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提升转炉煤气在燃气锅炉掺烧量的应用实践

文档作者：张帅朱先亮王辉文档来源：山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂		点击数：	更新时间： 2021年03月13日
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2014年第9期
总第175期
冶 金 动 力
METALLURGICAL POWER 15
攀
瞩 燃气
薛
提升转炉煤气在燃气锅炉掺烧量的应用实践
张帅，朱先亮，王辉
(山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜271104)
【摘要】为充分利用转炉煤气提升冶金企业自发电量，将转炉煤气掺入高炉煤气管道作为燃气锅炉燃料
进行燃烧。针对初期投烧过程中转炉煤气掺烧量受高炉煤气压力波动影响较大导致掺烧量不能满足要求的问
题，采取相应的调整措施最终使转炉煤气掺烧量达到要求。
【关键词】转炉煤气；高气压力；掺烧量
【中图分类号】TQ542．7 【文献标识码】B 【文章编号】1006—6764(2014)09—0015—02
Application Practice of Increasing Converter Gas Blending Proportion
in Boiler Combustion
ZHANG Shuai，ZHU Xianliang，WANG Hui
the Energy Power Plant of Laiwu Steel of Shandong Iron and Steel Group，Laiwu,Shandong 271104,China)
【Abstract】To make full use of converter gas in power generation of the metallurgical
enterprise，converter gas was mixed with blast furnace gas as fuel for gas combustion boilers．
Aimed at the problem of the additional converter gas amount could not meeting the requirement
due to efect of big fluctuation of blast furnace gas pressure in the initial period of
mixture combustion，corresponding adjustment measures were taken，which eventually improved
the converter gas blending amount to required leve1．
【Key words】converter gas；blast furnace gas pressure；amount of blending
1 前言
莱钢能源动力厂型钢区目前有3台130 t／h燃
气锅炉，所用燃料为高焦炉混合煤气，根据煤气总体
平衡测算，高焦炉煤气处于缺短的局面，经常出现因
煤气供应不足而影响发电量提升的问题。与此同时
莱钢转炉煤气回收量平均为l10 mVt，比国内最高
回收量135 mVt钢还有较大差距，为了充分回收利
用转炉煤气，需要改造现有的转炉煤气并网方式。公
司2013年初将型钢130 t／h锅炉掺烧转炉煤气作为
改造项目，旨在消耗50％左右的转炉煤气。
2 工艺简介
转炉煤气是钢铁企业内部中等热值的气体燃
料。热值在6 000 8 000 kJ／m3之间，CO含量
>5O％，热值远高于高炉煤气，可以单独作为工业窑
炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉
煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。鉴于此
种状况我们研究决定将转炉煤气并入锅炉高炉煤气
管网作为燃气锅炉的燃料，这样既可以减少重建转
炉煤气管网、改造锅炉喷燃器的费用，又可以通过高
炉煤气与转炉煤气的协调调整来避免转炉煤气回收
不连续、间断使用对系统及锅炉燃烧工况的影响。
3 存在问题及原因分析
在2013年7月将转炉煤气并入高炉煤气管道
后，通过控制转炉煤气电动蝶阀开度锅炉开始掺烧
转炉煤气后，分别经历1 、2 、3 全部掺烧过程，但转
气掺烧量受高气压力波动影响较大，绝大多数时间
掺烧量在3 000 m3／h以下，极个别时间可达到
20 000 m3／h，但持续时间很短，无法实现大量掺烧，
不能满足公司的投烧要求。整个7月共对转气蝶阀
调节约300余次，每天最高次数达20次，但转气掺
烧量随高气压力波动变化明显，多数时间掺烧量位
于2 000 m3／h以下，远低于设计值日平均25 000
