宝钢副产煤气利用与减排综合技术项目创新纪实

文章来源:宝钢集团有限公司  发布时间:2009-02-18

  经过几代宝钢人的不懈追求,宝钢分公司的《钢铁企业副产煤气利用与减排综合技术》荣获2008年度国家科技进步奖二等奖,成为国内冶金行业首个获此殊荣的节能减排项目。

  这项创新技术不仅解决了宝钢分公司高炉煤气富余的难题,缓解了“十一五”规划项目的“燃”“煤”之急,还因节约使用煤气实现效益5.67亿元……

  敢为人先,以清洁生产为己任

  副产煤气是我国钢铁工业以煤为主的多元化能源结构中的绿色因子,是宝贵的二次能源,其充分利用是推进企业节能减排的首选。宝钢分公司自投产以来,始终以清洁生产为己任,坚持走可持续发展道路,以勇于尝试、敢为人先的精神不断向极限挑战,其中,尤以建成世界首台燃气轮机发电机组,充分利用富余高炉煤气最为典型。

  上个世纪九十年代中期,高炉煤气因热值低很难利用,大部分只能作为废气燃烧后放散是世界所有钢铁企业面临的难题。1996年,宝钢三高炉投产后,高炉煤气每年的放散量高达20亿立方米,相当于每年将近23万吨标准煤白白浪费,同时还造成环境污染。

  围绕减少高炉煤气放散和充分利用,宝钢专业工程技术人员想尽办法、动足脑筋,在众多的提案中,“建设一条专烧高炉煤气的发电机组”最为迫切。但是,当时世界上还没有建设有关发电机组的先例,国外的技术尚处在实验阶段,技术引进风险极大。然而,在困难面前,宝钢人从来不缺胆识和魄力,在论证宝钢是否上一台燃气轮机组的关键时刻,以宝钢原董事长黎明为代表的高层领导果断决策,上!黎明批示:宝钢要尽一切可能解决高炉煤气放散问题,为节约能源、保护环境,走清洁生产开辟新路。

  经过两年艰苦卓绝的努力,1997年7月30日,装机容量为15万千瓦时的宝钢电厂0号机组——燃气轮机并网发电成功,燃烧了13年之久的“天灯”(高炉煤气放散塔)终于熄灭了,宝钢在世界冶金和电力史上翻开了崭新篇章。

  0号机组全部燃烧高炉煤气,其热电转换效率比一流的火力发电装置高出7个百分点,原先放散的20亿立方米高炉煤气被转换成70万吨蒸汽和10亿千瓦时电量,不仅创造了巨大的经济效益,实现了低品质能源向高品质能源的转换,为宝钢能源平衡作出了重要贡献。

  0号机组投产后,工程技术人员又通过持续不断的攻关和创新,解决了影响机组发挥最大效能的若干问题,进一步提高了高炉煤气的利用效率。去年,宝钢分公司又自主集成世界首台大容量、全燃低热值煤气塔式微正压直流锅炉汽轮发电机组,装机容量35万千瓦,在无高热值燃料辅助的条件下可全烧低热值高炉煤气,其燃用高炉煤气最大能力可达每小时100万立方米。该机组的建成,有效缓解了宝钢“十一五”规划项目投产后的电力缺口,同时对进一步提高工业煤气综合利用率、促进节能减排具有重要意义。      

  开源节流,“巧妇”能为无米之炊

  低热值煤气有富余,高热值煤气却不够用,是宝钢分公司煤气利用过程中长期碰到的难题。特别是近年来,随着宝钢“十五”规划项目投产、“十一五”规划项目建设和陆续投产,这一问题尤为突出。2005年,在外来气源无法保证及时供应的情况下,“十一五”规划项目面临严重缺口,几乎出现了“无米之炊”的窘境。为解“燃”“煤”之急,宝钢分公司历史上最为惊心动魄的一场煤气平衡战役打响了,随之展开的是一项“眼睛向内深挖潜力,人人参与开源节流”的全员行动。

  煤气有缺口,就要根据生产需要制订优先供应原则,煤气平衡计划必不可少。为提高“十一五”规划项目煤气平衡计划的精准度,宝钢分公司能源环保部煤气专业技术团队提前介入,积极开展前期调研。在认真消化“十一五”规划项目初步设计资料的前提下,与各生产单元频繁交流,一边收集基础数据,一边向经验丰富的基层能源管理者请教。在做五冷轧煤气用量预测时,技术团队就曾多次与已退居二线的冷轧厂原能源车间主任谢长生交流,向他讨教冷轧工艺特性及生产节奏变化对煤气需求的影响。在广泛调研和深入交流的基础上,能环部预测,“十一五”规划项目投产使焦炉煤气的缺口将达到每小时6万立方米。当时,宝钢分公司三座焦炉的开工率已逼近130%的极限,多生产焦炉煤气的可能性不大,怎么办?开源节流是唯一出路。

