燃煤锅炉改燃高炉煤气时燃烧器的选择.pdf

第 1 2期 总第 1 6 6 期 2 0 0 8 年 6月 内 蒙 古 科 技 与 经 济 I n n e rMo n g o l i a S c i e n c eTe c h n o l o g y Ec o n o my No ． 1 2 ，t h e 1 6 6 t h i s s u e J u n． 2 0 o 8 燃煤锅 炉改燃高炉煤气时燃烧器的选择 式 。 安悦 ， 张智 羽 内蒙古科技大学， 内蒙古 包头0 1 4 0 1 0 摘要 文章对 燃煤锅 炉改燃 高 炉煤 气的燃烧 器 的选择 进行 了比较 ， 得 出了配合改造 的不 同选择 方 关 键 词 煤 粉 锅 炉 ； 高 炉 煤 气 ； 燃 烧 器 改 造 中 图 分 类 号 TK2 2 3． 2 3 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 7 - - - - 6 9 2 1 2 0 0 8 1 2 O 0 8 4 - 2 钢铁 企业 是 能 源 消耗 非 常 大 的 企业 ， 在钢 铁 企 业 的生产 过程 中 ， 消 耗 大量 的煤炭 、 燃 油 和电力 等能 源 的 同时 ， 还产 生 了大量 的高 炉煤 气 。但是 ， 高炉 煤 气 中不可 燃烧 的惰 性气体 N2和 C O等 约 占 7 5 ％ ， 可燃 成分 C o和 H2 仅 为 2 5 ％左 右 ， 低 位发 热 值极 低 3 0 5 0～3 4 7 0 k J ／ Nr n 3 ， 相 当 于一 般 发 生 炉 煤 气 的 6 0％、 转 炉 煤 气 的 4 4％、 焦 炉 煤 气 的 1 7 ％ 、 天 然 气 的 9％、 液 化 石 油 气 的 3 ％。 由 于热 值 低 、 可 燃 范 围窄 、 燃 烧温度 低 ， 且 压 力 和燃 烧 不稳 定 ， 火 焰 易 产 生脉 动和脱 火 ， 长 期 以 来 ， x i i 炉 煤 气 的利 用 处 于 “ 食 之无 味弃 之 可惜 ” 的尴 尬境 地 。 我 国早 期 的 高 炉 煤 气 除 了在 高 炉 热 风炉 作 燃 料 ， 绝 大部分 白白地 烧 掉 了 ， 煤 气 放 散 率 达 4 0％～ 6 0 ％。全 国主要 钢铁 企业 放 散率 在 1 0％ 以上 ， 每年 的能耗损 失达数 十 亿元 。8 0年 代 以后 ， 人 们对 高 炉 煤气 有 了新 的认 识 ， 如开 始将 高炉 煤气 用于 与煤 、 焦 炉煤气 混烧 生产 蒸 汽 ， 与 焦 炉 煤 气 和转 炉 煤 气 混 合 用于轧 钢加热 炉 作 燃 料 等 ， 虽 然 大 部分 高 炉 煤 气得 到 了利 用 ， 但 并 未能取 得 突破性 进 展 。混 烧 ， 高炉煤 气会与 固体煤 粉 和 分 子链 较 长 的焦 炉 煤 气争 氧 ， 使 煤粉不 能很好 地 燃 尽 ， 焦 炉 煤 气直 到炉 顶 或 烟道 口 还在燃 烧 ， 这 种燃 烧方 式要 消耗 优质 燃料 成本 较高 ， 同时 还造成 了能 源 的 变相 浪 费。而 且 ， 随着 炼 铁 高 炉 的大型化 和近 几 年 国 内炼 铁形 势 发 展 ， 高 炉 煤 气 的产 生量成倍 增 加 ， 小 型掺 烧 高 炉 煤 气 锅炉 在 容 量 和 能源利用 等 方面 已远 不 能适 应 国 内钢 铁 工业 的发 展形势 。