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4 8 冶 金 动 力 ME TA I j I R G I CA L P I WER 2 0 1 0 年第 1 期 总 第 1 3 7期 3 5 t ／ h锅炉全燃转炉煤气的实践 王 宏 军 宣化钢铁集团有限责任公 司动力厂， 河北张家 口0 7 5 1 0 0 【 摘 要 】 回收利用转炉煤气， 能够提高经济效益， 减轻环境污染， 其中转炉煤气在冶金动力系统原有煤粉 锅炉中的应用， 可成为冶金企业热能动力旧系统节能改造的一条途径。 【 关键词 】 掺烧； 转炉煤气； 改造 【 中图分类号】T K 2 2 9 【 文献标识码】B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 0 0 1 0 0 4 8 0 3 The Pr a c t i c e o f A1 1 Co m b u ns t i o n Co nv e r t e r Ga s i n a 3 5 t ／ h Bo i l e r WA N G H o n g - j u n P o w e r p l a n t ， Xu a n h u ai r o ns t e e l C o ． ， Z h a n i o k o u , He b e i , 0 7 5 1 o o , C h i n a J 【 A b s t r a c t ] R e c o v e r y a n d u t i l i z a t i o n o f t h e c o n v e r t e r g a s m a y in c r e a s e e c o n o m i c b e n e fi t and r e - d u c e e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n． Th e c o n v e r t e r g a s i s us e d i n a o r i g i n a l p ul v e r i z e d- c o al fir e d b o i l e r o f t he m e t a l l u r gic a l p o w e r s y s t e m ，w h i c h p r o v i d e s a w a y f o r e n e r g y s a v i n g t r a n s f o r ma t i o n o f t h e o l d t h e rm a l e n e r g y a n d p o we r i n the i r o n an d s t e e l e n t e r p ri s e s ． 【 K e y w o r d s ] m ix i n g c o m b u s t i o n ， c o n v e r t e r g a s ， p r a c t i c e 1 概况 转炉煤气的主要可燃成分 C O的含量较高 ， 体 积百分数为 4 5 ％ 6 5 ％， 标态下低位热值为 6 2 7 0～ 7 2 3 0 k J ， m s ， 是一种理想的冶金工业炉窑燃料。据资 料介绍 ， 炼 1 t 钢若能 回收 6 0 m 以上 的转炉煤气用 于锅炉 ，产生的蒸汽基本可以满足冶炼 1 t 钢所需 氧气消耗 的热量及转炉辅助设 备所需能量 【 l 】 。 自 2 0 0 3年始 ， 随着公司炼钢产能的增大 ， 转炉煤气 回 收量进一步增加 ， 由于公司没有煤气掺混站 ， 而且 转炉煤气用户有限， 使得转炉煤气大量放散。宣钢 动力厂 8 、 9 高炉鼓风机 站 5台中压锅炉是公司东 区高炉煤气最大的调节用户 ，夏季高炉煤气富裕 ， 锅炉全部燃用高炉煤气 ；而冬季高炉煤气紧张， 锅 炉煤气使用受限且 由于热力负荷需要 ， 7 5 t ／ h和 3 5 t ／ } l 锅炉还得燃煤。因此 ， 考虑在动力厂锅炉系统掺 烧转炉煤气。其中3 5 t ／ h 锅炉是动力厂高炉煤气使 用调节的第一用户， 故决定对其实施掺烧转炉煤气 改造， 使其成为全燃煤气锅炉， 以达到减少转炉煤 气放散、 缓解冬季高炉煤气平衡紧张 ， 同时为其它 高炉煤气和煤粉混烧锅炉提供改造经验的目的。 2燃料燃烧计算 燃烧计算 时 ， 未考虑煤气 含湿量 ， 即标态下煤 气的含湿量 0 。 2 ． 1 转炉煤气燃烧计算 1 转炉煤气的成分及发热值 ， 见表 1 示。 