煤氣混合加壓站技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐

煤氣混合加壓站技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐陳彥利;秦衛(wèi)平;楊四龍;王懷軍【摘要】介紹了安鋼新建1#煤氣混合加壓站獨(dú)特的工藝及控制特點(diǎn)，針對(duì)設(shè)備調(diào)試及運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了相應(yīng)對(duì)策，為鋼鐵行業(yè)同類型混合加壓站的設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)行提供了借鑒.【期刊名稱】《冶金動(dòng)力》【年(卷)，期】2010(000)001【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P14-16)【關(guān)鍵詞】混合加壓站;工藝;控制;單加壓【作者】陳彥利;秦衛(wèi)平;楊四龍;王懷軍【作者單位】安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司動(dòng)力廠，河南安陽(yáng),455004;安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司動(dòng)力廠，河南安陽(yáng),455004;安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司動(dòng)力廠，河南安陽(yáng)455004;安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司動(dòng)力廠，河南安陽(yáng),455004【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TQ546.21引言安鋼新1#煤氣混合加壓站是在原1#煤氣混合加壓站的位置易地改建而成，于2005年12月16日投產(chǎn)，混合煤氣供應(yīng)能力達(dá)到18萬(wàn)m3/h，新站設(shè)置有3臺(tái)AH1000—1.16/1.02型離心式煤氣鼓風(fēng)機(jī)，單機(jī)額定供氣量為6萬(wàn)m3/h，單加壓焦?fàn)t煤氣，然后與高爐煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣混合，混合站設(shè)置為3個(gè)，1#、2#混合站為高、焦?fàn)t兩種煤氣混合，3#混合站為高、焦、轉(zhuǎn)三種煤氣混合，分別滿足不同用戶對(duì)煤氣熱值與壓力的要求，二期增上一臺(tái)同型號(hào)離心式煤氣鼓風(fēng)機(jī)，使混合煤氣供應(yīng)能力達(dá)到26萬(wàn)m3/h以上，進(jìn)一步滿足公司1780常規(guī)熱連軋機(jī)3座加熱爐對(duì)混合煤氣需求。2混合加壓站工藝系統(tǒng)2.1單加壓工藝流程根據(jù)我公司高爐煤氣進(jìn)站壓力為13~15kPa，焦?fàn)t煤氣壓力進(jìn)站壓力為3~6kPa，轉(zhuǎn)爐煤氣壓力進(jìn)站壓力為13~16kPa的煤氣壓力供應(yīng)特點(diǎn)，并結(jié)合煤氣用戶現(xiàn)場(chǎng)布置的實(shí)際情況。最后方案確定為單加壓焦?fàn)t煤氣，加壓后的壓力為14kPa，然后與高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣混合。單加壓焦?fàn)t煤氣的運(yùn)行方式在我公司原1#煤氣加壓站已成功應(yīng)用，實(shí)踐證明是成功的，節(jié)電節(jié)能效果明顯，同時(shí)，鑒于該站要向不同的用戶供氣，各用戶對(duì)混合煤氣的熱值和壓力有不同的要求，設(shè)計(jì)三個(gè)混合站，分別供應(yīng)不同的用戶，便于熱值和壓力的調(diào)整，保證重點(diǎn)用戶的生產(chǎn)。混合加壓站工藝流程圖見圖1。2.2三個(gè)混合站供氣能力的確定1#混合站為高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣混合，主要供1#150t轉(zhuǎn)爐、爐卷軋機(jī)加熱爐用氣，根據(jù)用戶用量，即平均量12萬(wàn)m3/h，最大量14.4萬(wàn)m3/h，最小量6萬(wàn)m3/h，混合煤氣管道直徑設(shè)計(jì)為DN1800，高焦?fàn)t煤氣管道分別為DN1600和DN1000?；旌媳壤秊?.67:0.33,混合煤氣熱值7674±209kJ/m3,壓力大于10kPa，該混合煤氣管道與公司2#加壓站具備聯(lián)網(wǎng)供氣的條件。2#混合站為高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣混合，主要供中板機(jī)組、2x150t轉(zhuǎn)爐及1780常規(guī)熱連軋機(jī)3座加熱爐用氣，根據(jù)其用氣量，即平均量12萬(wàn)m3/h，最大量17萬(wàn)m3/h，最小量6萬(wàn)m3/h，混合管道直徑設(shè)計(jì)為DN2200，高爐煤氣管道和焦?fàn)t煤氣管道分別為DN1800和DN1200。