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35th鍋爐全燃轉爐煤氣的實踐

文檔作者：王宏軍文檔來源：宣化鋼鐵集團有限責任公司動力廠		點擊數：	更新時間： 2021年03月13日
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48
冶 金 動 力
METAIj IR GICAL PI WER
2010年第1期
總第137期
35 t／h鍋爐全燃轉爐煤氣的實踐
王宏軍
(宣化鋼鐵集團有限責任公司動力廠，河北張家口075100)
【摘要】回收利用轉爐煤氣，能夠提高經濟效益，減輕環(huán)境污染，其中轉爐煤氣在冶金動力系統(tǒng)原有煤粉
鍋爐中的應用，可成為冶金企業(yè)熱能動力舊系統(tǒng)節(jié)能改造的一條途徑。
【關鍵詞】摻燒；轉爐煤氣；改造
【中圖分類號】TK229 【文獻標識碼】B 【文章編號】1006—6764(2010)01—0048—03
The Practice of A11 Combunstion Converter Gas in a 35 t／h Boiler
WANG Hong-jun
(Powerplant，Xuanhuairon&amp;amp;steel Co．，Zhan~iokou,Hebei,0751oo,China J
【Abstract]Recovery and utilization of the converter gas may increase economic benefit and reduce
environmental pollution．The converter gas is used in a original pulverized-coal fired boiler of the
metallurgical power system，which provides a way for energy saving transformation of the old thermal
energy and power in the iron an d steel enterprises．
【Key words]mixing combustion，converter gas，practice
1 概況
轉爐煤氣的主要可燃成分CO的含量較高，體
積百分數為45％ 65％，標態(tài)下低位熱值為6270～
7230 kJ，ms，是一種理想的冶金工業(yè)爐窯燃料。據資
料介紹，煉1t鋼若能回收60 m 以上的轉爐煤氣用
于鍋爐，產生的蒸汽基本可以滿足冶煉1 t鋼所需
氧氣消耗的熱量及轉爐輔助設備所需能量【l】。自
2003年始，隨著公司煉鋼產能的增大，轉爐煤氣回
收量進一步增加，由于公司沒有煤氣摻混站，而且
轉爐煤氣用戶有限，使得轉爐煤氣大量放散。宣鋼
動力廠8 、9 高爐鼓風機站5臺中壓鍋爐是公司東
區(qū)高爐煤氣最大的調節(jié)用戶，夏季高爐煤氣富裕，
鍋爐全部燃用高爐煤氣；而冬季高爐煤氣緊張，鍋
爐煤氣使用受限且由于熱力負荷需要，75 t／h和35
t／}l鍋爐還得燃煤。因此，考慮在動力廠鍋爐系統(tǒng)摻
燒轉爐煤氣。其中35 t／h鍋爐是動力廠高爐煤氣使
用調節(jié)的第一用戶，故決定對其實施摻燒轉爐煤氣
改造，使其成為全燃煤氣鍋爐，以達到減少轉爐煤
氣放散、緩解冬季高爐煤氣平衡緊張，同時為其它
高爐煤氣和煤粉混燒鍋爐提供改造經驗的目的。
2 燃料燃燒計算
燃燒計算時，未考慮煤氣含濕量，即標態(tài)下煤
氣的含濕量 =0。
2．1 轉爐煤氣燃燒計算
(1)轉爐煤氣的成分及發(fā)熱值，見表1示。
表1 轉爐煤氣成分及熱值
成分 熱值
C0，％
COd％
H2／％
N ％
0 ％
Qnet，v，atl(kJ／m~)
55．8
24．7
1-4
16．9
1．2
669O
(2)燃轉爐煤氣理論煙氣量計算，見表2示。
表2 燃轉爐煤氣理論煙氣量 m3，m。
2010年第1期
總第137期
冶 金 動 力
