贾宜川
（邯郸钢铁集团设计院有限公司 河北省邯郸市 邮编：056000）
摘要：现代化钢铁企业需要更安全、可靠，更节能、低碳的高效煤气放散塔以适应发展的需要。本文以高、焦煤气放散塔改造为例，重点阐述了新的煤气放散塔点火装置的点火原理，改造后煤气系统的节能效果和安全性能的提升效果。
关键词：煤气放散塔；点火装置；节能；高效
冶金行业在转炉冶炼过程中,会产生大量CO有毒气体,若直接排入大气,不仅会对环境造成严重污染,对周围人群产生毒害,而且还浪费能源。目前冶金行业的普遍做法是进行转炉煤气回收。但由于转炉煤气产生的不连续性和煤气回收工艺对煤气质量要求等特点,仍会有大量不符合回收条件或非正常回收状态下的转炉煤气放散于大气环境中,对这部分煤气进行点火放散,将有效防止环境污染和对人体的危害。
1 现状分析
1.1 原设计情况
高焦煤气区域放散塔由高炉煤气放散塔、焦炉煤气放散塔组成，其中高炉煤气放散塔高炉煤气由全厂管网进入高焦区域，入口总管①3020mm变径至①2620mmx10mm,引至放散系统区域内分为等管径的三路①1420mmx8mm,分别送1#、2#、3#放散塔，单根放散塔放散量为16万m3/h。焦炉煤气放散塔的放散由①720mmX6mm的管道引至放散塔进行单管放散，放散量为4.8万m3/h。
因高炉煤气热值较低，不易点燃，所以要用焦炉煤气引燃高炉煤气。点火时先用管道引一路焦炉煤气至高空点火器，点火器通过高压电流连续放电引燃长明灯，长明灯再引燃放散塔顶部的伴烧环管，再打开放散管路上的调节蝶阀，将高炉煤气通入放散塔中，高炉煤气遇明火开始燃烧。停止放散
1.2 生产中存在的问题及分析
1）放散塔煤气点火管自各支管起点至最终的燃烧点之间的管段长度约80m,高度高；沿海钢厂由于常年风大等不可抗拒因素，点火管径为DN80,点火支管管径为DN25,焦炉煤气中的杂质经过长时间的沉积易引起点火支管堵塞，且点火管堵塞后由于管道较长不易疏通。
2）现场点火装置采用的是脉冲式2500V高压点火器，点火时间短，长时间点火容易烧坏高压点火器，点火嘴使用时间过久老化，点火成功率较低。
3）伴烧环管有16个5mm烧嘴，长明灯有3个4mm烧嘴，两者共用供气管，分配不均，造成长明灯供气不足,点火的成功率较低。
4）点火控制程序不合理，无法完成先点火、后送气的控制。
因此对高、焦煤气放散塔进行改造势在必行，不仅可以解决点火管堵塞导致煤气无法燃烧放散的安全问题，而且对长明灯所使用的COG进行了回收。
2改造实施
2.1改造思路
对存在的问题及分析进行比对,要想彻底解决以上问题，必须对现有点火伴烧系统进行改造，取消长明灯系统，改进点火系统，怎样让高炉煤气能直接点燃，并具备完善的点火、火焰检测及控制系统，满足放散时能快速点火的目的，成为本次改造的关键。
2.2改造方案
经过宁钢专业技术人员多方比较论证，与北京亚炬同创技术有限公司专家对原系统的梳理和研究，在对原设备最小改造的基础上，原煤气放散阀、塔本体不作改造。最终确定采用直燃式煤气点火伴烧系统，只需对自动点火部分作相应的改造。目前高焦煤气柜区域共4个放散管，高炉煤气3个，焦炉煤气1个，同塔架设。为了方便控制，同区域共用一套控制系统，每个放散管安装2个点火伴烧器，共计8个，以提高点火可靠性。煤气放散塔自动点火伴烧系统主要有安装在放散头部的直燃式高空点火伴烧器、火焰探测组件；安装在放散塔架上的小平台上的高压发生调理器、高压电缆及支撑组件；安装在控制室的主控器和计算机组成。
2.3改造实施
2.3.1系统组成