近年 来 ， 同时 国 内开 始 自主开 发 并 引进 国 外全烧 高炉煤 气 发 电技术 ， 如 首 钢 的全 烧 高 炉煤 气 5 0 MW 发 电机 组 于 1 9 9 3年 建 设 、 1 9 9 6年 底 建 成 投 产 宝 钢 1 4 5 MW 全 烧高 炉煤 气 发 电机 组 于 1 9 9 7年 1 1月底 建成 投产 当时是 世 界上 规模 最 大 和最 先 进 的高炉煤气 发 电技 术 ； 同时 由于 国家对 于节能减 排 技术 的大力 支持 ， 而且 对 于污 染 物 的排 放标 准 制 定 更 为严格 ， 所 以有 多家 钢铁 企 业 进 行 了燃煤 锅 炉 改 烧 高炉煤气 的 改造 ， 如 包 钢热 电厂 4号锅 炉改烧 高 炉煤 气 、 湘 钢 热 电 厂 7 5 t ／ h煤 粉 锅 炉 改 烧 高炉 煤 气 的改 造 。至 此 ， 高炉煤 气 的有 效 、 高 效利 用取得 了突 破 性 的进 展 。 收稿 日期 2 0 0 8 0 1 1 9 8 4 在燃 煤 锅炉 改 烧 高炉 煤气 的改造 过 程 中 ， 由于 锅 炉燃料 由固体 的煤 变 成 了气 体 的高炉 煤 气 ， 热 值 大 幅减 小 ， 且 气体 中 CC h， N2含量 大 ， 不参 与 产生 热 量 ， 也 不 能助燃 ， 反 而 吸 收大 量 的热 量 ， 所 以大 量 的 热量 转移 到烟 气 中 ， 从 而 使得 燃 高 炉 煤 气产 生 的烟 气量远 大 于燃煤 时 产 生 的烟 气 量 ； 一般 气 体 的层 流 火 焰 传播 速 度 约为 0 ． 3 ～0． 8 m／ s ， 而 高 炉煤 气 的火 焰 传播 速度 较低 ， 火焰稳 定范 围狭 窄 ， 且其 理论 燃烧 温 度低 ， 约 1 1 4 9 ℃ ， 点 火困难 ， 如果进 入锅 炉 的高炉 煤 气不 能被迅 速点 燃 ， 将 有可 能引起 锅炉爆 炸 ， 非常 危 险 。因此 ， 在改 造过程 中 ， 一方 面 为 了保 证锅 炉的 出力 ， 另 一方 面保 证燃烧 的稳定 。除 炉膛 、 受热 面改 造 的计算及 选择 之外 ， 燃 烧 器 的选 择 与 改造 也 是 一 个 很 重 要 的部 分 。 而 我 国 目前 常用 的燃 烧 器 改 造 技 术 有 以下 几 种 1 采 用带预 燃烧 室 的钝 体燃 烧器 高 炉煤 气燃烧 器改 用带预 燃室 的开缝 钝体 燃烧 器 ， 以使低 热 值 的 高 炉 煤 气 快 速 稳 定 着 火 、 高 效 燃 烧 ， 煤 气燃 烧器 采 用 了 比原 设 计假 想 切 圆 大得 多 的 切 圆布 置 。大 切 圆布置 可进 一步 强化 烟气 对水 冷壁 管 的直接 冲刷 ， 增 加 水 冷壁 的对 流 吸热 量 。采 用 这 种 方式 有湘 钢热 电厂改 造 的 7 5 t ／ h锅炉 。 2采 用绝 热式 炉膛 。 配合旋 流燃烧 器前 后墙 布置 本 技术 采用 无锡锅 炉厂首 创 的全 国最 大型绝热 室 炉膛 ， 旋 流式 燃 烧器 前 后墙 布 置。 在改 造 的过程 中为 保证 高炉 煤 气 能够 稳 定燃 烧 ， 在原 冷 灰 斗 的位 置增 加 了 蓄热 稳 燃 室 采 用 耐 火 材 料 ， 不 铺 设 水 冷 壁 ， 减 少 了原 炉膛 的蒸 发受热 面 。同时 为 了使 每个 燃烧 器 的高炉 煤气 压力 一致 ， 在条 件具备 的基础 上 ， 在 燃烧 器上 加装 自动调节 阀或在 煤气 管道上 加装 调 节阀 。采 用 这 种 方 式 有包 钢 热 电 厂 改 造 的 1 3 0 t ／ h 中温 中压锅 炉 。 3炉 膛稳 燃柱 技术 这 种 改造 技 术 通过 把 原锅 炉 的冷灰 斗 去掉 ， 水 冷 壁拉直 的方法 大大增 加 了炉 膛受 热面 积 。为使 高 炉煤 气 在炉膛 内能够 稳 定 燃烧 ， 在 炉膛 中央 砌 一 座 类 似烟 囱形状 ， 高铝耐火 砖材 料构 成 的稳燃柱 ， 燃 烧 维普资讯 安悦， 等 燃煤锅炉改燃高炉煤气时燃烧器的选择 2 0 0 8年第 1 2期 器布 置为 四角 切 圆燃 烧 ， 并 用耐 火 材 料 在水 冷 壁 上 敷上卫 燃带 。