高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)分析報(bào)告

1、高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)分析報(bào)告現(xiàn)公司三座高爐正常生產(chǎn)時(shí)高爐煤氣發(fā)生量約117萬m/h ,高爐煤氣管網(wǎng)運(yùn)行壓力 8-10kPa,主要高爐煤氣用戶有高爐熱風(fēng) 爐、6#、7#焦?fàn)t、焙燒高爐煤氣窯、能源環(huán)保部燃?xì)忮仩t、混合 加壓站。有一座10萬m3高爐煤氣柜在線運(yùn)行。一、高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)因素：1、高爐冶煉過程中，高爐生產(chǎn)中高爐煤氣發(fā)生量波動(dòng)導(dǎo)致 管網(wǎng)壓力波動(dòng)。2、高爐熱風(fēng)爐換爐，高爐煤氣用量變化，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力波 動(dòng)。3、焦?fàn)t加熱時(shí)定時(shí)換向造成高爐煤氣用量變化，導(dǎo)致管網(wǎng) 壓力波動(dòng)。4、用氣單位定修、年修、聯(lián)合檢修、設(shè)備故障等時(shí)段，高 爐煤氣用量降低，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力波動(dòng)。5、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣熱值均高于高

2、爐煤氣，當(dāng)焦?fàn)t煤氣 用戶或轉(zhuǎn)爐煤氣用戶的生產(chǎn)波動(dòng)導(dǎo)致焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣過剩時(shí)，混合煤氣用戶將優(yōu)先使用高熱值的煤氣，增加其消耗的比例，同時(shí)減少高爐煤氣的消耗比例，問接導(dǎo)致高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)。6、煤氣柜未在線運(yùn)行時(shí)少了一個(gè)緩沖調(diào)節(jié)手段，導(dǎo)致管網(wǎng)煤氣壓力波動(dòng)。二、現(xiàn)公司高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)大的主要影響因素：1、高爐生產(chǎn)過程中爐內(nèi)形成“管道”，煤氣外供量瞬間增大， 大量高動(dòng)能(動(dòng)壓高)的煤氣進(jìn)入管網(wǎng)，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力突升，是 管網(wǎng)壓力波動(dòng)大的主要原因，有必要進(jìn)行計(jì)算分析。2、兩座大高爐熱風(fēng)爐同時(shí)換爐時(shí)，煤氣用量最大可減少約17萬昂/h(47m3/s),是引起高爐煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)的另一原因， 但通過強(qiáng)化管理可

3、予以規(guī)避，故不再贅述。三、煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)分析高爐爐內(nèi)形成“管道”導(dǎo)致煤氣管網(wǎng)壓力升高有兩方面原 因，一是管網(wǎng)煤氣氣量的增加，二是增加氣量的動(dòng)壓頭(動(dòng)能) 轉(zhuǎn)化為靜壓的升高。1、跟據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV/T=nRP絕對(duì)壓力V-容器體積(高爐煤氣管網(wǎng)容量約為16000 m3)T管道氣體絕對(duì)溫度根據(jù)實(shí)際情況，管道氣體溫度變化可以忽略，當(dāng)高爐外供量發(fā)生變化時(shí)，管網(wǎng)增加量為 V,P2=P1(V+AV)/V=P1(1+ V/V)P1=p1+p0P2=p2+p0p2=p1(1 + V/V)+p0 V/VP0 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，101.325kPapl 變化前管網(wǎng)表壓p2 單因氣量變化后管網(wǎng)表壓2、轉(zhuǎn)化為靜壓的動(dòng)

4、壓計(jì)算2P轉(zhuǎn)=0.5* p*v2P -氣體密度v氣體流速四、理論校核2015年9月23日3時(shí)15分19秒高爐煤氣管網(wǎng)因8#高爐爐內(nèi)形成管道壓力升至 20.6kPa,由EM繇統(tǒng)查詢數(shù)據(jù)如下表：表一、高爐煤氣管網(wǎng)壓力、流量參數(shù)產(chǎn)氣點(diǎn)/用氣點(diǎn)正常壓力(kPa)正常流量(萬 m/小時(shí))臨時(shí)壓力 (kPa)臨時(shí)流量(萬 m3/小時(shí))備注6號(hào)高爐1018國17.57號(hào)高爐10.543.516458號(hào)高爐10.753.5：20.683.58號(hào)高爐熱風(fēng)爐9.52317.1528.53號(hào)鍋爐8.716.514.2520.54號(hào)鍋爐8.5181221.55號(hào)鍋爐8.40114.21。停產(chǎn)7號(hào)高爐熱風(fēng)爐9.4141

5、4.915.8老焦化7.5101211.8新焙燒/5/16.36號(hào)高爐熱風(fēng)爐9.57.1114.77.9混合站9.2411.862號(hào)鍋爐92.3123.3舊焙燒/6/7二軋4.84.518.615.510萬高爐煤氣柜9.1013.29.9根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線，8號(hào)高爐數(shù)據(jù)采集點(diǎn)壓力及流量由正常到最高點(diǎn)時(shí)間為30s,選取30秒內(nèi)進(jìn)入管道的煤氣量進(jìn)行分析1、管網(wǎng)煤氣凈增量的影響30s內(nèi)經(jīng)經(jīng)調(diào)壓閥組進(jìn)入煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)的煤氣由管網(wǎng)、煤氣柜和煤氣用戶分別吸收，經(jīng)測(cè)算高爐煤氣管網(wǎng)容積V約為316000n3。(1)由表一和圖一可知，進(jìn)入管網(wǎng)的煤氣最大的流量增量為30萬吊/小時(shí)(圖一深藍(lán)色曲線)，由于進(jìn)入管網(wǎng)的煤氣

