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煤粉-煤氣兩用鍋爐改造的應(yīng)用和分析

文檔作者：要建軍楊華峰文檔來源：太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司規(guī)劃發(fā)展部		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月13日
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冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUsTRY
Vo1．3l No．4
July．2012
煤粉一煤氣兩用鍋爐改造的應(yīng)用和分析
要建軍楊華峰
(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司規(guī)劃發(fā)展部)
摘要介紹了太鋼煤粉鍋爐改造為煤粉、煤氣兩用鍋爐的情況，并對運行及改造效果進(jìn)行
總結(jié)，分析說明了該改造方案的優(yōu)缺點。
關(guān)鍵詞煤粉煤氣鍋爐改造
Application and analysis of pulverized coal——gas dual—-purpose boiler
Yao Jianjun Yang Huafeng
(Taiyuan Iron and Steel(Group)Co．，Ltd．)
Abstract Pulverized coal boiler of TISCO WaS transformed into pulverized coal—gaS boiler．The operation
and efect of reconstruction were summarized ，and the advantages and disadvantages of the
modified program Were analyzed．
Keywords pulverized coal gas boiler transform ation
太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司能源動力總廠8
號鍋爐原為中溫中壓燃煤鍋爐，由于公司高爐煤
氣有富裕，為多使用高爐煤氣，同時又能在高爐
休風(fēng)時滿足生產(chǎn)需要，將8號鍋爐改造為燃煤一
燃?xì)鈨捎缅仩t。在改造過程中，受熱面基本不
動，增加高、焦?fàn)t煤氣燃燒系統(tǒng)，增加專用點火
裝置，增設(shè)煤氣快切閥及相關(guān)安全連鎖，使鍋爐
能夠在分別使用煤氣(高爐煤氣+焦?fàn)t煤氣)
和煤粉兩種燃料的情況下，滿足鍋爐各項安全指
標(biāo)，生產(chǎn)合格的產(chǎn)品——445±5~C，3．82MPa的
主蒸汽，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
1 改造方案
該鍋爐原為武漢鍋爐廠產(chǎn)的中溫中壓煤粉鍋
爐，單鍋筒、1r型布置、四角噴燃，設(shè)計煤種為
西山貧煤?，F(xiàn)將該鍋爐改造為燃煤一燃煤氣的雙
燃料鍋爐。為能夠在沒有煤氣的情況下繼續(xù)使用
煤粉作為燃料，原煤粉燃燒系統(tǒng)不作改動，鍋爐
收稿日期：20l2—02—29
要建軍(1974一 )，工程師；030003 山西省太原市。
所有受熱面也不作改動(水冷壁讓管處做局部
改動)，送、引風(fēng)機(jī)使用原有風(fēng)機(jī)，增加煤氣燃
燒器及外部煤氣管道等附屬設(shè)施。純燒煤粉時，
原鍋爐各設(shè)計參數(shù)不變，在燃燒高爐及焦?fàn)t煤氣
時，蒸發(fā)量及燃料消耗量如下：
(1)主燒高爐煤氣(65～80km ／h)，用焦
爐煤氣點火及穩(wěn)燃(煤氣量3000—5000m ／h，
蒸發(fā)量最大80t／h)。
(2)純燒焦?fàn)t煤氣，最大可燒焦?fàn)t煤氣量
(設(shè)計值)約10000m3／h，蒸發(fā)量50—60t／h。
(3)高爐和焦?fàn)t煤氣按一定比例混燒(高
爐煤氣70％ +焦?fàn)t煤氣30％)。
燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t有過工程改造實
例，但是把燃煤鍋爐改造為燃煤一燃?xì)鈨捎缅仩t
尚屬首次。在改造過程中，要考慮和克服以下問
題：
首先，要保證鍋爐的給水加熱、蒸發(fā)、飽和
蒸汽加熱為過熱蒸汽，且各個受熱面的熱量需要
合理分配。經(jīng)過計算，在煤粉燃燒系統(tǒng)不作改
動，鍋爐各受熱面不作改動的情況下，在設(shè)計工
況范圍內(nèi)使用高爐、焦?fàn)t煤氣可滿足鍋爐各部位
VoL 3l No．4
July．2012
冶 金能源
ENERGY FOR M|ETAI』UJRGICAL INDU Y 45
的熱負(fù)荷要求。
其次，鍋爐水循環(huán)的安全性。作為自然循環(huán)
鍋爐，水循環(huán)的安全性是鍋爐設(shè)計的重點。在改
用高爐煤氣后，由于爐膛溫度降低，水冷壁受熱
減少，可能造成循環(huán)不良。經(jīng)過計算和對照以前
燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t的經(jīng)驗，確定煤氣噴燃
器的合理位置，保證了水循環(huán)的安全可靠性。
第三，合理的配風(fēng)。由于鍋爐是燃煤、燃?xì)?
