寶鋼副產煤氣利用與減排綜合技術項目創新紀實
寶鋼副產煤氣利用與減排綜合技術項目創新紀實

文章來源:寶鋼集團有限公司 發布時間:2009-02-18
經過幾代寶鋼人的不懈追求,寶鋼分公司的《鋼鐵企業副產煤氣利用與減排綜合技術》榮獲2008年度國家科技進步獎二等獎,成為國內冶金行業首個獲此殊榮的節能減排項目。
這項創新技術不僅解決了寶鋼分公司高爐煤氣富余的難題,緩解了“十一五”規劃項目的“燃”“煤”之急,還因節約使用煤氣實現效益5.67億元……
敢為人先,以清潔生產為己任
副產煤氣是我國鋼鐵工業以煤為主的多元化能源結構中的綠色因子,是寶貴的二次能源,其充分利用是推進企業節能減排的首選。寶鋼分公司自投產以來,始終以清潔生產為己任,堅持走可持續發展道路,以勇于嘗試、敢為人先的精神不斷向極限挑戰,其中,尤以建成世界首臺燃氣輪機發電機組,充分利用富余高爐煤氣最為典型。
上個世紀九十年代中期,高爐煤氣因熱值低很難利用,大部分只能作為廢氣燃燒后放散是世界所有鋼鐵企業面臨的難題。1996年,寶鋼三高爐投產后,高爐煤氣每年的放散量高達20億立方米,相當于每年將近23萬噸標準煤白白浪費,同時還造成環境污染。
圍繞減少高爐煤氣放散和充分利用,寶鋼專業工程技術人員想盡辦法、動足腦筋,在眾多的提案中,“建設一條專燒高爐煤氣的發電機組”最為迫切。但是,當時世界上還沒有建設有關發電機組的先例,國外的技術尚處在實驗階段,技術引進風險極大。然而,在困難面前,寶鋼人從來不缺膽識和魄力,在論證寶鋼是否上一臺燃氣輪機組的關鍵時刻,以寶鋼原董事長黎明為代表的高層領導果斷決策,上!黎明批示:寶鋼要盡一切可能解決高爐煤氣放散問題,為節約能源、保護環境,走清潔生產開辟新路。
經過兩年艱苦卓絕的努力,1997年7月30日,裝機容量為15萬千瓦時的寶鋼電廠0號機組——燃氣輪機并網發電成功,燃燒了13年之久的“天燈”(高爐煤氣放散塔)終于熄滅了,寶鋼在世界冶金和電力史上翻開了嶄新篇章。
0號機組全部燃燒高爐煤氣,其熱電轉換效率比一流的火力發電裝置高出7個百分點,原先放散的20億立方米高爐煤氣被轉換成70萬噸蒸汽和10億千瓦時電量,不僅創造了巨大的經濟效益,實現了低品質能源向高品質能源的轉換,為寶鋼能源平衡作出了重要貢獻。
0號機組投產后,工程技術人員又通過持續不斷的攻關和創新,解決了影響機組發揮最大效能的若干問題,進一步提高了高爐煤氣的利用效率。去年,寶鋼分公司又自主集成世界首臺大容量、全燃低熱值煤氣塔式微正壓直流鍋爐汽輪發電機組,裝機容量35萬千瓦,在無高熱值燃料輔助的條件下可全燒低熱值高爐煤氣,其燃用高爐煤氣最大能力可達每小時100萬立方米。該機組的建成,有效緩解了寶鋼“十一五”規劃項目投產后的電力缺口,同時對進一步提高工業煤氣綜合利用率、促進節能減排具有重要意義。
開源節流,“巧婦”能為無米之炊
低熱值煤氣有富余,高熱值煤氣卻不夠用,是寶鋼分公司煤氣利用過程中長期碰到的難題。特別是近年來,隨著寶鋼“十五”規劃項目投產、“十一五”規劃項目建設和陸續投產,這一問題尤為突出。2005年,在外來氣源無法保證及時供應的情況下,“十一五”規劃項目面臨嚴重缺口,幾乎出現了“無米之炊”的窘境。為解“燃”“煤”之急,寶鋼分公司歷史上最為驚心動魄的一場煤氣平衡戰役打響了,隨之展開的是一項“眼睛向內深挖潛力,人人參與開源節流”的全員行動。
煤氣有缺口,就要根據生產需要制訂優先供應原則,煤氣平衡計劃必不可少。為提高“十一五”規劃項目煤氣平衡計劃的精準度,寶鋼分公司能源環保部煤氣專業技術團隊提前介入,積極開展前期調研。在認真消化“十一五”規劃項目初步設計資料的前提下,與各生產單元頻繁交流,一邊收集基礎數據,一邊向經驗豐富的基層能源管理者請教。在做五冷軋煤氣用量預測時,技術團隊就曾多次與已退居二線的冷軋廠原能源車間主任謝長生交流,向他討教冷軋工藝特性及生產節奏變化對煤氣需求的影響。在廣泛調研和深入交流的基礎上,能環部預測,“十一五”規劃項目投產使焦爐煤氣的缺口將達到每小時6萬立方米。當時,寶鋼分公司三座焦爐的開工率已逼近130%的極限,多生產焦爐煤氣的可能性不大,怎么辦?開源節流是唯一出路。
