高爐、焦?fàn)t煤氣鍋爐綜合利用項(xiàng)目

王春利山鋼濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101）

高爐、焦?fàn)t煤氣鍋爐綜合利用項(xiàng)目

王春利
山鋼濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101）

為解決濟(jì)鋼高、焦?fàn)t煤氣放散問(wèn)題，企業(yè)實(shí)施了同時(shí)燃燒高、焦?fàn)t煤氣的煤氣鍋爐項(xiàng)目，本文從煤氣鍋爐的選型、燃料設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)匹配、應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效果等方面進(jìn)行了介紹，事實(shí)證明高爐、焦?fàn)t煤氣鍋爐項(xiàng)目對(duì)于解決企業(yè)高、焦?fàn)t煤氣放散，回收能源、調(diào)節(jié)煤氣系統(tǒng)平衡取得了顯著效果。

焦?fàn)t煤氣；煤氣鍋爐；煤氣放散；回收能源

1 背景

2011年濟(jì)南鋼鐵公司高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣均存在不同程度的放散，折合成高爐煤氣放散率為2.77%。大量煤氣放散不僅帶來(lái)了環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)造成了資源的浪費(fèi)。并且煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)范圍較大，給煤氣系統(tǒng)生產(chǎn)平衡調(diào)度帶來(lái)問(wèn)題。如何有效的回收、利用過(guò)剩的煤氣資源，節(jié)能減排、增加經(jīng)濟(jì)效益，并調(diào)節(jié)、平衡煤氣管網(wǎng)壓力，增加煤氣系統(tǒng)緩沖能力，保障生產(chǎn)安全穩(wěn)定，成為擺在企業(yè)面前的一個(gè)緊迫問(wèn)題。

2 解決思路

經(jīng)多方案論證，并結(jié)合濟(jì)鋼現(xiàn)有CCPP項(xiàng)目汽輪機(jī)汽源不足、負(fù)荷偏低的實(shí)際運(yùn)行情況，考慮新建一套高溫高壓煤氣氣鍋爐，該鍋爐可同時(shí)燃燒高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽直接并入現(xiàn)有CCPP項(xiàng)目蒸汽管網(wǎng)，不再配套新上汽輪機(jī)組。

該鍋爐最大負(fù)荷燃燒能力盡量選的大一些，同時(shí)具有較大的燃燒負(fù)荷調(diào)節(jié)空間，從而實(shí)現(xiàn)廠區(qū)煤氣零放散的目標(biāo)，并可做為調(diào)節(jié)煤氣系統(tǒng)的一個(gè)最大緩沖用戶，平衡煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)，最大程度的減少煤氣放散的發(fā)生，充分回收、利用煤氣資源。

3 項(xiàng)目方案

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)煤氣平衡，為了充分利用二次能源，解決煤氣放散帶來(lái)的環(huán)境污染及資源浪費(fèi)問(wèn)題，項(xiàng)目最終確定建設(shè)一套220t/h高溫高壓燃?xì)忮仩t，該鍋爐可同時(shí)燃燒高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并入廠區(qū)現(xiàn)有CCPP機(jī)組蒸汽管網(wǎng)，用于CCPP項(xiàng)目汽輪機(jī)發(fā)電和供應(yīng)其他熱用戶。

3.1 鍋爐選型。為確保鋼鐵生產(chǎn)伴生的剩余氣體燃料得到充分可靠的資源化利用，并考慮到剩余高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的具體情況，鍋爐建成后還是以全燒高爐煤氣為主，當(dāng)有部分焦?fàn)t煤氣時(shí)可以摻燒部分焦?fàn)t煤氣，但是最大摻燒焦?fàn)t煤氣量不超過(guò)30%（按煤氣熱值計(jì)算）。本項(xiàng)目采用的燃?xì)忮仩t按100%燒高爐煤氣作為設(shè)計(jì)工況，按70%高爐煤氣并摻燒30%焦?fàn)t煤氣作為校核工況。該煤氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并入廠區(qū)現(xiàn)有CCPP機(jī)組，故該鍋爐的參數(shù)選擇和CCPP汽輪機(jī)的參數(shù)應(yīng)保持一致。煤氣鍋爐主要技術(shù)參數(shù)如下：

形式 自然循環(huán)汽包爐，單爐膛，全膜式壁前吊后支結(jié)構(gòu)型式，

型號(hào) JG-220/7.17-Q，鍋爐額定蒸發(fā)量 220t/h，

額定過(guò)熱蒸汽壓力7.17MPa（g），額定過(guò)熱蒸汽溫度470℃，

給水溫度104℃，排煙溫度＜ 145℃。

3.2 燃料。本項(xiàng)目采用的燃?xì)忮仩t按100%燒高爐煤氣作為設(shè)計(jì)工況，按70%高爐煤氣并摻燒30%焦?fàn)t煤氣（熱量比）作為校核工況。點(diǎn)火及值班燃料為焦?fàn)t煤氣，點(diǎn)火方式為自動(dòng)點(diǎn)火。