在点 火 时要 慢 慢 地 吸 热 ， 使 稳 燃 柱 温 度升高 。要 求在 运 行 时 ， 其 温 度达 到 1 0 0 0 ℃ 以上 。 稳燃柱 的存 在 提 高 了燃 烧 器 区域 的 温度 场 的水 平 ， 使 煤气 燃烧 速 度更快 、 更 完全 ， 在 较小 的 区域 内放 出 的热量 更 多 ， 温 度也 进 一步 升高 ， 直到平 衡在 高温 度 场下 。同时水 冷 壁 吸 收 的热量 更 多 ， 火 焰 的 假 想 切 圆与蓄 热稳燃 装 置 相 切 ， 没 燃 尽 的煤 气 掠 过 稳 燃 装 置 I- 表 面 ， 高 温 进 一 步 加 热 了煤 气 使 之 燃 烧 干 净 。 另外大 切 圆燃 烧增 加 了水 冷壁 的 吸热量 。采用 这种 方 式有 包钢 改造 的 2 2 0 t ] h高 温高压 锅炉 。 4无 焰 燃 烧 器 为 了进 一步缩 小 燃烧设 备 的体 积和增 大炉 膛 的 容 积热负 荷 ， 同时考 虑 操作 方 便 及 燃烧 器 数 目不 能 过 多这两 个 因素 ， 开发 了预 混型无 焰燃 烧器 ， 就 是在 一 般 的预混 可燃 气 流 的预混 型燃烧 器 的 出 口处加 装 一 段 容积 热负 荷很 大 的多孔 耐火填 料层 。预 混气 体 在填料层 的孔 隙 中穿 过 时 ， 被 分 成很 多 股 并 发 生燃 烧 ， 使 得耐火 材料 保 持 高温 ， 而能可 靠 的将 预混 气 体 快速点 着 ， 用这 种燃 烧器是 时 ， 在填料 层外 基本 上看 不 到火焰 ， 或 只能 看 到 不 长 的火 苗 ， 因此 成 为 “ 无 焰 燃烧 器 ” 采用 此种 燃 烧 器 可 以使 得 燃 烧 高 炉煤 气 时 上 接第 8 3页 的修 理 、 柴 油 机 零 部 件 的 清 洁 度 、 负载 以及润 滑方 面综 合考 虑 。 3建 议 及 预 防措 施 3． 1对 于机 油稀 释 应 采 取 的 措 施 定期 化 验机 油 ， 对 于不 合格 的须进 行更 换 ； 定期 检查 喷油 器 的雾 化 质量 ， 对 不 符 合 要 求 的 喷油 器 进 行更换 ； 尽 量缩 小 同一 台柴 油 机 上 各缸 喷 油 泵 小 供 油量 时 的油 量差 值 ； 对 磨 损 过 大 或 拉 伤严 重 的气 缸 套进行 更换 ； 检 查喷 油器 、 喷 油泵 的 回油 管和 接头处 是 否 泄 漏 。 3． 2对 于机 油 波 动 应 采 取 的措 施 检 查油底 壳 的机 油油 位 ， 如 油位过 低 ， 应 及 时补 充机 油 。利用 小辅 修检 查 主机油 泵齿轮 状 态不 良予 以更 换 。 3 ． 3对 于 启 、 停 机 的 机 油 润 滑 应 采 取 的措 施 3． 3 ． 1 机 车入 库停 机时 ， 打油 时 间不低 于 2 mi n 。 3． 3． 2机车 启机 时 ， 泵油 时 间应 在 l mi n以上 ， 保证 足 够 的 润 滑 。 3 ． 3． 3 柴 油机 运转 时 ， 一定 要观察 其机 油 总管末 端 压 力 是 否 在 要 求 的 范 围 之 内 ， 对 机 车 的 机 油 定 期 化 验 其粘 度指 标 ， 不合格 时应 及 时更换 。 3． 3 ． 4机 车 在运 用 中 ， 发 生 柴 油机 突 然 停机 时 ， 必 须立 即开启 机油泵 。 3 ． 4对 于清 洁度 不 良应采取 的措 施 柴油机 的各零 部件 和机 车机 油管路 在组 装之 前 一 定要 清洗 干净 ， 对 经 过 磷 化 的机 油 管 子在 组 装过 程 中如有烘 烤 ， 则应 将管 子拆 下 ， 将其 内部清理 干 净 再装 上 。 