m 的标准，无法实现转炉煤气高容量回收，能源浪
费严重。
车间通过查阅煤气压力历史趋势得出造成锅炉
掺烧量无法满足要求的主要原因是转炉煤气压力相
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2014年第9期
总第175 期
对高炉煤气压力偏低，且转炉煤气与高炉煤气的压
力差波动频繁，随压差的不断变化转气掺烧量也大
幅波动且无法持续，投烧量无法保证，达不到要求。
4 针对问题采取的调整措施
针对此种情况，通过研讨与论证，车间本着降低
高炉煤气压力同时提高转炉煤气压力从而进一步增
大转气与高气的压差保证投烧量的方针通过逐步摸
索，进行了反复调整采取调整措施如下：
4．1 因2 锅炉焦气可实现远程燃烧控制，选取2
锅炉为试验锅炉。
4．2 在2 锅炉转炉煤气蝶阀开全的基础上，7月
21日下午16：o0高气DN2000蝶阀自100％开度按
照5％的比例继续压减，压减至60％左右时，高气支
管压力未出现明显下降，但转气、高气压差减4、，转
气掺烧量有所增加，16：35分，转炉煤气掺烧量达到
了25 000 m ，但同样的开度下，8 min之后，I6：
43分时，转炉煤气掺烧量降为0，仍无法实现转炉煤
气大流量稳定掺烧的目标。
4．3 在转炉煤气蝶阀全开的情况下，车间将2 锅
炉高气DN2000总阀均关至40％ 35％之间，出现自
锅炉掺烧转炉煤气以来最大量27 440 m3／h，仍然同
样的开度，14：32分时，转炉煤气量降为O，此时转气
压力8．928 kPa，高气压力9．955 kPa，同样无法实现
转炉煤气大流量稳定掺烧的目标。
4．4 车间在2 锅炉转炉煤气蝶阀开全的基础上，
高气DN2000蝶阀自25％开度按照5％的比例继续
压减，压减至10％一15％左右时，高气支管压力由10
kPa降至2．8 kPa(此时高气主管压力l0．5 kPa左
右，继续压减会造成支管压力低于2．5 kPa报警)，
转炉煤气主管压力降至4．7 kPa左右(转炉站出口
压力6．7 kPa)，转炉煤气掺烧量上升至3．5万m ，
且能保持稳定流量；调整过程中，焦气保安量以上燃
烧，锅炉负荷115 t／h，锅炉各参数稳定，未出现任何
波动或异常，达到预期目的。
4．5 运行优化控制措施
随着转炉煤气投烧的大幅增加，在实际运行过
程中会产生锅炉负荷突然急剧升高、炉膛出现大正
压的情况，锅炉参数出现“拉锯式”变化，严重威胁
到锅炉及后续生产的安全运行。因此，我们研究了转
炉煤气的燃料特性，从而作出相应的控制措施。
4．5．1 煤气量定量控制
生产1 t、3．82 MPa、450℃的蒸汽所需的热量
Q为：
Q=D(h：一h。) (1)
式中： 蒸汽产量，kg；
。— — 压力为6_3 MPa，温度为106℃的给水
焓值，查表为507．59 kJ／kg；
厂一蒸汽参数为3．82 MPa、450℃的焓值，
查表为3 333．47 kJ／kg。
代人公式(1)得：Q=2 825 880 kJ
锅炉的热效率按87％来计算，则：
生产1 t蒸汽所需转炉煤气量为：
V=Q／7526／87％=458 ITI
因此，我们通过对高炉煤气总管阀的开度控制，
根据锅炉负荷加减量的要求，对转炉煤气实行定量
控制，确保不出现参数大幅波动情况。
4．5．2 风量定量控制
转炉煤气燃烧化学方程式为：
2C0+02：2C02完全燃烧1 m CO需0．5 m
氧气
2H2+02=2H20 完全燃烧1 m H2需O．5 Ill
氧气
结合燃料成分，所以完全燃烧1 m，转炉煤气理
论氧气量为：
0．504×0．5+0．026×0．5—0．01 1=0．254 nl
因空气中氧气体积分数为2l％ ，则需空气
0．254／0．21：1．209 5 m3
考虑过量空气系数，o／取1．1(炉膛出口烟气含
氧量按2％计算)，则燃烧1 ITI，转炉煤气需要的送风
量为1．2095×1．1=1．330 6 m。(空气)，转炉煤气热
值为6 686 kJ／m 。
折合燃用转炉煤气产生每CJ热量须消耗空气
1．3306×1000／6．686=199 in (理论须空气量为
199／1．1=181 m3)。
从煤气成份及燃烧过程计算来看，产生热量主
要靠CO，产生相同热量所需风量相差很小，在蒸汽
负荷、锅炉效率、送风量不变的情况下，燃料由高炉
煤气全转变为转炉煤气后，过量空气系数为
218／181=1．2，对应炉膛出口烟气含氧量为3．5％；而
实际运行过程中，转炉煤气并网量低于30 000
m ／h，与高炉煤气燃料比例低于1：2，若在全燃用高
炉煤气时控制炉膛出口烟气含氧量2％，则转炉煤
气并网波动时，炉膛出口烟气氧量必然在2％～2．
75％范围内，因此，在投烧转炉煤气时，锅炉风量不
需进行调节就能使燃料完全燃烧，即定风量控制只
需对引风机挡板进行调节便可实现稳定燃烧。
5 效果检查
自2 锅炉高气 (下转第86页)
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本次定向钻穿越工程施工入土点在昆钢大厦工
