75t／h煤粉煤气混烧锅炉的改造.pdf

5 2 冶金能源 E N ER GY F OR ME T A L L UR GI C AL I NDU S r R Y Vo 1 ． 3 0 No ． 2 Ma r ． 2 01 l 7 5 t ／ h煤粉煤气混烧锅炉的改造 刘 志 陈福才 唐山钢铁有限责任公司炼铁厂 摘要随着国内钢铁技术的发展及国家节能减排的要求，大型钢铁企业的原动力锅炉纷纷 由燃用煤粉改为煤粉煤气混烧或者全部燃用煤气。但煤粉炉在改烧煤气后出现了一些问题。 文章对出现的问题做出分析并提出改造方案，使煤粉炉全燃煤气成为可能。 关键词 混烧锅炉节能改造高炉煤气蓄热稳燃器 Re f o r m o f 7 5 t ／ h b o i l e r u s i n g p ul v e r i z e d c o a l a n d f u r na c e g a s I A u Z h i C h e n F u c a i T a n g s h a n I r o n a n d S t e e l C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t W i t h the d e v e l o p me n t o f d o me s t i c i r o n a n d s t e e l c r a f t t e c h n o l o g y ，ma n y b i g i r o n a n d s t e a l e n t e r p r i s e s a r e r e p l a c i n g t h e i r o r i n a l u t i l i t y b o i l e r s w i t h boi l e r s u s i n g p u l v e r i z e d c o a l a n d f u n l a c e g a s o r boi l e r s u s i ng f u r n a c e g a s o n l y 。w h i c h i s i n o I d e r t o me e t o u r n a t i o n s c o n s e r v i n g e n e r g y a n d r e d u c i n g e mi s s i o n s r e q u i r e me n t s ．I n t h e e v o l u ti o n p r o c e s s ．t h e r e a r e 8 o n l e k i n d s of p r o b l e ms ．T h e a r t i de a n a l y - s e 8 t h e s e p r o b l e ms a n d p o t s f o r w a r d t h e e v o l u t i o n p r o p o s a l ，t o ma k e the r e p l a c e me n t p o s s i b l e ． Ke y wo r d s bo il e r u s i n g p u l v e ri z e d c o a lan df u rna c e g a s t r a n s f o r ma t i o nf o r c o n s e r v i n g e n e r g y b l a s t - f u r n a c e g a s h e a t a c c u mu l a t i o n an d s t a b l e b u r n ing e q u i p me n t 唐钢炼铁厂北区锅炉车间 1 号锅炉是随 1号 高炉配套建成投产的煤粉煤气混烧锅炉，其型号 为 H G一 7 5 ／ 3 ． 8 2一MQ I O 。该锅炉的主要作用是 产生蒸汽带动汽轮鼓风机组给 1 号高炉供风。近 年来随着钢铁工业的发展以及国家节能减排的要 求，唐钢高炉煤气 的综合利用越来越受到重视。 1 号锅炉原设计 6 0 ％煤粉和 4 0 ％煤气的燃料配 比，之后逐渐减少煤粉用量多烧煤气 ，到 2 0 0 6 年实现了全烧高炉煤气，只在点停炉及低负荷时 使用焦炉煤气作稳燃燃料。从此结束了锅炉动力 煤的消耗， 并回收利用了大量的副产煤气，为钢 铁厂的余能回收做出了贡献。 1 存在的问题 煤气煤粉混烧锅炉改为全燃高炉煤气后，也 收稿日 _期 2 0 1 01 0 0 9 刘志 1 9 8 5一 ， 助I； 0 6 3 0 0 0 河北省唐山市。 产生了一些问题 ，其中主要问题有以下几点 1 锅炉负荷明显降低，原设计 7 5 t ／ h锅炉 全烧煤气后锅炉 出力最大仅能达到 5 5 t ／ h ，而正 常运行时的稳定负荷仅能维持在 5 0 t／ h 左右。主 要原因是煤气投入量不足，原设计各角煤气支管 只有 5 0 0 ra m，燃烧器 区域管道只有 2 5 0 m m，由 于管道 的限制使投入锅炉 内的最大煤气量只有 6 万 m ，严重限制了锅炉的带负荷能力。 2 由于高炉煤气中含可燃成分较少 成 分见表 1 ，热值低，只有2 9 0 4 k J ／ m 。而不可燃 气体占 很大比例， 所以高炉煤气的理论燃烧温度 低 ，燃烧后的烟气量大 ，另由于炉内积灰和炉本 体漏风等问题，使两台引风机的出力不够，在高 负荷时不能很好地维持炉内负压。 表 1 高炉煤气成分 ％ C O c o 2 2 2 l 5 ． 5 o 2 } I 2 o 0 ． 2 5 V0 L 3 O No ． 2 Ma r ． 