的火焰 长度 缩短 ， 同 时可 以在 预 混 管 的 出 口处加 装 冷却 水套 ， 使得 钢 管的 温度保 持在 较低 的值 ， 同时可 以减 少 回火 的发生 。 由此 可 以看 出 ， 在 进 行燃 煤 锅 炉 改烧 高 炉煤 气 的改 造过 程 中 ， 燃 烧 器 的选 择 可 以是 多种 多 样 的 。 而在 实 际 中具 体 采 用 哪 一种 方 式 ， 要 考 虑包 括 燃烧 器 与受 热面 的配合 ， 原 有炉 型 的限制 等诸多 因素后 ， 并对 锅炉 及 改造后 的炉型进 行 热力校 核计算 后再作 出选 择 ， 有 条 件 的通 过 数值 模 拟 计 算 对 改造 后 的 流 场进 行分 析 ， 对 改造 设计 更有 帮 助 。 [ 1 ] [ 2] [ 3 ] [ 4 ] [ 参 考文 献 】 陈冬林 ， 鄢 晓忠 ， 符 慧林 ， 等． 湘钢 热 电厂 7 5 t ／ h 煤粉 锅 炉改 烧煤 气 时 的受 热 面调 整 与燃 烧器 改造 [ J ] ． 发 电设备 ， 2 0 0 2 ， 1 1 8 ～2 6 ． 韩 素坤 ． 包 钢 热 电厂 4锅 炉 改烧煤 气 的设 计 与实践 [ J ] ． 包 钢科技 ， 2 0 0 5 ， 2 3 5 ～3 7 ． 吴小 原 ． 2 2 0 t ] h煤粉 锅 炉 改造 为纯 烧高 炉煤 气 的技 术措施 [ J ] ． 冶金 动力 ， 2 0 0 4 ， 6 1 ～3 ， 8 ． 冯 俊 凯 ， 沈 幼庭 ， 杨瑞 昌． 锅 炉原 理及 计算 第 3版 [ M] ． 北 京 科 学 出版 社 ， 2 0 0 3 ， 组 装后 的机 油 冲洗 试 验 占用 的机 油箱 内的机油 应定 期 或根据 冲 洗 和试 验 的柴 油 机数 量 进行 更 换 ； 对机 车 的机油应 定 期化验 其 杂质 的成分 和含量 。 3 ． 5 对 于组 装过 程 中紧余 量不足 、 润 滑 间隙等 问题 应 采 取 的措 施 3． 5． 1 使 用铁 道部定 点 厂生产 的轴 瓦 ， 禁 止不 同厂 家 的轴 瓦混 装 。 3． 5 ． 2在装 机前 ， 无论 是新 轴 瓦还是使 用过 的 旧轴 瓦 ， 均 必须 检 测轴 瓦 的紧 余 量 ， 不 合 要 求 的禁 止 使 用 。 3． 5． 3严 格保 证 瓦 座 和 曲轴 的 检 修 或 制造 质 量 。 瓦座 和瓦 的接触 面 积要保 证在 8 0％以上 ， 并且 均匀 接 触 。曲轴 主轴 颈 的跳 动量 一定 要控制 在合理 的范 围 内 。 3． 5． 4保证 轴 瓦的间 隙 。瓦与轴 的间 隙要合适 ， 间 隙过 小 ， 瓦 于轴 之 间 建 立 不 起 足 够 的油 膜 ； 间 隙过 大 ， 则 机油 易从 间隙 中泄漏 ， 离 进油 口远 的轴 瓦处达 不 到 要 求 。 3． 6对轴 瓦 工作 负荷 过 高应采取 的措 施 应 避免 轴 瓦过载 ， 定 期 检 测喷 油 器 和喷 油泵 的 工 作状态 ， 防 止某个 缸过 载。 停机时 间在 1 2小 时以 上 时 ， 启 机 前 要 甩 车 ， 检 查 示 功 阀 是 否 有 油 或 水 喷 出 。如有 ， 应检 查 出具 体原 因 。 4效 果 通过 制 定措施 ， 加 强实施 环节 ， 在检修 现场作业 和运 用保 养作业 过 程 中逐 点 控 制 ， 2 0 0 7年 下半 年 以 来没 有发 生一 次柴 油机碾 瓦事故 。柴 油机碾 瓦故 障 得到 了有 效控制 ， 确保 机车 质量 的提高 。 8 5 维普资讯