煤气混合加压站技术改进实践

煤气混合加压站技术改进实践陈彦利;秦卫平;杨四龙;王怀军【摘要】介绍了安钢新建1#煤气混合加压站独特的工艺及控制特点，针对设备调试及运行中出现的问题，提出了相应对策，为钢铁行业同类型混合加压站的设计、调试及运行提供了借鉴.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷)，期】2010(000)001【总页数】3页(P14-16)【关键词】混合加压站;工艺;控制;单加压【作者】陈彦利;秦卫平;杨四龙;王怀军【作者单位】安阳钢铁集团有限责任公司动力厂，河南安阳,455004;安阳钢铁集团有限责任公司动力厂，河南安阳,455004;安阳钢铁集团有限责任公司动力厂，河南安阳455004;安阳钢铁集团有限责任公司动力厂，河南安阳,455004【正文语种】中文【中图分类】TQ546.21引言安钢新1#煤气混合加压站是在原1#煤气混合加压站的位置易地改建而成，于2005年12月16日投产，混合煤气供应能力达到18万m3/h，新站设置有3台AH1000—1.16/1.02型离心式煤气鼓风机，单机额定供气量为6万m3/h，单加压焦炉煤气，然后与高炉煤气及转炉煤气混合，混合站设置为3个，1#、2#混合站为高、焦炉两种煤气混合，3#混合站为高、焦、转三种煤气混合，分别满足不同用户对煤气热值与压力的要求，二期增上一台同型号离心式煤气鼓风机，使混合煤气供应能力达到26万m3/h以上，进一步满足公司1780常规热连轧机3座加热炉对混合煤气需求。2混合加压站工艺系统2.1单加压工艺流程根据我公司高炉煤气进站压力为13~15kPa，焦炉煤气压力进站压力为3~6kPa，转炉煤气压力进站压力为13~16kPa的煤气压力供应特点，并结合煤气用户现场布置的实际情况。最后方案确定为单加压焦炉煤气，加压后的压力为14kPa，然后与高炉煤气或转炉煤气混合。单加压焦炉煤气的运行方式在我公司原1#煤气加压站已成功应用，实践证明是成功的，节电节能效果明显，同时，鉴于该站要向不同的用户供气，各用户对混合煤气的热值和压力有不同的要求，设计三个混合站，分别供应不同的用户，便于热值和压力的调整，保证重点用户的生产。混合加压站工艺流程图见图1。2.2三个混合站供气能力的确定1#混合站为高炉煤气与焦炉煤气混合，主要供1#150t转炉、炉卷轧机加热炉用气，根据用户用量，即平均量12万m3/h，最大量14.4万m3/h，最小量6万m3/h，混合煤气管道直径设计为DN1800，高焦炉煤气管道分别为DN1600和DN1000。混合比例为0.67:0.33,混合煤气热值7674±209kJ/m3,压力大于10kPa，该混合煤气管道与公司2#加压站具备联网供气的条件。2#混合站为高炉煤气与焦炉煤气混合，主要供中板机组、2x150t转炉及1780常规热连轧机3座加热炉用气，根据其用气量，即平均量12万m3/h，最大量17万m3/h，最小量6万m3/h，混合管道直径设计为DN2200，高炉煤气管道和焦炉煤气管道分别为DN1800和DN1200。高炉煤气与焦炉煤气的混合比例为0.67:0.33，混合煤气热值7674±209kJ/m3,压力大于10kPa。图1混合加压站工艺流程图3#混合站为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气混合的三混煤气，主要供一轧厂3个机组、动力1#~3#锅炉，即平均量7.2万m3/h，最大量8.6万m3/h，最小量3.6万m3/h，混合管道直径设计为DN2000，高、焦、转炉煤气管道分别为DN1000、DN800和DN1600。转炉煤气供应量为6万m3/h，其余高炉煤气与焦炉煤气的混合比例为0.67:0.33,3#混合站的混合煤气热值根据煤气使用情况调整，高炉煤气和焦炉煤气使用四个蝶阀调节，转炉煤气只有一个蝶阀控制，平时不参与调节。2.3流量调节阀组考虑到用户对煤气热值的要求较严格且煤气用量大，单一的流量调节蝶阀的调节范围具有一定的限制，考虑将1#混合站及2#混合站的高炉煤气与焦炉煤气的二道流量调节蝶阀改用调节阀组形式，调节阀组设计为三个调节蝶阀，流量分配比例为0.65:0.25:0.1,则两混合站的二道流量调节阀组设计形式如图2所示。3加压机组的配置特点鉴于机组安装在密闭厂房，加压介质为易燃易爆的焦炉煤气，必须使机组有较高的密封效果，避免煤气泄漏，加压机的轴端密封特别要求配置成梳齿式铜密封和充氮气碳环密封的组合形式。