摘要： 介紹了一種加熱爐燃燒系統(tǒng)CO減排技術(shù),該新技術(shù)對于高爐煤氣雙蓄熱式加熱爐具有CO回收和降低排放的意義,降低了加熱爐能耗,減少了環(huán)境污染,增加了環(huán)保效益.

對于高爐煤氣雙蓄熱加熱爐.從控制角度看.無論是集中換向控制還是分散換向控制.均存在換向閥至燒嘴噴口之前的煤氣在排煙的過程被煙氣帶走.這樣既浪費了能源又造成環(huán)境污染.針對此問題.相關(guān)設(shè)計院、熱工專家研發(fā)出加熱爐燃燒系統(tǒng)CO減排技術(shù).該技術(shù)在節(jié)能減排方面有顯著效果。

1項目介紹

以唐山某鋼廠加熱爐項目為例.加熱爐設(shè)4個供熱段.爐溫自動控制.通過設(shè)定各部分加熱的溫度值，控制各段燃料量的輸入.保證出鋼溫度及溫度的均勻性。該加熱爐一加、二加、三加采用分段分側(cè)半分散控制.均熱段采用全分散控制。換向閥門全部為氣動，以潔凈的壓縮空氣作為動力源。

全爐共24臺煤氣小型雙執(zhí)行器三通換向閥和24臺空氣小型雙執(zhí)行器三通換向閥。正常工作時換向周期40-60 s左右.以時間為控制參數(shù)。

2存在的問題

該加熱爐采用高爐煤氣雙蓄熱式燃燒.分段分側(cè)控制方式.每個供熱段的左右兩側(cè)交替燃燒和排煙，采用三通換向閥進(jìn)行換向，約60s換向一次。

每個三通換向閥之間的煤氣、煙氣管道是相互獨立的.但是三通閥到燒嘴之間的管道(包括燒嘴本體)則是煤氣和煙氣共同使用的。在正常生產(chǎn)時.燃燒側(cè)的燒嘴將會由燃燒狀態(tài)切換到排煙狀態(tài).即三通換向閥將會由進(jìn)煤氣狀態(tài)切換到排煙氣狀態(tài).換向后公共管道內(nèi)的高爐煤氣將會被抽到排煙管道中f圖1中云線區(qū)域管道)，導(dǎo)致煤氣浪費以及排放污染。

而且由于換向閥每60 s將換向一次.加熱爐的四個控制段將會周而復(fù)始不停地排放公共管道中的煤氣。這將造成每天1 440次的煤氣直接排放.每年(按330 d)47.52萬次的煤氣直接排放，既造成了煤氣的嚴(yán)重浪費，也造成了大氣的污染。

煤氣浪費量計算值見表1。

對此數(shù)據(jù)分析：

(1)煤氣的直接排放，造成能源的嚴(yán)重浪費，增加了生產(chǎn)成本：

(2)排放物污染大氣環(huán)境：

(3)加熱爐排放煙氣周圍可能存在公共及生活區(qū)域，存在安全隱患。

3 CO減排技術(shù)應(yīng)用

(1)為了解決上述所說的加熱爐公共管道煤氣排放浪費及污染的問題.就需要避免換向時煤氣直接被抽到煤煙管道中直接排放。

(2)為了解決燃燒向排煙切換時.三通閥后管道內(nèi)的煤氣則被抽到煙氣管道內(nèi)。在三通閥換向(即三通閥的煤氣閥板切斷)后.采用一種中介氣體將三通閥和燒嘴之間的公共管道內(nèi)的煤氣吹到爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，這樣再換向時.公共管道內(nèi)存在的就是這種中介氣體。然后換向閥的煤煙閥板打開.進(jìn)行正常的排煙工作。這樣就不會有煤氣被吸入到煙氣管道內(nèi)了，避免了煤氣浪費以及排放污染。