放散管点火系统包括煤气柜区域PLC系统、点火主控柜、高压点火系统和火焰温度检测。为了节约改造的成本，原有自动点火系统控制系统折除,安装新的控制柜;原有点火管路可保留，暂不拆除,不影响新系统安装；部分穿线管可以利旧，以降低投资费用。
2.3.2工作原理
当煤气需放散时,主控系统获得启动点火信号后，向高压发生调理器馈送220V交流电，高压发生调理器产生的高压电通过高压电缆送给高空点火器内的电梯发弧发生装置，产生面状电弧，同时放散管放散的高炉煤气自动被引入直燃式高空点火器内部，在催化反应作用下被点燃，从高空点火伴烧器上部喷出火焰。
该系统取代常规使用的点火和“长明灯”系统,使用了电梯电弧和催化反应伴烧器的专利技术产品，它安装在放散塔燃烧器上端，直接点燃放散的高炉煤气（焦炉煤气/转炉煤气），不再使用其它燃料气作点火和伴烧燃料气就可稳定燃烧，改变了传统使用其它高热值燃料气作为点火和伴烧的现状。
2.3.3点火控制流程
通过改造的点火控制系统，既能保证煤气调节阀开启时能及时点火，也能实时检测伴烧器的温度，一旦放散时熄火，能自动重启点火程序。
改造前的点火伴烧系统分焦炉煤气点火助燃和放散煤气2个系统，在长期的运行实践中发现这80m的点火伴烧管容易发生堵塞，从而影响煤气的正常燃烧放散。为了避免发生煤气不燃烧放散的事故，在煤气不放散时会对点火伴烧专用焦炉煤气管道进行定期的清扫维护，无形中增加了员工的工作量及安全风险；为了确保紧急下，能及时点燃放散煤气，伴烧的焦煤必须时刻燃烧，造成了煤气的浪费。而改造后流程，伴烧和放散的为同一种煤气，简化了工艺流程，减少了设备维护量，最主要的为消除了“长明灯”现象。
3改造效果
3.1节约能耗
3.1.1原有点火伴烧系统管道及喷嘴数据
1）高炉煤气放散塔：高炉煤气共有1#、2#、3#放散管，每个放散管各有一根DN80焦炉煤气管道供给，长明火由伴热环管16x（p5mm小孔和3X（p25mm长明火管组成，每个喷嘴为（p4mmo喷嘴总面积为1.053xlO^n?。
2）焦炉煤气放散塔:主厂区焦炉煤气放散塔由一根DN50焦炉煤气管道供给，长明火为2x（p25mm,每个喷嘴为（p4mm。喷嘴总面积为0.025X10-3m2。
3.1.2焦炉煤气用量计算
取长明火喷嘴出口焦炉煤气流速40m/s,则高炉（3个管）、焦炉（1个管）、长明火焦炉煤气用量分别为151m3/h、3.6m3/h,总用量为155m3/h。
3.1.3效益分析
长明火取消后节省的焦炉煤气可供电厂1#机组发电，则机组平均负荷提高284kW,年运行时间按8000小时，电价0.52元/kW・h,年发电量增加227万kW.h,年效益118万元。
3.2提高安全性能
改造后，利用电极电弧点火提高点火可靠性，由于取消了使用COG长明灯，从根本上杜绝了煤气管道堵塞的问题，增加了装置的可靠性。
4结语
综上所述，高、焦放散塔点火装置的成功改造，投运四年多来不仅解决了困扰运行多年的点火管堵塞问题，而且创造了可观的经济效益，具有很强的推广性，对钢铁企业探索低碳节能之路提供了宝贵的经验。1) 使用本系统后, 消灭现有3个放散头内的9只“长明火”。当某只放散管需要排放煤气时, 对应的高空直燃式自动点火伴烧系统自动将该放散管排放出的转炉煤气点燃, 并在该放散管排放过程中始终点燃, 但高空点火伴烧器内的电梯电弧在煤气被点燃后就停止工作, 不消耗电能。2) 每个放散头的燃烧情况都有对应的火焰监测, 确保排放煤气时放散管处于燃烧状态。
参考文献
[1] 宋永杰.提高转炉煤气回收量的研究和实践[J]. 能源与节能. 2020(05):45-46.