地内。在板房项目部会议室中段进行开挖，在环城南
路非机动车道与绿化边沿中段进行开挖。出土点在
五华游泳馆侧门人行道内。
3．2 施工流程及技术要求
(1)施工场地维护：采用钢管架和彩钢板将工作
坑槽和设备工地场地封闭，悬挂安全警示标志和夜
间照明灯。
(2)工作坑槽开挖：采用机械和人工挖掘接入点
坑、人土坑，并用机械开挖拖管槽，弃土于坑边；起点
坑开挖尝试约3．5 m，按1：0．2坡度开挖。
(3)设备就位：在人土坑外通过测量定位钻机准
确位置，打人地锚将钻机锚固。
(4)导向钻孔：在钻头内安装无线信号发生仪，
前置斜面导向板；通过地面接收仪器随时调整钻进
参数，由人土坑经接入点坑向拖管槽施工出导向孔
(直径120 mm)；要求每米进行测量，深度误差不大
于30 emo
(5)扩孔：采用挤压式扩孔器，分级扩孔至管直
径1．2—1．5倍。
(6)通孔：换装通孔器进行通孔，本工序应重复
2 3次，直至回拖阻力明显下降，以钻机液压表读数
小于5 MPa为准。
回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，
然后，开始回拖作业，并由钻机转盘带动钻杆旋转后
退，进行扩孔回拖，产品管线在回拖过程中是不旋转
的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好
的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥
浆润滑，这样既减少了回拖阻力，又保护了管线防腐
层，经过钻机多次预扩孔，所以不会损伤防腐层。
地下孑L经过扩孔，达到了回拖要求之后，将钻
杆、扩孑L器、回拖活节和被安装的管线依次连接好，
从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点
为止。
4 小结
水平定向钻穿越施工具有以下优点：
(1)不会阻碍交通，不会破坏绿地、植被。不会影
响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序，
解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通、环
境、周边建筑物基础的破坏和不良影响。
(2)穿越精度高，易于调整敷设方向和埋深，管
线弧形敷设距离长，完全可以满足设计要求埋深，并
且可以使管线绕过地下的障碍物。
(3)城市地下管线埋设一般达3 m以下，所以
采用水平定向钻穿越对周围环境没有影响，不破坏
地貌和环境，适应环保的各项要求。
(4)采用水平定向钻穿越施工时，没有水上、水
下作业，施工不受季节限制，具有施工周期短、人员
少、施工安全可靠的特点。
(5)与其他施工方法相比，进场速度快，施工可
灵活调整，尤其在城市施工时可充分显示出其优越
性，并且施工占地少，工程造价低，施工速度快。
收稿日期：2014—06—18
作者简介：解开国(1964一)，男．1984年毕业于长春冶金建筑工程学
校工业通风专业，工程师．现从事工程管理工作。
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(上接第16页)DN2000蝶阀压减至10％ l5％左右
时，转炉煤气压力总能保持高于高气压力，在转炉煤
气允许掺烧的情况下能实现25 000 m弧以上的持
续掺烧，8、9、10三个月掺烧量分别达到1 500、
1 530、1 420万m ，掺烧转炉煤气总量与有效掺烧
时间的比值超过25 000 m3／h，达到27 000 m3／h，且
锅炉能保持安全稳定燃烧，实现了预期目标。
经济效益计算：锅炉8,9、10月共掺烧转炉煤气
44 500 X 103 m。；按1 000 m 转炉煤气产汽2 t、发
电汽耗为42．34 t／(万kW·h)、1万kW·h发电效益
1 000元计算，可创效益Q=44 500×103 m3×2 t／
1 000 m ÷42．34 t／(万kW·h)×1 000元／(万kW·
h)=210．2万元。
按此估算年度效益约为840万元。
6 结语
通过将转炉煤气作为燃料应用于锅炉，不仅丰富
了锅炉的燃料种类，有效降低了对高、焦炉煤气的依
赖性，提高了煤气系统的运行稳定性，而且更合理高
效地利用转炉煤气，减少转炉煤气放散量，提升莱钢
自发电总量，保证了蒸汽动力的连续安全稳定供应。
[参考文献】
[1】叶江明．电厂锅炉及设备【M】_北京：中国电力出版社．2007．
【2】韩昭沧．燃料及燃烧学【M】．北京：冶金工业出版社．1994．
【3】冯俊凯，沈幼庭，杨瑞昌．锅炉原理及计算[M】．北京：科学出版
社．2003．
[4】余建祖．换热器原理与设计【M】．北京：北京航空航天大学出版
社．2006．
收稿日期：2014—05—07
作者简介：张帅(1986一)，男，2010年毕业于内蒙古科技大学热能与
动力工程专业，大学本科学历，助理工程师，现从事型钢热电锅炉技
术工作。

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