(3)中介氣體必須采用不與煤氣發(fā)生反應(yīng)的氣體，為考慮成本因素，選擇煤煙煙氣作為吹掃氣體。

4安全聯(lián)鎖問題

主要安全問題是高爐煤氣防爆.因此安全防護(hù)系統(tǒng)是關(guān)鍵。

高爐煤氣的成分大致為二氧化碳6%。12%、一氧化碳23%。27%、氫氣1%～4%、氮氣55%。60%、烴類0.2%。0.5%及少量的二氧化硫。高爐煤氣的著火溫度是650。700℃.爆炸極限是46%。68%.因此必須確保爐膛內(nèi)的溫度高于700℃.高爐煤氣的使用才處于安全狀態(tài)。

安全措施：

(1)保險起見，當(dāng)各段爐溫超過750℃時，煤氣反吹才允許投用：一旦各段爐膛溫度低于750℃，該段煤氣反吹停止運(yùn)行。

(2)排煙溫度高于200℃時，該段煤氣停止反吹。

(3)在煙氣反吹風(fēng)機(jī)前增加一路氮氣吹掃管路.在各支管末端閥門前增加放散管路.便于在該系統(tǒng)啟用前或者停用后對該段管路進(jìn)行吹掃。

(4)煙氣風(fēng)機(jī)人口前設(shè)置調(diào)節(jié)切斷閥.當(dāng)爐區(qū)停電時保證反吹系統(tǒng)與原系統(tǒng)能有效切斷。

(5)所有電動閥門、氣動閥門、風(fēng)機(jī)電機(jī)等全部為防爆型.確保在煤氣區(qū)域機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行。

5技術(shù)改造特點淺析

該技術(shù)應(yīng)考慮盡量減少對原加熱爐燃燒系統(tǒng)的影響。包括產(chǎn)量、爐壓、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行、換向時間等因素，從以下幾方面進(jìn)行考慮：

(1)全部切斷用閥門采用直行程兩通換向閥，其優(yōu)點在于：①相對于大口徑快切閥，直行程換向閥的換向時間足夠短：②相對于三通換向閥，其離所吹掃的管道足夠近。減少對該側(cè)燃燒系統(tǒng)的干擾。

(2)反吹管道及反吹三通閥的管徑選取要適當(dāng)加大.一要考慮現(xiàn)有的空間布置，二要考慮反吹時間.在替換煤氣的過程中，盡量接近原有的煤氣流量，模擬原有的燃燒狀況，減少對生產(chǎn)的影響。

(3)設(shè)置煙氣溫度及爐內(nèi)溫度聯(lián)鎖，確保反吹系統(tǒng)安全使用。

(4)煙氣反吹主管帶快切功能.在系統(tǒng)故障或者停用時.能起到切斷作用，確保安全。

(5)反吹煙氣排放口設(shè)置在煤煙引風(fēng)機(jī)后，減少煤煙引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷波動.充分考慮現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行.不對現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)造成干擾、引起喘振。

(6)在燃燒負(fù)荷變化時，可以根據(jù)實際狀況調(diào)節(jié)反吹系統(tǒng)煙氣量.模擬反吹前的燃燒狀態(tài).減少對生產(chǎn)的影響。

(7)重新優(yōu)化原燃燒系統(tǒng)換向程序，反吹系統(tǒng)序退出時，原燃燒系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)。

6應(yīng)用效果

技術(shù)改造前高爐煤氣蓄熱式加熱爐煤煙排放中CO含量約2.5×10-2-3×10-2，甚至更高。技術(shù)改造后.加熱爐正常運(yùn)行時煤煙排放中C0含量約2.5×10-3-3×10-3。大幅降低了CO排放量.又使煤氣得到有效回收，減少了環(huán)境污染，節(jié)省了運(yùn)營成本，為企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

7 結(jié)論

高爐煤氣雙蓄熱加熱爐燃燒CO減排技術(shù)既帶來了經(jīng)濟(jì)效益，又兼具環(huán)保效益，因此具有很大的技術(shù)推廣前景。建議在有條件的鋼鐵企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。