兩用，在一、二次風(fēng)的配比方面要求有很大的不
同，所以在改造過程中要考慮燃用不同種類的燃
料時所用的風(fēng)量，以保證最佳的著火時間和最小
的化學(xué)不完全損失。
第四，煙氣量增加。在鍋爐使用高爐煤氣
后，煙氣量增加，經(jīng)過計算，在不改變原引送風(fēng)
機(jī)的情況下，鍋爐純燒高爐煤氣時最大燃煤氣量
為80kin。／h。
改造后，在上述三種燃燒煤氣的工況下，鍋
爐的煙、風(fēng)、汽、水系統(tǒng)熱力循環(huán)均可以安全連
續(xù)運行。
2 方案實施
在鍋爐本體9．6m處增加煤氣燃燒器四套，
布置在爐膛四角，煤氣燃燒器采用多管式高爐煤
氣燃燒器，材質(zhì)為1CrlSNi9Ti，該煤氣燃燒器結(jié)
構(gòu)簡單，燃燒穩(wěn)定。高焦?fàn)t煤氣后面法蘭具有一
定的鋼度，且可拆卸清理燃燒器內(nèi)雜物。
鍋爐點火采用電子點火裝置。原鍋爐點火方
式是使用點火棒先引燃柴油，然后引燃煤粉，由
于柴油點火槍距離高爐煤氣火嘴較遠(yuǎn)，手動點火
的方式不能在點不著的情況下迅速退出煤氣點火
槍，所以采用自動電子點火裝置。該裝置在點火
時，首先點火槍伸進(jìn)爐膛點火，然后焦?fàn)t氣槍進(jìn)
人，15s后如點火不成功退出，吹掃后重新點
火。
為保證煤氣使用安全，煤氣系統(tǒng)增設(shè)煤氣快
切閥。鍋爐運行期間，在發(fā)生滅火、引風(fēng)機(jī)故
障、送風(fēng)機(jī)故障、母管壓力過低、爐膛負(fù)壓過
低、CO超標(biāo)等情況下，煤氣快切閥關(guān)閉，防止
滅火后煤氣繼續(xù)進(jìn)入爐膛，發(fā)生爆炸事故。
鑒于高爐煤氣燃燒特性，且鍋爐不能通過增
加衛(wèi)燃帶進(jìn)行穩(wěn)燃，燒高爐煤氣時需要有焦?fàn)t煤
氣進(jìn)行穩(wěn)燃，所以在運行中點火焦?fàn)t煤氣作為保
安火炬穩(wěn)定燃燒。
為防止使用煤氣過程中發(fā)生滅火后煤氣竄至
電除塵器引起爆炸，電除塵器與煤氣快切閥連
鎖。由于鍋爐改造后為煤粉一煤氣兩用鍋爐，故
原電除塵器在鍋爐投煤粉期間繼續(xù)使用。為防止
煤氣燃燒不充分，或者鍋爐滅火煤氣門未關(guān)閉等
情況下，煤氣竄入電除塵器內(nèi)部引起爆炸，設(shè)置
煤氣快切閥與電除塵連鎖。在高爐煤氣快切閥未
關(guān)閉的情況下，電除塵不能投用，有效防止了鍋
爐改造后誤操作等情況引起的電除塵發(fā)生爆炸事
故。
3 改造效果
在改造完成后，燃煤一燃?xì)鈨捎缅仩t作為純
燃煤鍋爐運行，運行參數(shù)與改造前相同(蒸發(fā)
量130t／h，主蒸汽溫度445±5℃ ，過熱器壓力
3．8MPa)；在以高、焦?fàn)t煤氣為燃料時，主蒸汽
溫度、過熱器壓力均達(dá)到設(shè)計要求，高爐煤氣用
量在55000—750001113／h之間，蒸發(fā)量可達(dá)到
70t／h；燃料切換迅速，減少了外界高爐的影響，
完全能夠滿足生產(chǎn)需求。
該鍋爐的改造對節(jié)能減排有重要意義。減少
高爐煤氣放散造成的二次能源浪費，提高了能源
利用率，每年可使用高爐煤氣140萬GJ，節(jié)約
標(biāo)煤4．8萬t，減少粉塵1．6萬t，減少SO2排放
1600t。
與改造為純煤氣鍋爐相比，8號鍋爐的此次
改造，有以下優(yōu)點：
(1)便于改造。由于受熱面基本未動，所
以改造基本在鍋爐本體外進(jìn)行，改動小，便于改
造。
(2)燃料切換靈活方便。如煤氣一煤粉相
互切換時，一般需要1h左右；如果一臺煤粉爐、