为防止加压输送煤气时粉尘及其他杂质粘结叶轮，在机壳上部装设了进、排气喷气装置，对叶轮进行定期冲洗，运行中用饱和蒸汽代替水进行叶轮冲洗，要求冲洗时必须停机并连续盘车，蒸汽温度不宜超过150°C，转子温升不超过50OC。图21#混合站及2#混合站高炉及焦炉煤气调节阀组4煤气混合配比及调节控制方式该混合加压站由三个混合站、一套离心式加压机组构成，控制参数多，实施监控与调节复杂、频率高，特别是用户对煤气热值与压力的稳定性要求高，波动范围小，同时该站承担公司生产用户用气量的80%以上，稳定运行极其重要，可以说，如此复杂与关键的混合加压站目前国内仅此一处。针对1#、2#混合站用户对混合煤气热值的可靠要求，如何保证煤气配比，分析认为影响混合煤气热值的主要扰动因素有：①因煤气管网系统缓冲余量不足，特别是生产量的调整和设备检修时造成的供气量波动，引起煤气管网压力过高或过低的剧烈变化；②生产用户负荷的变化致使混气系统的动态平衡被打破；③在线运行的热值仪由于运行机理的原因，存在测量输出滞后；④混合站大口径调节阀存在不同调节区间的非线性。综合考虑混合站存在的控制问题，主要集中在控制过程的大滞后、非线性、宽动态、时变等方面，为此，该站的控制系统引进了无模型自适应(MFA)控制技术。无模型自适应(MFA)控制利用单输入单输出(SISOMFA)控制器克月服系统中过程动态特性的变化，扰动和其他不确定因素，利用前馈-反馈控制结构来消除混气过程中的耦合，克月服系统振荡，利用抗滞后MFA控制器(Anti-delayMFA)的抗滞后功能有效抑制测量仪表的大滞后，利用鲁棒MFA控制器(RobustMFA)改善系统的扰动抑制能力，对不同强度的扰动实施不同控制操作，使系统在各种工况下均具有良好的动态响应能力。无模型自适应技术(MFA)实现了三个混合站在煤气管网压力变化、混合煤气用户负荷变化等恶劣条件下的热值稳定，实现了加压机操作与混合站调节控制的可靠性、稳定性，同时，解决了传统控制的种种难题，使得控制回路调整灵活，操作简单、维护方便，满足了公司炉卷轧机、中板机组和1780常规热连轧机生产对混合煤气热值的高品质要求。5运行调节有关问题及处理5.1焦炉煤气反窜入机前高炉煤气管道生产过程中，焦炉多次反映，高炉煤气热值有较大升高，经认真分析焦炉反映高炉煤气热值升高的时间段与三个混合站的煤气配比情况，可以确定在生产不平衡情况下，短时间会出现混合站不配送高炉煤气，此时如果出现混合站阀后焦炉煤气压力高于高炉煤气压力的条件，即会导致焦炉煤气窜入高炉煤气管道，鉴于此，要求在能正常配送高炉煤气条件下，三个混合站不得停配高炉煤气，在高炉系统非正常状态，以保系统安全为主，三个混合站必须全关高炉煤气两道调节阀。5.2加压机自动联锁停机为保证加压机设备安全，设计有相应的自动停机联锁条件，主要为进气压力低、轴振动，轴位移超限，油压，支撑轴承及止推轴承温度高等几个联锁参数，但在实际生产中，却多次因联锁条件误报警，致使加压机自动停机，针对强电电磁干扰、检测信号线管理不善等问题进行了整改，并制定自动停机后的生产保障措施，首先打开DN1000主回流阀，尽量保证机后煤气配比，再安排启动备机，恢复生产，然后查明自动联锁停机原因。5.3混合站煤气压力的匹配问题实践证明，1#、2#混合站在高炉煤气压力大于焦炉煤气压力1.5kPa以上，流量不低于2万m3/h时，混合煤气压力和热值易于调节保证。在系统生产正常条件下，通过调节单种煤气用户用量、调压放散等手段来调整煤气压力，同时将3#混合站作为调整用户，来保证1#、2#混合站的压力和热值，具备条件时，1#混合站投自动调节。在系统生产不正常时，确定首先机前保安全，保焦炉生产用气，再保机后重点用户的调节指导原则，机后用量较小时，改手动调节配比。6结束语6.11#、2#混合站采取二道调压阀组形式，使用无模型自适应（MFA）控制控制方式，不管是自动调节还是手动调节均能达到热值与压力的要求，波动范围不大于10%，但参与热值调节的混合煤气热值仪时好时坏，对系统调节有一定的影响，热值仪的使用管理及维护要进一步加强。2#混合站设计的混合煤气热值仪没有投运，混合站仍不能投自动，需要尽快予以安排。1#混合站用户只有1#150t转炉及炉卷轧机加热炉，正常用量为3万m3/h，在轧机检修或用量较小时，混合煤气热值和压力有较大波动，应将1#混合站与公司新区2#加压站通过DN800联络管连通供气，达到稳定1#混合站混合煤