工業(yè)煤氣管道的規(guī)劃

工業(yè)煤氣管道的規(guī)劃

在目前的一般設計數(shù)據(jù)和科學期刊中，有許多關于民用氣體的文章，很少有關于工業(yè)天然氣管道的問題。在此作者根據(jù)自身近10年的鋼鐵廠煤氣管道的設計經(jīng)驗,對相關問題做簡明扼要地闡述。1熱值與產(chǎn)量的關系目前鋼鐵廠生產(chǎn)和使用的煤氣種類較多,主要有高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣,還有上述兩種或幾種煤氣的混合煤氣。從熱值來看,熱值較低的是高爐煤氣,其發(fā)熱值一般在780～950kcal/m3;較高的是焦爐煤氣,熱值一般達3900～4200kcal/m3。產(chǎn)量最不穩(wěn)定、熱值波動最大的是轉爐煤氣,其回收具有間斷性,熱值波動范圍較大,一般為1400～2000kcal/m3。混合煤氣的熱值介于幾種被摻混的煤氣熱值之間。2煤氣的使用單位目前一般鋼鐵廠的各生產(chǎn)煤氣單位有:煉鐵廠——高爐煤氣;煉鋼廠——轉爐煤氣;焦化廠(提供高爐用焦炭)——焦爐煤氣;使用煤氣的單位有:燒結廠——高爐煤氣或混合煤氣用于燒結機、回轉窯、白灰窯系統(tǒng);煉鐵廠——高爐煤氣或轉爐煤氣用于熱風爐、預熱爐等;動力廠——高爐煤氣或轉爐煤氣或混合煤氣用于蒸汽鍋爐;煉鋼廠——轉爐煤氣或焦爐煤氣或混合煤氣用于各種烘烤器;焦化廠——焦爐煤氣、高爐煤氣用于炭化室加熱等;軋鋼廠——高爐煤氣、混合煤氣用于軋鋼加熱爐。3煤氣管道的規(guī)劃一個能夠連續(xù)生產(chǎn)的鋼鐵廠一般可以使用各種煤氣。一個年產(chǎn)500萬t鋼的鋼鐵廠,可擁有各種煤氣管道上萬噸。由于煤氣管網(wǎng)形成初期鐵、鋼產(chǎn)量小,各種煤氣管道較少,管徑一般較小。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大,原有的煤氣管網(wǎng)就不能滿足生產(chǎn)需要。主要表現(xiàn)為:管道阻損巨大,用戶點壓力過低。這就必然要改擴建原來的煤氣管道。在改擴建煤氣管道時,必然要涉及到它的規(guī)劃問題。規(guī)劃的原則因各鋼鐵廠的實際情況不同會有很大的差別,要根據(jù)各廠的實際情況來確定。但一般要考慮以下幾點:⑴企業(yè)性質(zhì);⑵企業(yè)自身確立的發(fā)展目標;⑶近期是否有拆遷工程和新開工項目;⑷不可預見因素;⑸總圖運輸專業(yè)的規(guī)劃構想。在做具體的施工圖設計中,一定要有全局的觀念。要像寫文章一樣,提綱挈領,對目前的現(xiàn)狀與未來的規(guī)劃做出理性地判斷與估計。一般設計參考資料的原則是新建煤氣管道留有20%的富余量,實際上這是遠遠不夠的。由于煤氣管道直徑較大,往往設置在廠區(qū)公路兩側,隨之伴行的還有其它介質(zhì)的動力管道,一旦拆遷與改擴建,發(fā)生的拆遷與改擴建費用會相當大。寧可把管徑做大些,也比用量不足所造成的二次續(xù)建與投資要好。如承鋼1999年投資約7000萬元的混合煤氣管網(wǎng)工程,用戶包括燒結、煉鋼和所有的軋鋼廠?，F(xiàn)已歷時7年,鋼產(chǎn)量由原來的100萬t提升至目前的300萬t,仍能滿足承鋼技改工程的需要,節(jié)省了大量的后續(xù)建設資金。在管網(wǎng)設計中,針對鋼鐵廠用戶少、用氣量大而且連續(xù)的特點,宜布置成枝狀管網(wǎng)。4該項目的具體問題4.1阻力損失的計算初步確定管徑,應以起始點的壓力與用戶點的壓力確定。選擇煤氣的經(jīng)濟流速,使管徑確定在比較合理的范圍內(nèi)。D=(Q0/2826V0)1/2式中:Q0-工況下的煤氣用量,Nm3/h;V0-經(jīng)濟流速,m/s;D-管道內(nèi)徑,m。廠區(qū)煤氣總管的計算量應根據(jù)煤氣平衡表中各用戶的煤氣用量確定,一般選取幾個用戶的小時最大耗量。同時,還應根據(jù)煤氣平衡表校核是否適宜。根據(jù)總管的壓力和各用戶點的使用壓力,計算各分支管段的阻力損失。如果流量、壓力、流速控制在合理的范圍內(nèi),并考慮預期的發(fā)展余量,就能夠合理地確定總管及各分支管管徑。阻力損失計算的經(jīng)驗公式:△P=KV×λ×V02/2g×L/D×(γ+dC)△Ρ=ΚV×λ×V02/2g×L/D×(γ+dC)其中:KV-體積校正系數(shù),對于各種煤氣,一般1.03～1.07;λ-摩擦系數(shù),約為0.03;V0-標準狀態(tài)下的煤氣流速,m/s;g-重力加速度,9.81m/s2;L-管道長度,包括實際長度與各種當量長度之和;D-管道內(nèi)徑,m;γ-標準狀態(tài)下的煤氣重度,kg/Nm3;dC-工況下的煤氣含濕量,kg/Nm3。4.2柔性鉸接支架的選擇管徑較小的支架應以剛性滑動為主,直徑較大、高度較高的管道應以柔性鉸接支架為主。合理設置補償器和固定支架以減少土建工程的投資,盡可能使用自然補償以減少管道工程的投資。4.3排水器及煤氣排放量目前鋼鐵廠的煤氣管道排水器分為間歇式排水器和連續(xù)式排水器。間歇式排水器需定期檢查、定期補水;連續(xù)式排水器耗水量較大。高爐煤氣、轉爐煤氣含水量大,一般100m左右設一個排水器;經(jīng)過煤氣柜凈化儲存的煤氣含水量較少,約200m左右設置一個排水器。4.4放散管的設置煤氣管道的切斷裝置后一般設置吹掃閥。吹掃氣源一般為蒸汽或氮氣,壓力一般為2～4kg/cm2,吹掃時間一般不超過30min;放散管應設置在煤氣管道的末端、切斷閥組的前面。放散管上應設有煤氣檢驗用的取樣嘴。放散管應高于室外平臺設備走臺4m以上,并離地面不小于10m。5合理規(guī)劃,節(jié)約資金鋼鐵廠的煤氣管網(wǎng)的規(guī)劃與設計,是一個比較復雜的問題,有時又非常敏感,考慮比較周全有時也不能避免不可預見因素的發(fā)生。這在全廠的煤