當(dāng)鍋爐全燒高爐煤氣時(shí)燃料額定耗量為 217080Nm3/h，工作壓力為4000～12000Pa，連續(xù)使用；額定負(fù)荷下最大摻燒30%焦?fàn)t煤氣（熱值比）時(shí)，高爐煤氣耗量約為153000Nm3/h，焦?fàn)t煤氣耗量約為12600Nm3/h。正常運(yùn)行時(shí)焦?fàn)t煤氣用耗量為：0～12600Nm3/h，工作壓力為4000～12000Pa，連續(xù)使用。高爐、焦?fàn)t煤氣均接自企業(yè)廠區(qū)現(xiàn)有煤氣系統(tǒng)管道，不需要進(jìn)去二次處理。

3.3 燃燒系統(tǒng)。高爐、焦?fàn)t煤氣分別經(jīng)過(guò)支管接入鍋爐燃燒器，噴入爐膛進(jìn)行燃燒。燃燒器分三層布置，每層燃燒器呈正四角布置，整臺(tái)鍋爐一共十二只燃燒器，與爐膛下部蓄熱穩(wěn)燃裝置相配合，形成切園燃燒，保證燃燒工況。

鍋爐燃燒器為旋流式，在燃燒器端部空氣及焦?fàn)t、高爐煤氣通道中設(shè)置旋流葉片；在最下層燃燒器裝有焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火噴管，在上兩層燃燒器同時(shí)也裝有的焦?fàn)t煤氣管（可摻燒30%的焦?fàn)t煤氣管）。

煤氣燃燒器可單獨(dú)使用任何一層燃燒器，且燃燒穩(wěn)定，即最低穩(wěn)燃負(fù)荷為30%額定負(fù)荷。在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)停用上層燃燒器來(lái)調(diào)控。系統(tǒng)裝有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，點(diǎn)火燃料采用焦?fàn)t煤氣，由高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火槍，再點(diǎn)燃高爐煤氣主燃燒器。

3.4 送風(fēng)機(jī)。鍋爐配置2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，單臺(tái)送風(fēng)機(jī)負(fù)荷為鍋爐額定送風(fēng)量的55%，一套采用直聯(lián)，一套采用變頻調(diào)節(jié)，可根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，送風(fēng)機(jī)入口設(shè)消聲器。 主要規(guī)格參數(shù)：

風(fēng)量：105000m3/h，風(fēng)壓：～3500Pa。

電機(jī)功率：180kW，380V，輸送介質(zhì)為空氣，溫度20℃。

3.5 引風(fēng)機(jī)。鍋爐配置2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，單臺(tái)引風(fēng)機(jī)負(fù)荷為鍋爐額定煙氣量的55%，一套采用直聯(lián)，一套采用變頻調(diào)節(jié)，可根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。輸送介質(zhì)為煙氣，溫度140℃-200℃。主要規(guī)格參數(shù)：

風(fēng)量：～380000m3/h，風(fēng)壓：～3500Pa，電機(jī)功率：650kW，10kV。

4 項(xiàng)目應(yīng)用效果

項(xiàng)目于2011年9月中旬正式開(kāi)工建設(shè)，2012年8月底建成試運(yùn)行后即達(dá)產(chǎn)，基本實(shí)現(xiàn)高爐煤氣零放散，有效緩沖了高爐煤氣不平衡問(wèn)題。同時(shí)該鍋爐具有摻燒焦?fàn)t煤氣能力，對(duì)焦?fàn)t煤氣平衡發(fā)揮一定作用。

項(xiàng)目投用后，年可回收高爐煤氣（高、焦?fàn)t煤氣折算）放散量約2億m3，有效利用了低熱值煤氣資源，年可增發(fā)電量約4000萬(wàn)kWh，提高燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力，年創(chuàng)直接效益約2000萬(wàn)元。

5 建議與結(jié)論

該煤氣鍋爐可同時(shí)燃燒高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，運(yùn)行穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)。有效的回收、利用了煤氣資源，解決了企業(yè)煤氣放散能源浪費(fèi)及煤氣系統(tǒng)緩沖能力差、難于調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

該鍋爐使用中也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注一些問(wèn)題：一如果高爐煤氣含水較高，高爐煤氣燃燒器入口管道底部應(yīng)加裝自動(dòng)排水器，避免積水造成腐蝕；二由于企業(yè)焦?fàn)t煤氣硫化氫含量較大，焦?fàn)t煤氣的摻燒量要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制在30%（熱量比）以內(nèi)，并嚴(yán)格控制排煙溫度，防止鍋爐尾部發(fā)生腐蝕。

[1]黃毅新，趙劍云. 220t/h高溫、高壓、純?nèi)几郀t煤氣鍋爐設(shè)計(jì)[J].動(dòng)力工程，1996（05）.

[2]王華峰，郭明洲. 高爐煤氣鍋爐的設(shè)計(jì)[J].煤氣與熱力，2008（01）.

[3]余期升. 一臺(tái)75t/h純?nèi)冀範(fàn)t煤氣鍋爐的設(shè)計(jì) [J].能源研究與管理，2012（02）.

TQ542

A

王春利（1978—），男，山東濟(jì)南人，工程師，研究方向：發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行及設(shè)備管理。