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35th锅炉全燃转炉煤气的实践

文档作者：王宏军文档来源：宣化钢铁集团有限责任公司动力厂		点击数：	更新时间： 2021年03月13日
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48
冶 金 动 力
METAIj IR GICAL PI WER
2010年第1期
总第137期
35 t／h锅炉全燃转炉煤气的实践
王宏军
(宣化钢铁集团有限责任公司动力厂，河北张家口075100)
【摘要】回收利用转炉煤气，能够提高经济效益，减轻环境污染，其中转炉煤气在冶金动力系统原有煤粉
锅炉中的应用，可成为冶金企业热能动力旧系统节能改造的一条途径。
【关键词】掺烧；转炉煤气；改造
【中图分类号】TK229 【文献标识码】B 【文章编号】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 概况
转炉煤气的主要可燃成分CO的含量较高，体
积百分数为45％ 65％，标态下低位热值为6270～
7230 kJ，ms，是一种理想的冶金工业炉窑燃料。据资
料介绍，炼1t钢若能回收60 m 以上的转炉煤气用
于锅炉，产生的蒸汽基本可以满足冶炼1 t钢所需
氧气消耗的热量及转炉辅助设备所需能量【l】。自
2003年始，随着公司炼钢产能的增大，转炉煤气回
收量进一步增加，由于公司没有煤气掺混站，而且
转炉煤气用户有限，使得转炉煤气大量放散。宣钢
动力厂8 、9 高炉鼓风机站5台中压锅炉是公司东
区高炉煤气最大的调节用户，夏季高炉煤气富裕，
锅炉全部燃用高炉煤气；而冬季高炉煤气紧张，锅
炉煤气使用受限且由于热力负荷需要，75 t／h和35
t／}l锅炉还得燃煤。因此，考虑在动力厂锅炉系统掺
烧转炉煤气。其中35 t／h锅炉是动力厂高炉煤气使
用调节的第一用户，故决定对其实施掺烧转炉煤气
改造，使其成为全燃煤气锅炉，以达到减少转炉煤
气放散、缓解冬季高炉煤气平衡紧张，同时为其它
高炉煤气和煤粉混烧锅炉提供改造经验的目的。
2 燃料燃烧计算
燃烧计算时，未考虑煤气含湿量，即标态下煤
气的含湿量 =0。
2．1 转炉煤气燃烧计算
(1)转炉煤气的成分及发热值，见表1示。
表1 转炉煤气成分及热值
成分 热值
C0，％
COd％
H2／％
N ％
0 ％
Qnet，v，atl(kJ／m~)
55．8
24．7
1-4
16．9
1．2
669O
(2)燃转炉煤气理论烟气量计算，见表2示。
表2 燃转炉煤气理论烟气量 m3，m。
2010年第1期
总第137期
冶 金 动 力
METALLURGICAL POWER 49
2-2 高炉煤气燃烧计算
(1)高炉煤气的成分及发热值，见表3示。
(2)燃煤气理论烟气量计算，见表4示。
2．3 对锅炉蒸汽参数的影响
锅炉燃料由高炉煤气变为转炉煤气，锅炉的烟
气温度和烟气量亦会发生变化。转炉煤气热值相对
高炉煤气较高，故锅炉燃料由高炉煤气变为转炉煤
气时，炉膛温度提高，炉膛辐射换热增强，炉膛水冷
壁吸热量提高。
对于中压锅炉，过热器是以对流换热为主的受
热面，计算烟温为500 700~(2时，烟气侧辐射换热
系数只是对流换热系数的1／5t2]。因此，影响蒸汽温度
的主要因素是烟气量。
表4 燃高炉煤气理论烟气量 m3／m
由以上计算可以看出，在标态下，1 m 转炉煤气