高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的混合比例為0.67:0.33，混合煤氣熱值7674±209kJ/m3,壓力大于10kPa。圖1混合加壓站工藝流程圖3#混合站為高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣混合的三混煤氣，主要供一軋廠3個(gè)機(jī)組、動(dòng)力1#~3#鍋爐，即平均量7.2萬(wàn)m3/h，最大量8.6萬(wàn)m3/h，最小量3.6萬(wàn)m3/h，混合管道直徑設(shè)計(jì)為DN2000，高、焦、轉(zhuǎn)爐煤氣管道分別為DN1000、DN800和DN1600。轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)量為6萬(wàn)m3/h，其余高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的混合比例為0.67:0.33,3#混合站的混合煤氣熱值根據(jù)煤氣使用情況調(diào)整，高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣使用四個(gè)蝶閥調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)爐煤氣只有一個(gè)蝶閥控制，平時(shí)不參與調(diào)節(jié)。2.3流量調(diào)節(jié)閥組考慮到用戶對(duì)煤氣熱值的要求較嚴(yán)格且煤氣用量大，單一的流量調(diào)節(jié)蝶閥的調(diào)節(jié)范圍具有一定的限制，考慮將1#混合站及2#混合站的高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的二道流量調(diào)節(jié)蝶閥改用調(diào)節(jié)閥組形式，調(diào)節(jié)閥組設(shè)計(jì)為三個(gè)調(diào)節(jié)蝶閥，流量分配比例為0.65:0.25:0.1,則兩混合站的二道流量調(diào)節(jié)閥組設(shè)計(jì)形式如圖2所示。3加壓機(jī)組的配置特點(diǎn)鑒于機(jī)組安裝在密閉廠房，加壓介質(zhì)為易燃易爆的焦?fàn)t煤氣，必須使機(jī)組有較高的密封效果，避免煤氣泄漏，加壓機(jī)的軸端密封特別要求配置成梳齒式銅密封和充氮?dú)馓辑h(huán)密封的組合形式。為防止加壓輸送煤氣時(shí)粉塵及其他雜質(zhì)粘結(jié)葉輪，在機(jī)殼上部裝設(shè)了進(jìn)、排氣噴氣裝置，對(duì)葉輪進(jìn)行定期沖洗，運(yùn)行中用飽和蒸汽代替水進(jìn)行葉輪沖洗，要求沖洗時(shí)必須停機(jī)并連續(xù)盤車，蒸汽溫度不宜超過(guò)150°C，轉(zhuǎn)子溫升不超過(guò)50OC。圖21#混合站及2#混合站高爐及焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥組4煤氣混合配比及調(diào)節(jié)控制方式該混合加壓站由三個(gè)混合站、一套離心式加壓機(jī)組構(gòu)成，控制參數(shù)多，實(shí)施監(jiān)控與調(diào)節(jié)復(fù)雜、頻率高，特別是用戶對(duì)煤氣熱值與壓力的穩(wěn)定性要求高，波動(dòng)范圍小，同時(shí)該站承擔(dān)公司生產(chǎn)用戶用氣量的80%以上，穩(wěn)定運(yùn)行極其重要，可以說(shuō)，如此復(fù)雜與關(guān)鍵的混合加壓站目前國(guó)內(nèi)僅此一處。針對(duì)1#、2#混合站用戶對(duì)混合煤氣熱值的可靠要求，如何保證煤氣配比，分析認(rèn)為影響混合煤氣熱值的主要擾動(dòng)因素有：①因煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)緩沖余量不足，特別是生產(chǎn)量的調(diào)整和設(shè)備檢修時(shí)造成的供氣量波動(dòng)，引起煤氣管網(wǎng)壓力過(guò)高或過(guò)低的劇烈變化；②生產(chǎn)用戶負(fù)荷的變化致使混氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡被打破；③在線運(yùn)行的熱值儀由于運(yùn)行機(jī)理的原因，存在測(cè)量輸出滯后；④混合站大口徑調(diào)節(jié)閥存在不同調(diào)節(jié)區(qū)間的非線性。綜合考慮混合站存在的控制問(wèn)題，主要集中在控制過(guò)程的大滯后、非線性、寬動(dòng)態(tài)、時(shí)變等方面，為此，該站的控制系統(tǒng)引進(jìn)了無(wú)模型自適應(yīng)(MFA)控制技術(shù)。無(wú)模型自適應(yīng)(MFA)控制利用單輸入單輸出(SISOMFA)控制器克月服系統(tǒng)中過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的變化，擾動(dòng)和其他不確定因素，利用前饋-反饋控制結(jié)構(gòu)來(lái)消除混氣過(guò)程中的耦合，克月服系統(tǒng)振蕩，利用抗滯后MFA控制器(Anti-delayMFA)的抗滯后功能有效抑制測(cè)量?jī)x表的大滯后，利用魯棒MFA控制器(RobustMFA)改善系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制能力，對(duì)不同強(qiáng)度的擾動(dòng)實(shí)施不同控制操作，使系統(tǒng)在各種工況下均具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。