2 0l l 冶金能源 E NER GY F OR ME T AI 上UR GI C AL I NDU S T RY 5 3 3 排烟温度过高到达 2 3 0 C，在锅炉的效 率计算中，排烟热损失是锅炉热损失中最大的一 项。排烟温度的升高大大降低了锅炉热效率，并 且为了保护引风机 ，只能在引风机人 口前对烟气 进行喷水降温，既增加了风烟系统的阻力，又浪 费了大量的水资源。 4 煤粉煤气混烧锅炉改全烧煤气后，由 于高炉煤气燃烧温度低，燃烧产物的辐射能力降 低 ，水冷壁吸收辐射热的份额降低 ，导致炉膛 出 口烟温升高， 所以过热蒸汽温度存在超温问题 ， 只能依靠增加减温水用量来调节过热蒸汽温度。 而减温水管道 的粗细直接决定 了减温水 的投入 量 ，原煤粉煤气混烧炉减温水管道设计较细 ，使 过热器时有超温现象。 针对上述问题 ，决定对锅炉进行改造 ，消除 缺陷，提高锅炉利用率。 2改造方案的实施 1 水冷壁部分1 号锅炉原设计为光管水 冷壁 ，此次改造将 7 m以下水冷壁全部改为膜式 水冷壁，水冷壁下联箱标高下移，向下拉长水冷 壁，将原燃烧器区域卫燃带去除 ，增加了炉内蒸 发受热面，增加炉膛的辐射吸热量 ，使水冷壁的 产汽量增加，并且降低了炉膛 出口烟温 ，有助于 减轻过热器的超温问题。 2 省煤器部分 1号锅炉运行 时间较 长， 两级省煤器管内结垢 以及管外壁积灰严重 。由于 灰垢的导热系数是钢的几十分之一 ，所以受热面 积灰 ，严重影响烟气的换热能力，降低锅炉热效 率。管外壁积灰使烟气流通面积减小，阻力损失 增大，引风机电耗增加。改造将两级省煤器全部 换成新管 ，并将二 级省煤器换为螺旋翅 片省煤 器 ，增加了二级省煤器的吸热面积 ，将省煤器的 沸腾率由原设计 的 1 3 ％提高到了 2 0 ％ ，既提 高 了产汽量又降低 了排烟温度。 3 高煤管道及燃烧器部分将原有高煤 管道拆除并重新铺设加粗的管道。将四角各高煤 支管由原直径 0 o增加至 t p l 0 0 0，原 四层高煤 燃烧器改为两层 ，并将标高下 移至 5 ． 5 m和 4 m 位置。燃烧器标高的下移改变了炉内的燃烧状况 和炉膛整体温度水平 ，使火焰 中心下移 ，相对增 加炉膛内的辐射受热面的面积，使蒸发量增加， 炉膛出口烟温降低。 4 炉内设置蓄热稳燃器为了使高炉煤 气能够更稳定 的燃烧 ，炉 内设置了蓄热稳燃器。 稳燃器由耐火砖砌筑而成 ，其高度 比上层燃烧器 高出 1 m，直径 和炉 内火 焰切 圆相 同，厚度 约 4 0 e ra。在正常 运行 时 ，高煤 火焰 烘烤 稳燃 器， 使之达到 1 0 0 0 ℃的高温 ，高温 的稳燃器对高煤 有引燃作用 ，使之快速着火。并且红热的稳燃器 对水冷壁有辐射作用 ，增加水冷壁的辐射热。在 低负荷时 ，稳燃器积蓄的热量又能够保持高煤的 稳定燃烧。 3 运 行评价 1 改造前后参数对 比 通过对 1号锅炉改造前后参数 表 2 的对 比数据整理分析，可以看出有效地解决了煤气煤 粉混烧锅炉全烧高炉煤气后负荷不足，排烟温度 过高等问题 ，使锅炉运行进入 良性循环阶段。 表2 锅炉改造前后参数 冶金能源 EN ER GY F OR ME I ．AL L U RGI C AL I NDU S TR Y V0 1 ． 3 0 No ． 2 Ma r ． 2 0l 1 2 节约价值计算 每小时增加蒸汽 7 O一 5 51 5 t ／ h 。每年增 加蒸汽1 5 2 4 3 6 01 2 9 6 0 0 t 。按每吨蒸汽产 2 0 0 k Wh电计算，每年可多发电 1 2 9 6 0 02 0 0 2 5 9 2 0 0 o o k Wh2 5 ． 9 2 G wh 。按 电费 0 ． 5元／ k 计算，每年可创效益2 5 9 2 0 0 0 0 0 ． 51 2 9 ． 6万 元。 4 结语 经过此次改造， 在保证 1 号锅炉运行参数稳 定的情况下，提高了带负荷的能力。产汽量增加 能够多发电为厂创造效益。自改造后运行 以来 ， 没有出现过大的检修项目， 锅炉运行稳定， 节省 了人力和物力。 万雪编辑 上接第 3 5页 参考文献 [ 1 ]蒋大强 ．带钢连续热镀锌立式退火炉及其热过程研 究 [ D] ．北京北京科技大学，1 9 9 5 ． [ 2 ]田玉楚，侯 春海 ．连续退火炉的数学模型开发 [ J ] ．冶金能源，1 9 9 5 ，1 4 3 3 8- 4 1 ． [ 3 ]S h a o y u a n L i ， Q i n g C h e n ，G u a n g B i n H u a n g ．D y n a m i c t e mp e r a t u r e mo d e l i n g o f c o n t i n u o u s a n n e a l i n g f u r n a c e U s i n g G G A P - R B F n e u r a l n e t w o r k[ J ] ．N e u ro c o m p u t i n g ， 2 0 0 6，6 95 2 35 3 6 ． [ 4 ]C h e n Q i n g ， F an Y u f e i ，L i S h a o y u an．M o d e l i n g f o r t h e t e mp e r a t u r e i n c o n t i n u o u s an n e a l i n g f u rna c e b a s e d o n a g e n e r a l i z e d g r o w i n g a n d p r u n i n g R BF n e u r a l n e t wo r k [ C ] ．P r o c e e d i n g s o f t h e 2 3 r d C n ese C o n t r o l C o n f e r - e n c e ， 2 0 0 4 ． 