完全燃烧所需空气量为1 ms高炉煤气完全燃烧所
需空气量2倍左右；但是产生的烟气量约为1．3倍
左右。考虑两者热值的差异，假设在锅炉相同负荷、
燃用两种煤气热效率相同的情况下，转炉煤气燃烧
后每放出单位热量所产生的烟气量约为高炉煤气
每放出单位热量所产生的烟气量的70％。由于高炉
煤气、转炉煤气的成分是在一定范围内变化的，所
以计算结果可能与实际有所出人。因此，锅炉燃料
由转炉煤气替换高炉煤气时，锅炉蒸发量应该有所
增大，而过热蒸汽温度调节用减温水量将减小。
3 煤气置换对燃烧器热负荷的影响
受锅炉燃烧器区域空间限制，增加转炉煤气燃
烧器只数及其单只热功率受限，故希望通过在室外
高炉煤气总管和转炉煤气总管之间安装连通阀，使
原有的高炉煤气燃烧器也能够燃烧转炉煤气，以增
大转炉煤气的使用量。
在燃气工程中，当使用的燃气品种改变时，希
望燃烧器不加调整而仍能保持正常工作，就需要对
新的替代燃气的特性提出要求，衡量两种燃气是否
有互换性的参数为华白数w(Wobbe)。工程上常用
的是实用华白数Ws，它是在固定喷口上，燃气的低
位热值Q～ 与标态下密度P。平方根的比值，其实
质是一个热负荷的指标。表明了燃烧器的热负荷在
一定的供气压力下，取决于燃气喷口流出的燃气量
和它的低位热值。煤气的热量采用的是经验值，经
计算，高炉煤气的实用华白数是2805，转炉煤气的
实用华白数是5867。转炉煤气的华白数比高炉煤气
大，则原高炉煤气燃烧器在燃用转炉煤气时，燃烧
器热负荷将增大；而新设计的转炉煤气燃烧器在燃
用高炉煤气时，热负荷将减小。
4 改造方案
锅炉改烧转炉煤气后，锅炉燃料组成发生了根
本变化，本应该对锅炉进行热力校核计算并对受热
面进行相应调整，但是本着节约改造费用、缩短工
期的原则，我们确立了不改变锅炉本体受热面布
置、仅改变锅炉燃烧器布置方式的原则。即锅炉改
造后，可以实现在全燃转炉煤气、全燃高炉煤气、转
炉煤气和高炉煤气混烧三种工况下运行，且锅炉出
力不低于25 t／l1。方案如下：
(1)自炼钢转炉煤气柜至锅炉房架设一条
720 X 8转炉煤气管道，最大流量为15000 mS／h，并
提高转炉煤气管网压力，保证煤气在锅炉喷嘴前压
力不低于4．5 kPa。
(2)受锅炉燃烧器区域空间限制，仅在四角水冷
壁8700 mm标高处新增四只转炉煤气燃烧器，燃烧
器选用着火性能稳定、阻力水平较低，负荷调节性
能良好的双旋流式煤气燃烧器，其设计燃烧器单只
值 ～值～ ¨ 5
姗
分及成气热煤竺一 一
私一 鼢一～ 一一 岍岍一 一
50
冶 金 动 力
METALLURGlCAL POWER
2010年第1期
总第137期
出力为2500 m3／h，对锅炉燃烧区域四角水冷壁管
26根重新弯制，炉膛截面及管间距不变，并在高炉
煤气和转炉煤气燃烧器区域敷设卫燃带。
(3)保留原四角高炉煤气燃烧器及室内高炉煤
气支管。
(4)焦炉煤气燃烧器布置在高炉煤气和转炉煤
气燃烧器之间，利于点火、稳燃。
f5)锅炉室外转炉煤气总管和原高炉煤气总管
之间铺设联通管，并由电动阀控制切换，实现高炉
煤气燃烧器和转炉煤气燃烧器的共用，即根据转炉
煤气和高炉煤气压力情况，这8只煤气燃烧器既可
以同时全燃转炉煤气或高炉煤气，又可以实现转炉
煤气和高炉煤气分层燃烧。
(6)转炉煤气和高炉煤气支管及其相应热风支
管均装设调节阀，利于燃烧调节。
f7)运行调节中，使下层煤气燃烧器负荷大于上
层燃烧器负荷。