于是,一場圍繞節約燃氣、填補燃氣缺口的戰役打響了。在寶鋼分公司高層領導的直接關心下,能環部積極策劃,迅速采取節氣措施。短短兩個月,以開展煤氣梯級利用為原則,圍繞優化、替代、增產、節約使用焦爐煤氣而展開的39個節氣項目被確定,盡管這些項目對置換焦爐煤氣所作的貢獻從每小時數百立方米到近萬立方米不等,但寶鋼分公司抱定“西瓜要抱,芝麻要揀”的原則,積極創造條件,使這些項目得以迅速啟動并見成效,確保了“十一五”規劃項目調試、生產用氣。其中,各廠部積極配合,紛紛克服自身困難,為置換焦爐煤氣作出了顯著貢獻。1580熱軋為降低焦爐煤氣用量,對煤氣管道和煤氣控制系統進行改造,通過提高轉爐煤氣用量而降低焦爐煤氣使用量,每小時可置換焦爐煤氣5000立方米。各崗位員工也積極為節約煤氣開展創造性工作。能環部員工邱志勇提出合理化建議,對4號低壓鍋爐的燒嘴進行改造,以轉爐煤氣置換焦爐煤氣,每小時貢獻焦爐煤氣3000立方米,他的創新技術還獲得國家發明專利。
要填補煤氣缺口,僅節約煤氣使用還不夠,還需要精確的煤氣平衡預測。每月底,能環部都要根據下月生產計劃,精確計算每個單元每天的煤氣用量,以便做好平衡。煤氣日平衡計劃在鋼鐵企業不多見,一般都是月計劃。因為日平衡計劃受產量變化、工況條件、檢修計劃等影響較大,為確保生產用氣不受影響,一天幾易其稿是常事。負責該項工作的能環部區域工程師鄧萬里還專門接受黑帶培訓,運用六西格瑪專項管理工具,不斷提高煤氣平衡預測精度。從2005年5月至2007年年底,寶鋼分公司煤氣日平衡計劃做了兩年半,直到中厚板分公司COREX爐投產后,COREX煤氣引入,燃氣結構發生變化,煤氣日平衡計劃才告一段落。
通過精心策劃,寶鋼分公司打通了開源節流的煤氣平衡渠道,為確保“十一五”規劃項目按計劃投產創造了先決條件,書寫了一段“巧婦”能為無米之炊的神奇故事。
不斷創新,欲善其事先利其器
工欲善其事,必先利其器。寶鋼分公司副產煤氣的綜合利用水平獲得專家認可,最終走上國家科技獎勵大會的領獎臺并非一蹴而就,相關的技術儲備貫穿了寶鋼投產30年來的崢嶸歲月。30年來,寶鋼分公司積極探索煤氣經濟運行方式,分別從煤氣回收、調配與使用等環節進行技術開發與集成,走出了一條具有寶鋼特色的副產煤氣利用與減排綜合技術創新道路。
最大限度地利用煤氣,首先要盡可能回收煤氣,爭取少放散或零放散。多年來,寶鋼分公司圍繞高爐煤氣零放散和轉爐煤氣回收積極開展創造性工作。為確保高爐煤氣零放散,能源中心的動力調度責任重大,遇到電廠出現設備故障或受發電量限制,高爐煤氣消耗量減少,當班調度時常會與市電調溝通,爭取多發電,盡可能減少高爐煤氣放散。動力調度負責能源在線監控、調整、決策、事故處理等,受現場生產特性影響,一般關于煤氣的調整和決策大多發生在晚上,動力調度因此被譽為“晚上的能環部部長”。在長期的工作實踐中,他們練就了良好的溝通協調和果斷決策能力。黃衛超在調度崗位上一呆就是20多年,他的十幾本工作手冊記錄著他當班時碰到的每一個煤氣平衡、調整案例以及他據此總結的經驗和心得,這些工作手冊幫助他一次次將現場的突發事故化險為夷,他提出的“控制高爐煤氣放散塔點火筒數,減少COG使用量”合理化建議年創經濟效益146萬元,他總結的“高爐煤氣柜運行控制法”還被能環部評為先進操作法。
在轉爐煤氣回收方面,能環部煤氣專業人員通過深入了解轉爐煤氣生產工藝,跟蹤轉爐冶煉計劃和爐前控制節奏等,盡量保證轉爐煤氣的均衡回收,減少對煤氣柜的瞬間沖擊或滿柜放散,確保煤氣系統安全運行。他們還開展轉爐煤氣回收極限值研究,首創轉爐煤氣柜雙柜并網運行系統,成功研發轉爐煤氣需求平衡自動調節技術并用于實踐,解決了轉爐煤氣間歇回收與連續使用之間的矛盾;開發的轉爐煤氣監控系統,充分利用能源中心管理系統信息,能及時調整轉爐煤氣聯網裝置的調節量,大大緩解了動力調度在線調節的負擔。北部能源通廊建成后,為做好COREX爐煤氣與轉爐煤氣的有效結合,煤氣專業人員又相繼創新了“COREX煤氣受入控制”、“COREX煤氣快速替換焦爐煤氣控制調整”以及“COREX煤氣與轉爐煤氣互換”等技術,不僅為寶鋼分公司煤氣平衡作出了重要貢獻,還為中厚板分公司生產運行提供了重要保障,創協同效益近億元。
寶鋼分公司能源管理系統(EMS)及能源數據倉庫的建成也為煤氣綜合利用與減排技術作出了重要貢獻。從寶鋼三期工程建設起,寶鋼分公司自主集成,對一期工程引進的能源中心進行改造,經過多年的不斷優化和集成,于2004年建成目前國內現代化程度最高的能源管理系統(EMS),實現了對煤氣等能源系統的無人化、高效率集中管控。在此基礎上,2006年,寶鋼分公司又完全依靠自身力量,自主開發能源數據倉庫,為能源生產日報、能源供需月報、能源供需計劃和能源平衡表的編制提供了便利手段,特別為能源管理和決策提供了數據支持,在指導燃氣系統的經濟運行方面發揮了重要作用。