METALLURGICAL POWER 49
2-2 高爐煤氣燃燒計算
(1)高爐煤氣的成分及發(fā)熱值，見表3示。
(2)燃煤氣理論煙氣量計算，見表4示。
2．3 對鍋爐蒸汽參數的影響
鍋爐燃料由高爐煤氣變?yōu)檗D爐煤氣，鍋爐的煙
氣溫度和煙氣量亦會發(fā)生變化。轉爐煤氣熱值相對
高爐煤氣較高，故鍋爐燃料由高爐煤氣變?yōu)檗D爐煤
氣時，爐膛溫度提高，爐膛輻射換熱增強，爐膛水冷
壁吸熱量提高。
對于中壓鍋爐，過熱器是以對流換熱為主的受
熱面，計算煙溫為500 700~(2時，煙氣側輻射換熱
系數只是對流換熱系數的1／5t2]。因此，影響蒸汽溫度
的主要因素是煙氣量。
表4 燃高爐煤氣理論煙氣量 m3／m
由以上計算可以看出，在標態(tài)下，1 m 轉爐煤氣
完全燃燒所需空氣量為1 ms高爐煤氣完全燃燒所
需空氣量2倍左右；但是產生的煙氣量約為1．3倍
左右?？紤]兩者熱值的差異，假設在鍋爐相同負荷、
燃用兩種煤氣熱效率相同的情況下，轉爐煤氣燃燒
后每放出單位熱量所產生的煙氣量約為高爐煤氣
每放出單位熱量所產生的煙氣量的70％。由于高爐
煤氣、轉爐煤氣的成分是在一定范圍內變化的，所
以計算結果可能與實際有所出人。因此，鍋爐燃料
由轉爐煤氣替換高爐煤氣時，鍋爐蒸發(fā)量應該有所
增大，而過熱蒸汽溫度調節(jié)用減溫水量將減小。
3 煤氣置換對燃燒器熱負荷的影響
受鍋爐燃燒器區(qū)域空間限制，增加轉爐煤氣燃
燒器只數及其單只熱功率受限，故希望通過在室外
高爐煤氣總管和轉爐煤氣總管之間安裝連通閥，使
原有的高爐煤氣燃燒器也能夠燃燒轉爐煤氣，以增
大轉爐煤氣的使用量。
在燃氣工程中，當使用的燃氣品種改變時，希
望燃燒器不加調整而仍能保持正常工作，就需要對
新的替代燃氣的特性提出要求，衡量兩種燃氣是否
有互換性的參數為華白數w(Wobbe)。工程上常用
的是實用華白數Ws，它是在固定噴口上，燃氣的低
位熱值Q～ 與標態(tài)下密度P。平方根的比值，其實
質是一個熱負荷的指標。表明了燃燒器的熱負荷在
一定的供氣壓力下，取決于燃氣噴口流出的燃氣量
和它的低位熱值。煤氣的熱量采用的是經驗值，經
計算，高爐煤氣的實用華白數是2805，轉爐煤氣的
實用華白數是5867。轉爐煤氣的華白數比高爐煤氣
大，則原高爐煤氣燃燒器在燃用轉爐煤氣時，燃燒
器熱負荷將增大；而新設計的轉爐煤氣燃燒器在燃
用高爐煤氣時，熱負荷將減小。
4 改造方案
鍋爐改燒轉爐煤氣后，鍋爐燃料組成發(fā)生了根
本變化，本應該對鍋爐進行熱力校核計算并對受熱
面進行相應調整，但是本著節(jié)約改造費用、縮短工
期的原則，我們確立了不改變鍋爐本體受熱面布
置、僅改變鍋爐燃燒器布置方式的原則。即鍋爐改
造后，可以實現在全燃轉爐煤氣、全燃高爐煤氣、轉
爐煤氣和高爐煤氣混燒三種工況下運行，且鍋爐出
力不低于25 t／l1。方案如下：
(1)自煉鋼轉爐煤氣柜至鍋爐房架設一條
720 X 8轉爐煤氣管道，最大流量為15000 mS／h，并
提高轉爐煤氣管網壓力，保證煤氣在鍋爐噴嘴前壓
力不低于4．5 kPa。
(2)受鍋爐燃燒器區(qū)域空間限制，僅在四角水冷
壁8700 mm標高處新增四只轉爐煤氣燃燒器，燃燒
器選用著火性能穩(wěn)定、阻力水平較低，負荷調節(jié)性
能良好的雙旋流式煤氣燃燒器，其設計燃燒器單只
值 ～值～ ¨ 5
姍
分及成氣熱煤竺一 一
私一 鼢一～ 一一 岍岍一 一
50
冶 金 動 力
METALLURGlCAL POWER
2010年第1期
總第137期
出力為2500 m3／h，對鍋爐燃燒區(qū)域四角水冷壁管
26根重新彎制，爐膛截面及管間距不變，并在高爐
煤氣和轉爐煤氣燃燒器區(qū)域敷設衛(wèi)燃帶。
(3)保留原四角高爐煤氣燃燒器及室內高爐煤
氣支管。
(4)焦爐煤氣燃燒器布置在高爐煤氣和轉爐煤
氣燃燒器之間，利于點火、穩(wěn)燃。
f5)鍋爐室外轉爐煤氣總管和原高爐煤氣總管
之間鋪設聯通管，并由電動閥控制切換，實現高爐
煤氣燃燒器和轉爐煤氣燃燒器的共用，即根據轉爐