表 1 转炉煤气成分及热值 成分 热值 C0 ， ％ C O d ％ H2／ ％ N ％ 0 ％ Q n e t ， v ， a t l k J ／ m 5 5 ． 8 2 4．7 1 -4 1 6 ． 9 1 ． 2 6 6 9 O 2 燃转炉煤气理论烟气量计算， 见表2 示。 表 2 燃转炉煤气理论烟气量 m3 ， m。 2 0 1 0 年第 1 期 总 第1 3 7期 冶 金 动 力 ME T A L L U R G I C A L P O WE R 4 9 2 - 2 高炉煤气燃烧计算 1 高炉煤气的成分及发热值 ， 见表 3 示。 2 燃煤气理论烟气量计算， 见表4 示。 2 ． 3 对锅炉蒸汽参数的影响 锅炉燃料 由高炉煤气变为转炉煤气 ，锅炉的烟 气温度和烟气量亦会发生变化。转炉煤气热值相对 高炉煤气较高，故锅炉燃料由高炉煤气变为转炉煤 气时 ， 炉膛温度提高 ， 炉膛辐射换热增强 ， 炉膛水冷 壁吸热量提高。 对于中压锅炉 ，过热器是以对流换热为主的受 热面 ， 计算烟温为 5 0 0 7 0 0 2 时 ， 烟气侧辐射换热 系数只是对流换热系数的 1 ／ 5 t2 ] 。 因此， 影响蒸汽温度 的主要因素是烟气量。 表 4 燃高炉煤气理论烟气量 m3 ／ m 由以上计算可以看出， 在标态下 ， 1 m 转炉煤气 完全燃烧所需空气量为 1 ms 高炉煤气完全燃烧所 需空气量 2 倍左右 ；但是产生的烟气量约为 1 ． 3倍 左右。考虑两者热值的差异 ， 假设在锅炉相同负荷 、 燃用两种煤气热效率相同的情况下 ， 转炉煤气燃烧 后每放 出单位热量所产生的烟气量约为高炉煤气 每放出单位热量所产生的烟气量的 7 0 ％。由于高炉 煤气 、转炉煤气的成分是在一定范 围内变化的， 所 以计算结果可能与实际有所 出人 。因此 ， 锅炉燃料 由转炉煤气替换高炉煤气时 ， 锅炉蒸发量应该有所 增大 ， 而过热蒸汽温度调节用减温水量将减小。 3 煤气 置换对燃烧器热负荷的影响 受锅炉燃烧器区域空间限制 ， 增加转炉煤气燃 烧器只数及其单只热功率受限， 故希望通过在室外 高炉煤气总管和转炉煤气总管之间安装连通阀， 使 原有的高炉煤气燃烧器也能够燃烧转炉煤气 ， 以增 大转炉煤气的使用量。 在燃气工程中，当使用的燃气品种改变时， 希 望燃烧器不加调整而仍能保持正常工作 ， 就需要对 新的替代燃气的特性提出要求 ， 衡量两种燃气是否 有互换性的参数为华 白数 w Wo b b e 。 工程上常用 的是实用华 白数 Ws ， 它是在固定喷 口上 ， 燃气 的低 位热值 Q ～与标态下密度 P 。 平方根的比值 ，其实 质是一个热负荷的指标。表明了燃烧器的热负荷在 一 定的供气压力下 ， 取决于燃气喷口流出的燃气量 和它的低位热值 。煤气的热量采用的是经验值 ， 经 计算， 高炉煤气的实用华白数是 2 8 0 5 ， 转炉煤气的 实用华 白数是 5 8 6 7 。 转炉煤气的华 白数比高炉煤气 大 ， 则原 高炉煤气燃烧器在燃用转炉煤气时 ， 燃烧 器热负荷将增大； 而新设计的转炉煤气燃烧器在燃 用高炉煤气时， 热负荷将减小。 4改造方案 锅炉改烧转炉煤气后 ， 锅炉燃料组成发生了根 本变化， 本应该对锅炉进行热力校核计算并对受热 面进行相应调整 ， 但 是本着节约改造费用 、 缩短工 期的原则 ，我们确立 了不改变锅炉本体受热面布 置 、 仅改变锅炉燃烧器布置方式的原则。即锅炉改 造后 ， 可 以实现在全燃转炉煤气 、 全燃高炉煤气 、 转 炉煤气和高炉煤气混烧三种工况下运行 ， 且锅炉出 力不低于 2 5 t ／ l 1 。方案如下 1 自炼 钢转 炉 煤 气 柜 至锅 炉 房架 设 一 条 7 2 0 X 8 转炉煤气管道， 最大流量为 1 5 0 0 0 m S ／ h ， 并 提高转炉煤气管网压力， 保证煤气在锅炉喷嘴前压 力不低于 4 ． 5 k P a 。 2 受锅炉燃烧器区域空间限制， 仅在四角水冷 壁 8 7 0 0 m m标高处新增四只转炉煤气燃烧器， 燃烧 器选用着火性能稳定 、 阻力水平较低 ， 负荷调节性 能良好的双旋流式煤气燃烧器， 其设计燃烧器单只 ～ 值～ 5 值 姗 热 一 一 及 一 一 分 一 一 成 一 一 气 一 一 煤 一 一 竺 一 私 一鼢 一一 一 岍 岍 一 一 一 ～ 5 0 冶 金 动 力 MET AL L URG l C AL P OWER 2 0 1 0 年第 1 期 总 第1 3 7期 出力为 2 5 0 0 m 3 ／ h ，对锅炉燃烧区域四角水冷壁管 2 6根重新弯制 ， 炉膛截面及管间距不变 ， 并在高炉 煤气和转炉煤气燃烧器区域敷设卫燃带 。 