  于是,一场围绕节约燃气、填补燃气缺口的战役打响了。在宝钢分公司高层领导的直接关心下,能环部积极策划,迅速采取节气措施。短短两个月,以开展煤气梯级利用为原则,围绕优化、替代、增产、节约使用焦炉煤气而展开的39个节气项目被确定,尽管这些项目对置换焦炉煤气所作的贡献从每小时数百立方米到近万立方米不等,但宝钢分公司抱定“西瓜要抱,芝麻要拣”的原则,积极创造条件,使这些项目得以迅速启动并见成效,确保了“十一五”规划项目调试、生产用气。其中,各厂部积极配合,纷纷克服自身困难,为置换焦炉煤气作出了显著贡献。1580热轧为降低焦炉煤气用量,对煤气管道和煤气控制系统进行改造,通过提高转炉煤气用量而降低焦炉煤气使用量,每小时可置换焦炉煤气5000立方米。各岗位员工也积极为节约煤气开展创造性工作。能环部员工邱志勇提出合理化建议,对4号低压锅炉的烧嘴进行改造,以转炉煤气置换焦炉煤气,每小时贡献焦炉煤气3000立方米,他的创新技术还获得国家发明专利。

  要填补煤气缺口,仅节约煤气使用还不够,还需要精确的煤气平衡预测。每月底,能环部都要根据下月生产计划,精确计算每个单元每天的煤气用量,以便做好平衡。煤气日平衡计划在钢铁企业不多见,一般都是月计划。因为日平衡计划受产量变化、工况条件、检修计划等影响较大,为确保生产用气不受影响,一天几易其稿是常事。负责该项工作的能环部区域工程师邓万里还专门接受黑带培训,运用六西格玛专项管理工具,不断提高煤气平衡预测精度。从2005年5月至2007年年底,宝钢分公司煤气日平衡计划做了两年半,直到中厚板分公司COREX炉投产后,COREX煤气引入,燃气结构发生变化,煤气日平衡计划才告一段落。

  通过精心策划,宝钢分公司打通了开源节流的煤气平衡渠道,为确保“十一五”规划项目按计划投产创造了先决条件,书写了一段“巧妇”能为无米之炊的神奇故事。

  不断创新,欲善其事先利其器

  工欲善其事,必先利其器。宝钢分公司副产煤气的综合利用水平获得专家认可,最终走上国家科技奖励大会的领奖台并非一蹴而就,相关的技术储备贯穿了宝钢投产30年来的峥嵘岁月。30年来,宝钢分公司积极探索煤气经济运行方式,分别从煤气回收、调配与使用等环节进行技术开发与集成,走出了一条具有宝钢特色的副产煤气利用与减排综合技术创新道路。

  最大限度地利用煤气,首先要尽可能回收煤气,争取少放散或零放散。多年来,宝钢分公司围绕高炉煤气零放散和转炉煤气回收积极开展创造性工作。为确保高炉煤气零放散,能源中心的动力调度责任重大,遇到电厂出现设备故障或受发电量限制,高炉煤气消耗量减少,当班调度时常会与市电调沟通,争取多发电,尽可能减少高炉煤气放散。动力调度负责能源在线监控、调整、决策、事故处理等,受现场生产特性影响,一般关于煤气的调整和决策大多发生在晚上,动力调度因此被誉为“晚上的能环部部长”。在长期的工作实践中,他们练就了良好的沟通协调和果断决策能力。黄卫超在调度岗位上一呆就是20多年,他的十几本工作手册记录着他当班时碰到的每一个煤气平衡、调整案例以及他据此总结的经验和心得,这些工作手册帮助他一次次将现场的突发事故化险为夷,他提出的“控制高炉煤气放散塔点火筒数,减少COG使用量”合理化建议年创经济效益146万元,他总结的“高炉煤气柜运行控制法”还被能环部评为先进操作法。

  在转炉煤气回收方面,能环部煤气专业人员通过深入了解转炉煤气生产工艺,跟踪转炉冶炼计划和炉前控制节奏等,尽量保证转炉煤气的均衡回收,减少对煤气柜的瞬间冲击或满柜放散,确保煤气系统安全运行。他们还开展转炉煤气回收极限值研究,首创转炉煤气柜双柜并网运行系统,成功研发转炉煤气需求平衡自动调节技术并用于实践,解决了转炉煤气间歇回收与连续使用之间的矛盾;开发的转炉煤气监控系统,充分利用能源中心管理系统信息,能及时调整转炉煤气联网装置的调节量,大大缓解了动力调度在线调节的负担。北部能源通廊建成后,为做好COREX炉煤气与转炉煤气的有效结合,煤气专业人员又相继创新了“COREX煤气受入控制”、“COREX煤气快速替换焦炉煤气控制调整”以及“COREX煤气与转炉煤气互换”等技术,不仅为宝钢分公司煤气平衡作出了重要贡献,还为中厚板分公司生产运行提供了重要保障,创协同效益近亿元。

  宝钢分公司能源管理系统(EMS)及能源数据仓库的建成也为煤气综合利用与减排技术作出了重要贡献。从宝钢三期工程建设起,宝钢分公司自主集成,对一期工程引进的能源中心进行改造,经过多年的不断优化和集成,于2004年建成目前国内现代化程度最高的能源管理系统(EMS),实现了对煤气等能源系统的无人化、高效率集中管控。在此基础上,2006年,宝钢分公司又完全依靠自身力量,自主开发能源数据仓库,为能源生产日报、能源供需月报、能源供需计划和能源平衡表的编制提供了便利手段,特别为能源管理和决策提供了数据支持,在指导燃气系统的经济运行方面发挥了重要作用。

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