煤氣和高爐煤氣壓力情況，這8只煤氣燃燒器既可
以同時全燃轉爐煤氣或高爐煤氣，又可以實現轉爐
煤氣和高爐煤氣分層燃燒。
(6)轉爐煤氣和高爐煤氣支管及其相應熱風支
管均裝設調節(jié)閥，利于燃燒調節(jié)。
f7)運行調節(jié)中，使下層煤氣燃燒器負荷大于上
層燃燒器負荷。
f81送風機和引風機不變。
(9)修訂并完善鍋爐運行維護和操作規(guī)程以及
煤氣使用相關制度，以有效保證轉爐煤氣安全、穩(wěn)
定地摻燒。
5 運行效果
在轉爐煤氣供應正常條件下，35 tm鍋爐在全
燃轉爐煤氣工況下穩(wěn)定運行，改造達到了減少轉爐
煤氣放散、不燒煤的目的，取得了較好的經濟效益
和環(huán)保效果，年可節(jié)標煤約4600 t。鍋爐在三種全燃
氣工況下運行出力如下：(1)全燃轉爐煤氣時，鍋爐
最大出力可以達到33 t／h。(2)全燃高爐煤氣時，鍋爐
最大出力可以達到26 t／}l。(3)高爐煤氣和轉爐煤氣
混燒時，鍋爐最大出力可以達到28 t／h。
鍋爐在全燃轉爐煤氣時，排煙溫度為180 oC左
右；但在全燃高爐煤氣時，排煙溫度較高，約為195
左右，且送風機和引風機完全能夠滿足鍋爐三種
全燃氣工況下的運行要求。
目前，鑒于公司煉鋼產能的進一步擴大，轉爐
煤氣回收量進一步增加，此改造方案將用于動力廠
兩臺75t／I1高爐煤氣和煤粉混燒鍋爐，通過改造，其
使其成為高爐煤氣和轉爐煤氣混燒的全燃氣鍋爐，
以實現動力廠熱能動力舊系統(tǒng)最大限度地提高鍋
爐在全燃煤氣工況下的出力，提高公司轉爐煤氣噸
鋼回收率的最終目的。
【參考文獻】
【1】趙欽新，惠世恩．燃油燃氣鍋爐【M】．西安：西安交通大學出版社，
2000．6
[2】陳立勛，曹子棟．鍋爐本體布置及計算[M】．西安：西安交通大學出
版社．1990．10
收稿日期：2009—08—29
作者簡介：王宏軍(1969一)。男，機械工程碩士，高級工程師，現從
事于鍋爐設備運行管理工作。
(上接第47頁) 橫截面積有了大幅度的減小，在
同樣的生產條件下，因渦流振動對碟閥的沖擊力也
相應的大幅度降低。改進進汽平衡，減小閥碟上下
壓差，由于閥碟上下壓差存在產生的浮力和閥碟自
身重力基本平衡，致使閥碟處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需改
變其壓差，將進汽平衡孔由原來的6個增加到8個，
盡量使閥碟處于一個較為穩(wěn)定的狀態(tài)。
3．2．3 加強閥桿、撥叉強度。原先采用的上下連接
桿結構由連接套連接，經運行觀察發(fā)現此處經常磨
損加速損壞，更改為一根閥桿通過球形調節(jié)墊片直
接連接到油動機執(zhí)行結構上，避免了一處薄弱點。
防轉撥叉經常疲勞斷裂，撥叉周向寬度由原來的
100 Into增加到120 mm，軸向長度由原來的100 mm
縮短為90 mm，減小對根部沖擊，同時增加寬度加
強抗沖擊性能，并對根部應力集中適當處理。
4 經濟效益分析
通過實施汽輪機高調門優(yōu)化改造，成功解決了
制約正常發(fā)電生產的瓶頸，大幅度提高發(fā)電量，以
現單臺汽輪機平均負荷32 MW計，改造前單臺汽輪
機高調門每70天檢修一次，檢修工期60 h計，單臺
汽輪機每年多發(fā)電：
32MW ×60 h X 365天／70天=10011000 k·Wh
以用電價格0．3元／I(·Wh計，單臺汽輪機年多
創(chuàng)經濟效益：
10011000×0．3元／k·Wh=300萬元
5 實施效果
通過一年多來的實際運行，汽輪機組高調門經
改造后運行穩(wěn)定，改造后的汽輪機機組未出現高調
門閥桿斷裂故障，優(yōu)化改造效果顯著，事實證明改
造方案合理，為類似的汽輪機高調門故障問題解決
提供了可行性方案。
收稿日期：2009—09—02
作者簡介：李登峰(1981一)，男，2005年畢業(yè)于青島理工大學機械
工程系，大學本科，助理工程師，現從事動力設備技術管理工作。

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