8 9 1 1 9 1 5 I n C h i n e s e ． [ 5 ]李强，温治 ，豆瑞锋等 ． 连续热镀锌退火炉内 热过程数学模型及其分析 [ J ] ．工业加热，2 0 0 7 ， 3 6 3 2 3 2 6 ． [ 6 ]豆瑞锋，温治，邢一丁等 ．带钢连续热处理炉工 艺过渡模 型研究及实 验验证 [ c] ．I E E E C C D C 2 0 1 07 7 67 8 1 ． [ 7]C ．V 。M a d h u s u d a n a ．T h e r m a l c o n t a c t c o n d u c t a n c e [ M】 ．Me c h a n i c a l e n g i n e e r i n g s e ri e s ， N e w Y o rk B e r li n He i d e l b e r g，S p fin g e r - V e r l a g ，1 9 9 6 ． [ 8 ]S h u z o F u k u d a ， N a o t a k e Y o s h i h a r a ， Y u m k a O h k u b o ， e t a 1 ．He a t t r a n s f e r a n a l y s i s o f r o l l e r q u e n c h s y s t e m i n c o n t i n u o u s a n n e a l i n g l i n e [ c] ．T r a n s a c ti o n s I S I J ， 1 9 8 4，2 4 7 3 47 4 1 ． [ 9 ]c ．F i e b e r g ， R．K n e e r ．D e t e r m i n a t i o n o ft h e r m a l c o n - t a c t r e s i s t a n c e f r o m t r a n s i e n t t e mp e r a t u r e me a s u r e me n t s [ J ] ．I n t e r n a ti o n a l J o u r n a l o f H e a t and Ma s s T r a n s f e r ， 2 0 0 8 ，5 1 1 0 1 71 0 2 3 ． [ 1 0 ]M．R o s o e h o w s k a ，R ．B al e n d r a ，K ．C h odn i k i e w i c z ． M e asu rom e n ts o f the r m al c o n t a c t c o n d u c t anc e[ J ] ． J o u r n al o f Ma t e ri a l s P r o c e s s i n g T ech n do ， 2 0 0 3， 1 3 5 2 0 42 1 0 ． [ 1 1 ]M．R o s o e h o w s k a ， K ．C h odn i H e wic z ， R ．B al e n d r a ．A n e w me t h o d o f me asu r i n g the rm al c o n t a c t c o n d u c t a n c e [ J ] ．J o u r n al o f M a t e r i a l s P r o c e s s i n g T ech n o l o g y ． 2 0 0 4，1 4 52 0 72 1 4 ． [ 1 2 】A ．i a i u md a r ， C ．L ．T i e n ．F r a c t al n e t w o rk m ode l fo r c o n t a c t c o n d u c t a n c e[ J ] ．J o u r n al o f H e a t T r a n s f e r ， 1 9 9 1 ， 1 1 3 8 5 1 6 5 2 5 ． [ 1 3 ]Ma j u Ⅱ I d a r A，B h u s h an B ．F m c t a l m o d e l o f e l a s ti c p l ast i c c o n t a c t b e t w e e n ro u g h s u rf a c e s[ J ] ．A S ME J o u r n a l o f T r i b o l o g y ，1 9 9 1 ，1 1 11 1 ． [ 1 4 ]G r e e n w o o d J A，Wi l l i a m s o n J B P ．C o n t a c t o f n o m i n al l y fi a t s u rf a c es [ J ] ．P roe R o y S o c L o n d ，1 9 6 6 ， A2 9 53 0 03 1 9 ． [ 1 5 ]M．L e t mg ， C ．K ．H s i e h ， D ．Y ．G o s w a m i ．P r e d i c t i o n o f the r mal c o n t a c t c o n d u c t a n c e i n v a c u u m b y s t a t i s t i c a l m e c h a n i c s[ J ] ． J o u r n al o f H e a t T r a n s f e r ，1 9 9 8 ，1 2 0 2 5 1 - 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