6、增量增 大較快，按長方形進(jìn)行30秒的積分并乘以90%勺系數(shù)進(jìn)行校正， 得出進(jìn)入煤氣管網(wǎng)的煤氣增量為 2250 m3o(2)由圖三(粗的紅色曲線)可計(jì)算，煤氣柜30秒內(nèi)升高了 0.504米，柜容增加了 870 m3。(3)由于各用戶流量增長相對(duì)于調(diào)壓閥后流量增速慢，對(duì)各用戶流量增長曲線按三角形進(jìn)行 30秒的積分，得出各用戶30秒 內(nèi)增加用量為 888.7 m3o(4) 30秒內(nèi)高煤氣管網(wǎng)的煤氣凈增量為 V可通過以下計(jì)算 得出。V=8入管網(wǎng)的煤氣增量-煤氣柜進(jìn)氣量-用戶增加使用量V=300000/3600*30*0.9-870-888.7 弋 491.3(5)管道壓力變化計(jì)算： P= P2 - p

7、 1p2= p1(1+AV/V)+p0AV/V=10.7(1+491.3/16000)+101.325*491.3/16000=14.34kPa p= p2- p 1=14.34-10.7=3.64 kPa圖一、高爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)壓力12015-23 315 09) 20 M5 *g(2015-9-23 3 18 2i 3 302 的emooooo ooo22 000IS 000220000 0C015 0000 10014.0000 000 %L6 000 1WIX0 0008 000T 000 2DOOOG 000 3 11:192015-9-23SO! 5-90圖二、高爐煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)流量曲

8、線您HSTT3 3 15 03) 834B 813 訴m900000，一,182LW0G06 IOOLuCi61200C00(2015-9-23 3; 18:24) 266760 23 Nm圖三、10萬高爐煤氣柜柜位實(shí)時(shí)曲線U015-9-23 3:15:12) 17.430 None2、動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓的影響P轉(zhuǎn)=0.5* p*(V22- v 12),高爐煤氣標(biāo)況下密度調(diào)壓閥組未開啟前管道氣體流速V28 號(hào)高爐爐內(nèi)形成“管道”后，調(diào)壓閥組DN1000調(diào)壓閥全開時(shí)氣體流速 v尸Q/S=500000/(3.14*1.6*1.6)/3600=17.3m/sV2= Q/S=300000/(3.14*0.

9、5*0.5)/3600=106.2 m/sP轉(zhuǎn)=0.5*1.3* (106.2 2-17,3 2) =7.136kPa3、管網(wǎng)計(jì)算壓力Ptt=p2+ P 動(dòng)=14.34+7.136=21.5 kPaEM繇統(tǒng)8號(hào)高爐總出口壓力為 20.6 kPa與理論計(jì)算壓力 21.5 kPa相差0.9 kPa,差距不大，因此煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)分析 合理。五、結(jié)論1、影響煤氣管網(wǎng)壓力升高主要原因高爐爐內(nèi)形成“管道” 而打開調(diào)壓閥，大量煤氣涌入管網(wǎng)，導(dǎo)致高速煤氣動(dòng)壓的轉(zhuǎn)換和 煤氣管網(wǎng)煤氣的凈增量集聚。2、通過理論計(jì)算動(dòng)壓轉(zhuǎn)化增加的靜壓和管網(wǎng)煤氣凈增量 引起的壓力增加構(gòu)成了管網(wǎng)壓力升高的最主要的要素，可知煤氣經(jīng)過消音

10、器時(shí)，消音器整流柵未能有效減弱氣流，消耗動(dòng)壓。3、壓力升高至最高點(diǎn)的30秒內(nèi)，所有煤氣用戶吸收量為 889吊，而10萬高爐煤氣柜吸收量達(dá)到 870 m3,若煤氣柜未在線 運(yùn)行，經(jīng)粗略估算煤氣管網(wǎng)壓力將會(huì)再升高 5kPa左右，因此煤 氣柜消峰填谷作用得到了較好的驗(yàn)證。六、建議1、在調(diào)壓閥組前增設(shè) DN1000高壓放散閥(控制模式與調(diào)壓閥組一致，可滿足高爐穩(wěn)定爐頂壓力的工藝需求)，經(jīng)擴(kuò)大管徑并增設(shè)消音裝置后后點(diǎn)燃放散。由于8#高爐近幾年來爐內(nèi)形成“管道”后瞬間煤氣發(fā)生增大最大量為40萬m/h,因此建議放散量按30萬m3/h設(shè)計(jì)，多余增量由原有調(diào)壓閥組減壓后進(jìn)入管 網(wǎng)，將大大減弱對(duì)高爐煤氣管網(wǎng)的沖擊。但據(jù)了解此調(diào)壓工藝在 國內(nèi)外尚無首例，需嚴(yán)謹(jǐn)論證后方可實(shí)施。2、經(jīng)分析煤氣用戶對(duì)煤氣增量吸收能力有限，對(duì)高溫、超 高壓發(fā)電項(xiàng)目的煤氣平衡措施，不建