL9509F自动系统实现能量系统优化效果。
 

       项目监测情况 

       武汉钢铁（集团）公司积极配合了对高炉煤气、焦炉煤气系统优化改造情况的监测工作，并提供了项目实施以来的相关资料。 

       根据实际应用情况与运行条件，结合有关运行数据加以分析研究，得出了以下监测结论： 

       节气效益 

       在煤气放散塔连续正常运转条件下， 1号高炉煤气放散塔、2号高炉煤气放散塔改造前年均焦炉煤气消耗量分别为525.6万m3和1051.2万 m3，改造后年均消耗转炉煤气量分别为41.6万m3 和43.4万m3；1号焦炉煤气放散塔改造前年均焦炉煤气消耗量为350.4万m3，改造后放散塔取消了伴烧火源装置，改用自动点燃系统直接点燃放散的焦炉煤气，不需要再消耗其它伴烧气体；3座煤气放散塔改造后每年平均可以节约焦炉煤气1927.2万m3。

      经济效益     推广潜力 

       以改造后三座煤气放散塔年均消耗转炉煤气总量85万 m3，按照公司内部焦炉煤气与转炉煤气不同的使用价格计算，应用TAL9509F火炬自动点燃系统对煤气放散塔进行能量系统优化改造后每年平均可节约燃料费用571.56万元。

       投资回收期

       投资回收期=投资/年收益=358/571.56=0.63年