無(wú)模型自適應(yīng)技術(shù)(MFA)實(shí)現(xiàn)了三個(gè)混合站在煤氣管網(wǎng)壓力變化、混合煤氣用戶負(fù)荷變化等惡劣條件下的熱值穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了加壓機(jī)操作與混合站調(diào)節(jié)控制的可靠性、穩(wěn)定性，同時(shí)，解決了傳統(tǒng)控制的種種難題，使得控制回路調(diào)整靈活，操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，滿足了公司爐卷軋機(jī)、中板機(jī)組和1780常規(guī)熱連軋機(jī)生產(chǎn)對(duì)混合煤氣熱值的高品質(zhì)要求。5運(yùn)行調(diào)節(jié)有關(guān)問(wèn)題及處理5.1焦?fàn)t煤氣反竄入機(jī)前高爐煤氣管道生產(chǎn)過(guò)程中，焦?fàn)t多次反映，高爐煤氣熱值有較大升高，經(jīng)認(rèn)真分析焦?fàn)t反映高爐煤氣熱值升高的時(shí)間段與三個(gè)混合站的煤氣配比情況，可以確定在生產(chǎn)不平衡情況下，短時(shí)間會(huì)出現(xiàn)混合站不配送高爐煤氣，此時(shí)如果出現(xiàn)混合站閥后焦?fàn)t煤氣壓力高于高爐煤氣壓力的條件，即會(huì)導(dǎo)致焦?fàn)t煤氣竄入高爐煤氣管道，鑒于此，要求在能正常配送高爐煤氣條件下，三個(gè)混合站不得停配高爐煤氣，在高爐系統(tǒng)非正常狀態(tài)，以保系統(tǒng)安全為主，三個(gè)混合站必須全關(guān)高爐煤氣兩道調(diào)節(jié)閥。5.2加壓機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)為保證加壓機(jī)設(shè)備安全，設(shè)計(jì)有相應(yīng)的自動(dòng)停機(jī)聯(lián)鎖條件，主要為進(jìn)氣壓力低、軸振動(dòng)，軸位移超限，油壓，支撐軸承及止推軸承溫度高等幾個(gè)聯(lián)鎖參數(shù)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，卻多次因聯(lián)鎖條件誤報(bào)警，致使加壓機(jī)自動(dòng)停機(jī)，針對(duì)強(qiáng)電電磁干擾、檢測(cè)信號(hào)線管理不善等問(wèn)題進(jìn)行了整改，并制定自動(dòng)停機(jī)后的生產(chǎn)保障措施，首先打開DN1000主回流閥，盡量保證機(jī)后煤氣配比，再安排啟動(dòng)備機(jī)，恢復(fù)生產(chǎn)，然后查明自動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)原因。5.3混合站煤氣壓力的匹配問(wèn)題實(shí)踐證明，1#、2#混合站在高爐煤氣壓力大于焦?fàn)t煤氣壓力1.5kPa以上，流量不低于2萬(wàn)m3/h時(shí)，混合煤氣壓力和熱值易于調(diào)節(jié)保證。在系統(tǒng)生產(chǎn)正常條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)單種煤氣用戶用量、調(diào)壓放散等手段來(lái)調(diào)整煤氣壓力，同時(shí)將3#混合站作為調(diào)整用戶，來(lái)保證1#、2#混合站的壓力和熱值，具備條件時(shí)，1#混合站投自動(dòng)調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)生產(chǎn)不正常時(shí)，確定首先機(jī)前保安全，保焦?fàn)t生產(chǎn)用氣，再保機(jī)后重點(diǎn)用戶的調(diào)節(jié)指導(dǎo)原則，機(jī)后用量較小時(shí)，改手動(dòng)調(diào)節(jié)配比。6結(jié)束語(yǔ)6.11#、2#混合站采取二道調(diào)壓閥組形式，使用無(wú)模型自適應(yīng)（MFA）控制控制方式，不管是自動(dòng)調(diào)節(jié)還是手動(dòng)調(diào)節(jié)均能達(dá)到熱值與壓力的要求，波動(dòng)范圍不大于10%，但參與熱值調(diào)節(jié)的混合煤氣熱值儀時(shí)好時(shí)壞，對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)有一定的影響，熱值儀的使用管理及維護(hù)要進(jìn)一步加強(qiáng)。2#混合站設(shè)計(jì)的混合煤氣熱值儀沒有投運(yùn)，混合站仍不能投自動(dòng)，需要盡快予以安排。1#混合站用戶只有1#150t轉(zhuǎn)爐及爐卷軋機(jī)加熱爐，正常用量為3萬(wàn)m3/h，在軋機(jī)檢修或用量較小時(shí)，混合煤氣熱值和壓力有較大波動(dòng)，應(yīng)將1#混合站與公司新區(qū)2#加壓站通過(guò)DN800聯(lián)絡(luò)管連通供氣，達(dá)到穩(wěn)定1#混合站混合煤