f81送风机和引风机不变。
(9)修订并完善锅炉运行维护和操作规程以及
煤气使用相关制度，以有效保证转炉煤气安全、稳
定地掺烧。
5 运行效果
在转炉煤气供应正常条件下，35 tm锅炉在全
燃转炉煤气工况下稳定运行，改造达到了减少转炉
煤气放散、不烧煤的目的，取得了较好的经济效益
和环保效果，年可节标煤约4600 t。锅炉在三种全燃
气工况下运行出力如下：(1)全燃转炉煤气时，锅炉
最大出力可以达到33 t／h。(2)全燃高炉煤气时，锅炉
最大出力可以达到26 t／}l。(3)高炉煤气和转炉煤气
混烧时，锅炉最大出力可以达到28 t／h。
锅炉在全燃转炉煤气时，排烟温度为180 oC左
右；但在全燃高炉煤气时，排烟温度较高，约为195
左右，且送风机和引风机完全能够满足锅炉三种
全燃气工况下的运行要求。
目前，鉴于公司炼钢产能的进一步扩大，转炉
煤气回收量进一步增加，此改造方案将用于动力厂
两台75t／I1高炉煤气和煤粉混烧锅炉，通过改造，其
使其成为高炉煤气和转炉煤气混烧的全燃气锅炉，
以实现动力厂热能动力旧系统最大限度地提高锅
炉在全燃煤气工况下的出力，提高公司转炉煤气吨
钢回收率的最终目的。
【参考文献】
【1】赵钦新，惠世恩．燃油燃气锅炉【M】．西安：西安交通大学出版社，
2000．6
[2】陈立勋，曹子栋．锅炉本体布置及计算[M】．西安：西安交通大学出
版社．1990．10
收稿日期：2009—08—29
作者简介：王宏军(1969一)。男，机械工程硕士，高级工程师，现从
事于锅炉设备运行管理工作。
(上接第47页) 横截面积有了大幅度的减小，在
同样的生产条件下，因涡流振动对碟阀的冲击力也
相应的大幅度降低。改进进汽平衡，减小阀碟上下
压差，由于阀碟上下压差存在产生的浮力和阀碟自
身重力基本平衡，致使阀碟处于不稳定状态，需改
变其压差，将进汽平衡孔由原来的6个增加到8个，
尽量使阀碟处于一个较为稳定的状态。
3．2．3 加强阀杆、拨叉强度。原先采用的上下连接
杆结构由连接套连接，经运行观察发现此处经常磨
损加速损坏，更改为一根阀杆通过球形调节垫片直
接连接到油动机执行结构上，避免了一处薄弱点。
防转拨叉经常疲劳断裂，拨叉周向宽度由原来的
100 Into增加到120 mm，轴向长度由原来的100 mm
缩短为90 mm，减小对根部冲击，同时增加宽度加
强抗冲击性能，并对根部应力集中适当处理。
4 经济效益分析
通过实施汽轮机高调门优化改造，成功解决了
制约正常发电生产的瓶颈，大幅度提高发电量，以
现单台汽轮机平均负荷32 MW计，改造前单台汽轮
机高调门每70天检修一次，检修工期60 h计，单台
汽轮机每年多发电：
32MW ×60 h X 365天／70天=10011000 k·Wh
以用电价格0．3元／I(·Wh计，单台汽轮机年多
创经济效益：
10011000×0．3元／k·Wh=300万元
5 实施效果
通过一年多来的实际运行，汽轮机组高调门经
改造后运行稳定，改造后的汽轮机机组未出现高调
门阀杆断裂故障，优化改造效果显著，事实证明改
造方案合理，为类似的汽轮机高调门故障问题解决
提供了可行性方案。
收稿日期：2009—09—02
作者简介：李登峰(1981一)，男，2005年毕业于青岛理工大学机械
工程系，大学本科，助理工程师，现从事动力设备技术管理工作。

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