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      高爐煤氣用在回轉窯中的節能改造及效果

      作者:河南紅星機器     時間:2015-09-26 14:33:36

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      回轉窯生產過程中,通過添加高爐煤氣降低燃料成本,是降低能源消耗的有效途徑。高爐煤氣用量需在一個合理的范圍內波動,用量不宜過少,也不易過多。高爐煤氣用量較小時,煤粉用量較大,能耗降低效果不明顯。另一方面過多的高爐煤氣又會帶走火焰熱量,降低火焰溫度,影響生產工藝。通常采用較高熱值燃料與高爐煤氣搭配使用的方法。通常有“焦爐煤氣+高爐煤氣”,“噴煤+高爐煤氣”等方式。

      回轉窯

      一、存在問題

      生產過程中,由于各煤氣生產及使用單位共用煤氣管網。生產及使用單位的工藝調整,導致煤氣壓力呈現波動;高爐煤氣總管網壓力波動一般在6~25kPa之間,偶爾也能高達30kPa。這種無規律的波動嚴重影響煤氣使用量,危害生產安全。特別大幅無規律的頻繁波動,使工藝制度失常、失控,直接影響產、質量。對生產影響尤甚。

      生產過程中,煤氣壓力低于10000Pa時,由于距離較遠管道壓力較小,只能被動使用,即便將閥門開到大,煤氣流量仍然不足。此時表現為用量較少。流量不能滿足使用。通過增加煤粉用量維持工藝熱量消耗,由于煤粉價格較高,使燃料成本較高。

      煤氣壓力高于10000Pa時,管網壓力偏高,流量過大。當高爐煤氣壓力高時,存在以下不利影響:過多的高爐煤氣攜帶大量的氮氣從燒嘴噴射出來,不僅不能燃燒,還會帶走燒嘴的熱量。導致燒嘴火焰溫度降低,燃燒不穩定,不定時熄火,事故發生率高。燃燒不充分,廢氣溫度高,能耗高。需盡快降低高爐煤氣流量。此時只能通過關小閥門,降低高爐煤氣流量,維持穩定生產。

      由于總管網壓力波動頻繁,存在如下不利影響:

      ①高爐煤氣利用不足:單座回轉窯設計的高爐煤氣流量為:8000m3/h。在管網壓力無規律波動的情況下,每座回轉窯能夠使用的流量為:5000m3/h左右,存在3000m3/h的缺口。兩座回轉窯的總缺口約:6000m3/h左右。這部分能耗缺口只能通過多用煤粉來彌補。

      ②煤氣安全方面:煤氣壓力無規律波動,會造成安全閥頻繁動作,對生產威脅較大。尤其石灰廠管道較長,末端用戶壓力很低。電廠、豎窯等其他用戶都裝備有抽氣裝置。在管網低壓、煤氣不足且安全閥故障的情況下,回轉窯燒嘴極易產生回火,發生事故。

      綜上所述,管網壓力波動一方面煤氣的平均用量較低,另一方面常常操作不及時,導致熱工參數波動頻繁,穩定生產難以保障。為充分利用高爐煤氣,消除不安全因素,確保安全生產。建議在管網進口端增加煤氣穩壓站。

      二、改善措施

      采用三臺羅茨風機作為穩壓設備,單臺流量5800m3/h,三臺總流量17400m3/h。羅茨風機為定容風機,風機每轉的流量固定,偏差小于5%。在工藝系統中具備穩定壓力及流量計量兩種功能。對如下兩種情況產生穩壓作用:

      ①當總管壓力低時,為避免由于壓力低使回轉窯用戶的煤氣流量突然減小,改變生產參數。加壓站的羅茨風機主動旋轉,仍然輸出指定流量的高爐煤氣。此時,耗電量略大(可實際觀察電流表)。彌補壓力低時,回轉窯用戶流量不足的情況。

      ②當總管壓力高時,為避免由于壓力高使回轉窯用戶的煤氣流量突然增大,改變生產參數。加壓站的羅茨風機被動旋轉,仍然輸出恒定流量的高爐煤氣。此時,耗電量很?。蓪嶋H觀察電流表)。

      即:管道進口壓力低時起增壓作用,管道進口壓力高時起減壓作用。

      生產操作控制方面,管網流量采用變頻調節,回轉窯主控室及加壓站均可根據生產需求調整流量。為了管道安全,避免總管氣源不足時,產生負壓的情況??傞y設定當壓力低于2000Pa時加壓站停機,保證管網的基礎壓力。在實際改造過程中,經歷了使用量增加,供應量不足,補充備用風機兩個階段。

      初期穩壓站采用“三用三開”的配置模式,未考慮備用風機。投入使用后,經過噴煤的實踐、調整情況,石灰廠的高爐煤氣利用比例已超過預期水平??梢酝ㄟ^進一步增加高爐煤氣用量,降低燃料成本。在原基礎上補充增加一臺加壓風機及配套的閥門、電控設備。采用4臺羅茨風機,總流量23200m3/h,滿足生產需求。

      回轉窯

      三、使用效果

      安全方面:煤氣穩壓站投用之后,有效抵消了煤氣管網壓力波動。均衡回轉窯用戶的使用壓力,消除了生產中的不安全因素。

      經濟效益:四臺風機投入運行后,回轉窯的高爐煤氣用量由原來的平均5000m3/h,增加至9000m3/h以上。兩座回轉窯每小時增加高爐煤氣使用量8000m3/h。

      高爐煤氣熱值:800kcal/Nm3,煤粉熱值:6000kcal/kg。

      由于穩壓站羅茨風機在進口壓力低時起增壓作用,耗電量較大;進口壓力高時起減壓作用,耗電較小。都會相應增加每噸石灰的用電成本。穩壓站投入運行后,8000m3/h高爐煤氣相當于1066.67kg/h煤粉的發熱量。相當于增加的高爐煤氣每小時置換1.066噸煤粉。

      回轉窯通過增加高爐煤氣用量,優化燃料比例,置換價格較高的煤粉消耗??梢杂行Ы档腿剂铣杀?。球團投產之前主要燃料為焦爐煤氣+高爐煤氣,基本不用噴煤。球團投產之后噴煤量大幅增加燃料結構為煤粉+焦爐煤氣+高爐煤氣。通過穩壓站建設即投入運行,增加高爐煤氣比例,減少煤粉比例,達到降低能耗的目的。煤氣加壓站投用之后,有效抵消了管網壓力波動。均衡回轉窯用戶的使用壓力,消除不安全因素。

      通過穩壓站的投入運行,為回轉窯的生產運行主要帶來兩方面效益:①有效抵消了煤氣管網壓力波動。均衡回轉窯用戶的使用壓力,消除了生產中的不安全因素。②通過穩壓站增加的高爐煤氣流量部份,置換煤粉1.066噸/小時,全年通過高爐煤氣置換煤粉節約的燃料費用:399.168萬元/年。

      由此可見:相對于僅僅依靠總管道自身壓力,利用高爐煤氣的方式。效率更高,更加節能,生產更安全。不足之處:①煤氣穩壓站增加了維護、檢修人員的投入。②考慮到羅茨風機與回轉窯型號通用,羅茨風機數量較多,效率偏低,將來可以通過加大單機功率減少風機數量,提高運行效率。

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