高炉煤气锅炉改烧焦炉煤气的实践应用

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　　摘   要：本文介绍了河钢宣钢设备能源部5#130t/h高炉煤气锅炉改造为焦炉煤气锅炉的过程，通过对锅炉主要改动部件的前后结构变化，说明了改造的具体内容。改造后锅炉运行状况良好，负荷改造要求，有效提高了焦炉煤气燃用量。同时，解决了现全燃高炉煤气锅炉存在的瓶颈问题，提高了炼铁高炉以汽轮鼓风机作为唯一供风来源的安全性，改造具有一定的参考和推广价值。
　　关键词：高炉煤气燃气锅炉  焦炉煤气  改造
　　中图分类号：TK223                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）12（a）-0065-02
　　近年来，随着钢铁工业的快速发展，能源循环利用和减少能源损失已经成为当前钢铁公司生产运行中的一项重要任务。随着宣钢生产模式的变化，焦炉煤气出现大量富余，为充分消化焦炉煤气富余量，原先采用的方法是将焦炉煤气直接掺入高炉煤气主管网供用户。经实际运行发现，由于高、焦炉煤气发生量按量掺烧，变化频繁且幅度较大，入炉燃料热值不稳定，引起锅炉超压，安全阀频繁起跳，不仅损伤锅炉承压部件，且对后续汽轮鼓风机、发电机的稳定运行带来了不利影响。另外，宣钢三座高炉鼓风机全部采用汽轮鼓风机，未配备电拖鼓风机，若在极端情况下高炉煤气出现中断，在线所有锅炉将无法为风机正常供汽，严重威胁公司整体生产大局。
　　鉴于以上原因，宣钢决定对5#130t/h锅炉实施焦炉煤气改造，一消除高、焦炉煤气直接掺混燃烧方式对锅炉运行的不利影响，二是充分消化焦炉煤气富余量，三是有效地解决全燃高炉煤气锅炉对汽轮鼓风机安全运行方面带来的隐患。
　　1  改造要求
　　5#130t/h锅炉为全燃气自然循环锅炉，型号为XD-130/3.82-Q。改造前，锅炉正常运行时，高炉煤气量10000Nm3/h，焦炉煤气量800Nm3/h。将锅炉改造为高炉煤气、焦炉煤气分层混烧，焦炉煤气供应量冬季约10000Nm3/h，夏季约20000Nm3/h，通过调节高炉煤气量保持锅炉额定负荷不变。锅炉经增烧焦炉煤气改造后，满足以下要求：（1）出力能够达到130t/h负荷，锅炉出力不变。（2）过热器改造后，确保锅炉蒸汽参数不变。（3）锅炉排烟温度≥140℃，既保证锅炉效率，又可以防止尾部因温度过低出现低温腐蚀。（4）对所改部件进行强度计算，保证对锅炉的改造安全可靠。
　　2  改造方案
　　2.1 燃烧器的改造
　　锅炉原来有4层共16只高炉煤气烧嘴，改造将第一、四层燃烧器更换为焦炉煤气烧嘴，共两层8只燃烧器，并相应更换煤气管道、相应阀门仪表附件、点火装置和就地控制箱等附件，二、三层高炉煤气燃烧器利旧。
　　2.2 受热面的改造
　　因焦炉煤气热值较高，焦炉煤气锅炉需要的受热面少，现有锅炉的受热面相对过大，会导致如下情况：（1）因炉膛受热面过大，导致炉膛出口烟气温度降低，过热器换热减少，过热器蒸汽温度比原来低，会达不到额定温度，尤其在低负荷情况下更严重，本次改造需要增加過热器受热面积。（2）因焦炉煤气中硫、水含量大，排烟温度过低会对尾部受热面产生严重的低温腐蚀，因此需要将尾部省煤器受热面减少，提高排烟温度。
　　2.2.1 省煤器的改造
　　原省煤器分为高温和低温两级，本次高温省煤器不改动。低温省煤器蛇形管为φ32*3，材质为20/GB/T3087，原来纵向64排管，本次改造需要去掉部分受热面，剩余28排。为了保证冬夏两种工况下排烟温度合理，在低温省煤器进出口设置了给水旁路。夏季掺烧焦炉煤气较多时，让部分给水直接进入低温省煤器出口集箱，使排烟温度不会低于140℃。冬季掺烧焦炉煤气较少时，让给水全部通过低温省煤器，使排烟温度不会太高，保证锅炉效率。
　　2.2.2 过热器的改造
　　当燃烧焦炉煤气较多时，过热器温度可能达不到额定参数，需要增加低温过热器面积。本次改造将低温过热器，纵向管子排数从原来12排增加到16排。增加一圈蛇形管，原来低温过热器蛇形管规格为φ38*3.5，材质为20/GB/T3087。增加管子材质改为12Cr1MoVG/GB/T5310，增加部分重新制造。
　　2.3 煤气管道重新接引
　　由焦炉煤气北环主管网至5#锅炉架设DN800焦炉煤气主管道，安装蝶阀、盲板阀及相应计量装置，按燃烧器设计要求安装支管及四角管路、调节阀。
　　3  改造效果
　　本次改造于2019年7月9日停炉开始实施，8月7日改造完成并炉投入运行。
　　（1）实施焦炉煤气改造后，锅炉运行状况良好，各项运行参数符合要求，消除了高、焦炉煤气直接掺混燃烧方式对锅炉运行的不利影响。排烟温度由改造前平均137℃，升高到平均153℃，大大缓减了锅炉尾部受热面的低温腐蚀现象。
　　（2）改造后，5#锅炉每天增烧焦炉煤气14万m3，有效消化了宣钢焦炉煤气的富余量，杜绝了焦炉煤气放散引起的环境污染。
　　（3）减少了高炉煤气燃用量，转移到其他锅炉消耗，提高了其他锅炉蒸汽负荷，同时提高了自发电量。
　　（4）解决了现全燃高炉煤气锅炉存在的瓶颈问题，在高炉煤气中断的情况下可有效维持汽轮鼓风机正常运行，为宣钢整体生产稳定创造了条件。
　　4  结语
　　高炉煤气锅炉改烧焦炉煤气的实践应用，有效缓解了宣钢以高炉煤气为主要燃料的工业锅炉在生产调整过程的局限性，实现了焦炉煤气有效利用。随着钢铁市场竞争日益加剧，合理地使用煤气，减少对外排放，将富余煤气转换为电能，成为钢铁企业降本增效的有效途径。该项实践应用技术，具备良好的推广前景。
　　参考文献
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