一臺煤氣爐切換，需要在4h左右。
(3)切換燃料過程受壓部件熱應(yīng)力較小。
如果是兩臺鍋爐倒停，汽包溫度由常溫2O℃上
升到45O℃ ，熱應(yīng)力較大；而兩用鍋爐在燃料切
換過程中汽包溫差一般在5O℃范圍內(nèi)，熱應(yīng)力
較小。目前鋼鐵企業(yè)在高爐擴(kuò)容后有大量的富裕
高爐煤氣，如新建或者改造為純燒高爐煤氣的鍋
爐后，鍋爐受外部影響太大，如高爐緊急休風(fēng)，
燃煤鍋爐啟動時間一般在3—4h，所以可能造成
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
V0L 3l N0．4
July,2012
蒸汽短缺，同時倒停爐頻繁，對鍋爐設(shè)備損壞很
大。燃煤一燃?xì)鈨捎缅仩t克服了這種矛盾，能夠
快速切換煤粉和煤氣，減小了外界的高爐煤氣影
響，降低了由于啟停頻繁對鍋爐設(shè)備的損壞。同
時降低了投資，縮短了工期，更易于改造。
存在問題：由于原鍋爐受熱面按照煤粉鍋爐
設(shè)計，在使用煤氣時，低溫過熱器出口蒸汽溫度
較高，減溫水量較大，造成焓增較大，經(jīng)濟(jì)性下
降；同時排煙溫度較高，達(dá)到190～200℃ (原
煤粉爐設(shè)計155℃)，排煙損失增大，鍋爐效率
降低(根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)，按照正平衡法計算，
純?nèi)几郀t煤氣效率78．5％)。
4 結(jié)語
太鋼能源動力總廠8號鍋爐煤粉一煤氣兩用
鍋爐的改造，是在原燃煤鍋爐受熱面基本不動的
情況下，通過增加煤氣燃燒裝置和調(diào)整配風(fēng)系
統(tǒng)，使鍋爐能夠同時滿足燃煤、燃煤氣兩種工
況，減少了煤氣鍋爐對外界的影響；縮短了倒停
鍋爐的時間；減少了鍋爐啟動和停止對承壓部件
的熱應(yīng)力損害。為鋼鐵企業(yè)舊燃煤鍋爐的改造探
索出一條切實可行的改造方案，特別適合于正在
擴(kuò)建和已擴(kuò)建的鋼鐵企業(yè)推廣。
萬霄編輯
(上接第25頁)
及冷凝溫度下，比采用LiBr—H：O工質(zhì)對時的
92％低6oC左右。
表1 不同工質(zhì)對時的新型AHT循環(huán)的性能比較
工質(zhì)對LiBr—H2O LiBr—NH,Br—H2O
3 結(jié)論
對于LiBr吸收溶液，NH4Br對結(jié)晶組分u·
Br具有鹽析作用，該鹽析作用隨著冷卻結(jié)晶溫
度的上升而增強。在冷卻結(jié)晶溫度50~C的情況
下，NH Br在飽和溶液即上清液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)
到6．8％時，其鹽析作用達(dá)到最大，此時LiBr在
上清液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從無添加的65．3％下降到
了60．1％ ，相應(yīng)的上清液飽和蒸汽壓也有了明
顯的增大。對于該新型AHT循環(huán)，采用基于
NH4Br鹽析效應(yīng)的LiBr—NH4Br—H2O工質(zhì)對，
可達(dá)到進(jìn)一步降低對投入發(fā)生器余熱品位要求的
目的。較之采用LiBr—H O工質(zhì)對，降幅達(dá)到了
6℃左右。
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趙艷編輯

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