3 保留原四角高炉煤气燃烧器及室内高炉煤 气支管。 4 焦炉煤气燃烧器布置在高炉煤气和转炉煤 气燃烧器之间， 利于点火 、 稳燃。 f 5 锅炉室外转炉煤气总管和原高炉煤气总管 之间铺设联通管 ， 并 由电动阀控制切换 ， 实现高炉 煤气燃烧器和转炉煤气燃烧器 的共用 ， 即根据转炉 煤气和高炉煤气压力情况 ， 这 8只煤气燃烧器既可 以同时全燃转炉煤气或高炉煤气 ， 又可以实现转炉 煤气和高炉煤气分层燃烧。 6 转炉煤气和高炉煤气支管及其相应热风支 管均装设调节阀， 利于燃烧调节。 f7 运行调节中， 使下层煤气燃烧器负荷大于上 层燃烧器负荷。 f 8 1 送风机和引风机不变。 9 修订并完善锅炉运行维护和操作规程 以及 煤气使用相关制度 ，以有效保证转炉煤气安全 、 稳 定 地掺 烧 。 5 运行效果 在转炉煤气供应正常条件下 ， 3 5 tm锅炉在全 燃转炉煤气工况下稳定运行 ， 改造达到了减少转炉 煤气放散 、 不烧煤 的 目的 ， 取得 了较好 的经济效益 和环保效果 ， 年可节标煤约 4 6 0 0 t 。 锅炉在三种全燃 气工况下运行 出力如下 1 全燃转炉煤气时， 锅炉 最大出力可以达到 3 3 t ／ h 。 2 全燃高炉煤气时 ， 锅炉 最大出力可以达到 2 6 t ／ } l 。 3 高炉煤气和转炉煤气 混烧时 ， 锅炉最大出力可以达到 2 8 t ／ h 。 锅炉在全燃转炉煤气时 ， 排烟温度为 1 8 0 o C 左 右 ； 但在全燃高炉煤气 时 ， 排烟温度较高， 约为 1 9 5 左右， 且送风机和引风机完全能够满足锅炉三种 全燃气工况下的运行要求 。 目前 ， 鉴于公 司炼钢产能 的进一步扩大 ， 转炉 煤气 回收量进一步增加 ， 此改造方案将用于动力厂 两台 7 5 t ／ I 1 高炉煤气和煤粉混烧锅炉 ， 通过改造， 其 使其成为高炉煤气和转炉煤气混烧的全燃气锅炉 ， 以实现动力厂热能动力 旧系统最大限度地提高锅 炉在全燃煤气工况下的出力 ， 提高公司转炉煤气吨 钢 回收率的最终 目的。 【 参 考 文 献】 【 1 】 赵钦新 ， 惠世恩 ． 燃油 燃气锅 炉【 M】 ． 西安 西安交 通大学 出版社 ， 2 0 00 ． 6 [ 2 】 陈立勋 ， 曹子栋． 锅炉本体 布置及计算[ M】 ． 西安 西安交通大学出 版社． 1 9 9 0 ． 1 0 收稿 日 期 2 0 0 9 0 8 2 9 作者简介 王宏军 1 9 6 9 一 。 男， 机械工程硕士， 高级工程师， 现从 事于锅炉设备运行管理工作。 上接第4 7页 横截面积有了大幅度的减小， 在 同样的生产条件下 ， 因涡流振动对碟阀的冲击力也 相应的大幅度降低 。改进进汽平衡 ， 减小阀碟上下 压差 ， 由于阀碟上下压差存在产生的浮力和阀碟 自 身重力基本平衡， 致使阀碟处于不稳定状态， 需改 变其压差 ， 将进汽平衡孔由原来 的 6个增加到 8 个， 尽量使阀碟处于一个较为稳定的状态。 3 ． 2 ． 3 加强阀杆 、 拨叉强度。原先采用的上下连接 杆结构由连接套连接， 经运行观察发现此处经常磨 损加速损坏 ， 更改为一根阀杆通过球形调节垫片直 接连接到油动机执行结构上，避免了一处薄弱点。 防转拨叉经常疲劳断裂 ，拨叉周 向宽度 由原来 的 1 0 0 I n to增加到 1 2 0 m m， 轴向长度由原来的 1 0 0 mm 缩短为 9 0 m m， 减小对根部冲击 ， 同时增加宽度加 强抗冲击性能， 并对根部应力集中适当处理。 4 经济效益分析 通过实施汽轮机高调门优化改造， 成功解决了 制约正常发电生产的瓶颈 ，大幅度提高发电量， 以 现单台汽轮机平均负荷 3 2 MW计 ， 改造前单台汽轮 机高调门每 7 0 天检修一次， 检修工期 6 0 h 计， 单台 汽轮机每年多发电 3 2 MW 6 0 h X 3 6 5 天 ／ 7 0天 1 0 0 1 1 0 0 0 k Wh 以用 电价格 0 ． 3 元 ／ I Wh 计 ，单台汽轮机年多 创经济效益 1 0 0 1 1 0 0 00 ． 3元 ／ k Wh 3 0 0万元 5 实施效果 通过一年多来的实际运行， 汽轮机组高调门经 改造后运行稳定 ， 改造后的汽轮机机组未出现高调 门阀杆断裂故 障， 优化改造效果显著 ， 事实证明改 造方案合理， 为类似的汽轮机高调门故障问题解决 提供了可行性方案。 收 稿 日期 2 0 0 9 0 9 0 2 作者简介 李登峰 1 9 8 1 一 ， 男， 2 0 0 5 年毕业于青岛理工大学机械 工程系， 大学本科 ， 助理工程师， 现从事动力设备技术管理工作。