工业煤气管道的规划

工业煤气管道的规划

在目前的一般设计数据和科学期刊中，有许多关于民用气体的文章，很少有关于工业天然气管道的问题。在此作者根据自身近10年的钢铁厂煤气管道的设计经验,对相关问题做简明扼要地阐述。1热值与产量的关系目前钢铁厂生产和使用的煤气种类较多,主要有高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气,还有上述两种或几种煤气的混合煤气。从热值来看,热值较低的是高炉煤气,其发热值一般在780～950kcal/m3;较高的是焦炉煤气,热值一般达3900～4200kcal/m3。产量最不稳定、热值波动最大的是转炉煤气,其回收具有间断性,热值波动范围较大,一般为1400～2000kcal/m3。混合煤气的热值介于几种被掺混的煤气热值之间。2煤气的使用单位目前一般钢铁厂的各生产煤气单位有:炼铁厂——高炉煤气;炼钢厂——转炉煤气;焦化厂(提供高炉用焦炭)——焦炉煤气;使用煤气的单位有:烧结厂——高炉煤气或混合煤气用于烧结机、回转窑、白灰窑系统;炼铁厂——高炉煤气或转炉煤气用于热风炉、预热炉等;动力厂——高炉煤气或转炉煤气或混合煤气用于蒸汽锅炉;炼钢厂——转炉煤气或焦炉煤气或混合煤气用于各种烘烤器;焦化厂——焦炉煤气、高炉煤气用于炭化室加热等;轧钢厂——高炉煤气、混合煤气用于轧钢加热炉。3煤气管道的规划一个能够连续生产的钢铁厂一般可以使用各种煤气。一个年产500万t钢的钢铁厂,可拥有各种煤气管道上万吨。由于煤气管网形成初期铁、钢产量小,各种煤气管道较少,管径一般较小。随着生产规模的日益扩大,原有的煤气管网就不能满足生产需要。主要表现为:管道阻损巨大,用户点压力过低。这就必然要改扩建原来的煤气管道。在改扩建煤气管道时,必然要涉及到它的规划问题。规划的原则因各钢铁厂的实际情况不同会有很大的差别,要根据各厂的实际情况来确定。但一般要考虑以下几点:⑴企业性质;⑵企业自身确立的发展目标;⑶近期是否有拆迁工程和新开工项目;⑷不可预见因素;⑸总图运输专业的规划构想。在做具体的施工图设计中,一定要有全局的观念。要像写文章一样,提纲挈领,对目前的现状与未来的规划做出理性地判断与估计。一般设计参考资料的原则是新建煤气管道留有20%的富余量,实际上这是远远不够的。由于煤气管道直径较大,往往设置在厂区公路两侧,随之伴行的还有其它介质的动力管道,一旦拆迁与改扩建,发生的拆迁与改扩建费用会相当大。宁可把管径做大些,也比用量不足所造成的二次续建与投资要好。如承钢1999年投资约7000万元的混合煤气管网工程,用户包括烧结、炼钢和所有的轧钢厂。现已历时7年,钢产量由原来的100万t提升至目前的300万t,仍能满足承钢技改工程的需要,节省了大量的后续建设资金。在管网设计中,针对钢铁厂用户少、用气量大而且连续的特点,宜布置成枝状管网。4该项目的具体问题4.1阻力损失的计算初步确定管径,应以起始点的压力与用户点的压力确定。选择煤气的经济流速,使管径确定在比较合理的范围内。D=(Q0/2826V0)1/2式中:Q0-工况下的煤气用量,Nm3/h;V0-经济流速,m/s;D-管道内径,m。厂区煤气总管的计算量应根据煤气平衡表中各用户的煤气用量确定,一般选取几个用户的小时最大耗量。同时,还应根据煤气平衡表校核是否适宜。根据总管的压力和各用户点的使用压力,计算各分支管段的阻力损失。如果流量、压力、流速控制在合理的范围内,并考虑预期的发展余量,就能够合理地确定总管及各分支管管径。阻力损失计算的经验公式:△P=KV×λ×V02/2g×L/D×(γ+dC)△Ρ=ΚV×λ×V02/2g×L/D×(γ+dC)其中:KV-体积校正系数,对于各种煤气,一般1.03～1.07;λ-摩擦系数,约为0.03;V0-标准状态下的煤气流速,m/s;g-重力加速度,9.81m/s2;L-管道长度,包括实际长度与各种当量长度之和;D-管道内径,m;γ-标准状态下的煤气重度,kg/Nm3;dC-工况下的煤气含湿量,kg/Nm3。4.2柔性铰接支架的选择管径较小的支架应以刚性滑动为主,直径较大、高度较高的管道应以柔性铰接支架为主。合理设置补偿器和固定支架以减少土建工程的投资,尽可能使用自然补偿以减少管道工程的投资。4.3排水器及煤气排放量目前钢铁厂的煤气管道排水器分为间歇式排水器和连续式排水器。间歇式排水器需定期检查、定期补水;连续式排水器耗水量较大。高炉煤气、转炉煤气含水量大,一般100m左右设一个排水器;经过煤气柜净化储存的煤气含水量较少,约200m左右设置一个排水器。4.4放散管的设置煤气管道的切断装置后一般设置吹扫阀。吹扫气源一般为蒸汽或氮气,压力一般为2～4kg/cm2,吹扫时间一般不超过30min;放散管应设置在煤气管道的末端、切断阀组的前面。放散管上应设有煤气检验用的取样嘴。放散管应高于室外平台设备走台4m以上,并离地面不小于10m。5合理规划,节约资金钢铁厂的煤气管网的规划与设计,是一个比较复杂的问题,有时又非常敏感,考虑比较周全有时也不能避免不可预见因素的发生。这在全厂的煤