煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監測探索

韓清珊

摘 ? 要：在鋼鐵企業生產過程中，副產煤氣是一種氣體能源，被企業再循環利用，主要作為加熱爐和鍋爐的燃料，以某鋼鐵企業110t/h煤氣鍋爐為例，對煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監測數值計算進行了探索分析，推研監測數值允許范圍。為避免事故的發生，有效降低和避免危險，現在以某鋼鐵企業110t/h煤氣鍋爐為例，就煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監測及應用做進一步探索，希望能在這一領域取得進展。

關鍵詞：煤氣鍋爐 ?機組 ?技術參數 ?可燃氣體 ?監測

中圖分類號：TU822 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0132-02

在鋼鐵企業生產過程中，副產煤氣是一種氣體能源，被企業再循環利用，主要作為加熱爐和鍋爐的燃料，因為高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣的成分和熱值差異較大，所以混合成各種配比的煤氣，可以滿足各種工況不同熱值的需求，在鋼鐵企業利用效率進一步提高。但是在使用煤氣作為燃料的窯爐點火時存在一定危險性，出現過窯爐點火爆燃或爆炸事故，事故結果一般不可承受。

1 ?煤氣鍋爐機組概況

110t/h煤氣鍋爐為自然循環鍋爐，采用H型布置，單鍋筒、前吊后支結構。由鍋筒、鍋筒內部裝置、水管系統、過熱器、省煤器、空氣預熱器、鋼架、爐墻附件、平臺扶梯、剛性梁、護板、蓄熱穩燃裝置、密封系統、管路布置和燃燒器等主要部件組成。省煤器和空氣預熱器各為兩級，交替布置，空氣預熱器為管式，構架采用鋼結構，尾部為疊置式結構，按7級地震烈度設計，鍋筒內部采用旋風分離器進行一次汽水分離，過熱蒸汽溫度的控制采用給水噴水減溫裝置。爐膛采用膜式水冷壁，供水采用集中下降管，平臺為柵格結構。

2 ?煤氣鍋爐的技術參數

2.1 主要參數

該煤氣鍋爐主要技術參數（見表1）：額定蒸發量110t/h，額定蒸汽壓力6.87MPa，計算燃料消耗量（高爐煤氣）100160 NMm3/h，燃料噴嘴容量（單個）11670kW。

2.2 燃燒設備

110t/h煤氣鍋爐爐膛寬度6080mm，深度6080mm，出口煙溫747.7℃，8只雙旋流式燃燒器在爐膛四角布置。煤氣鍋爐燃燒設備及參數（見表2）。

2.3 設計燃料特性

本鍋爐設計燃料為高爐煤氣和焦爐煤氣混燃，其組成為70%～100%的高爐煤氣和0%～30%的焦爐煤氣。燃燒器前煤氣壓力不低于2000Pa，煤氣鍋爐設計燃料特性（見表3）。

2.4 各燃料成分（體積比）

燃料的成分比對燃燒特性影響較大，特別是對爆炸極限的影響，在實際操作中，要對煤氣進行取樣化驗，進行煤氣成分全分析，并煤氣標準成分對比（見表4、表5）。

3 ?煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監測數值計算

本文中煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監測數值計算前提是先使用焦爐煤氣對鍋爐進行點火，點火成功后緩慢開啟高爐煤氣閥門，點燃高爐煤氣，使煤氣在爐膛穩定燃燒。

《化學品生產單位動火作業安全規范》（AQ3022-2008）第6.5 動火分析合格判定：“當被測氣體或蒸氣的爆炸下限大于等于4%時，其被測濃度應不大于0.5%（體積百分數）;當被測氣體或蒸氣的爆炸下限小于4%時，其被測濃度應不大于0.2%（體積百分數）。”

3.1 燃料爆炸極限

（1）焦爐煤氣：凈化后的焦爐煤氣是無色、有臭味、有毒的易燃易爆氣體，比重0.3623，熱值16800～18900kJ/m3，著火溫度550℃～650℃，爆炸極限4.5%～35.8%，理論燃燒溫度2150℃左右。

（2）高爐煤氣：高爐煤氣是無色、無味、有毒的易燃易爆氣體，比重0.9～1.1，熱值3349～4187kJ/m3，理論燃燒溫度1500℃左右，著火溫度730℃左右，爆炸極限30.8%～89.5%。

（3）氫（H2）的爆炸極限為4.1%～74%。

（4）甲烷（CH4）爆炸極限5%～15%。

3.2 煤氣鍋爐點火爐膛可燃氣體檢測判定方法推研

（1）按“被測氣體或蒸氣的爆炸下限大于等于4%時，其被測濃度應不大于0.5%（體積百分數）”執行;按照使用焦爐煤氣先點火，選用焦爐煤氣中主要可燃燒成分CO、H2、CH4計算檢測值。

①CO應不大于250ppm，計算公式0.5%*5%=0.025%

②H2應不大于2750ppm，計算公式0.5%*55%=0.275%

③CH4應不大于1150ppm，計算公式0.5%*23%=0.115%

（2）因借鑒標準為動火規范，非點火規范，區別之處在是否可靠切斷，點火前檢測為非可靠切斷狀態，存在向爐膛泄漏的可能性。為此設定一個安全系數為0.8（系數同時考慮爐膛負壓、溫度、濕度、測量位置、微量泄漏等影響）。

3.3 煤氣鍋爐使用焦爐煤氣點火爐膛可燃氣體檢測判定

（1）檢測值確定。

①CO應不大于200ppm，計算公式225*0.8=200ppm

②H2應不大于2200ppm，計算公式2750*0.8=2200ppm

③CH4應不大于920ppm，計算公式1150*0.8=920ppm

④H2S為參考值

（2）點火前，CO、H2、CH4濃度值應分別不大于200ppm、2200ppm、920ppm。任何一種氣體檢測超出以上值時，需重新對爐膛進行吹掃，并處理泄漏點，直至檢測合格方可點火。

因焦爐煤氣主要成分較為穩定和便攜式CO監測報警儀較為常用兩方面原因，在做測量分析時，可燃氣體可只測量CO成分，點火前，CO濃度應不大于200ppm。單一CO濃度作為判斷標準時，宜查看焦爐煤氣全成分分析結果是否穩定。

點火分析的取樣點要有代表性和一定數量（每個燃燒器附近至少1個取樣點），取樣點進入爐膛內，宜在燃燒器出口上方0.5s高度處。

取樣與點火間隔不得超過30min，如超過此間隔，應重新取樣分析。

4 ?煤氣鍋爐點火管理原則及操作要求

送煤氣前必須制定引送煤氣方案和安全措施。送氣前要全面檢查，應關閉人孔，排水器充滿水保持溢流，關閉爐前燒嘴，打開末端放散管，經確認無誤后方可進行下一步操作。

送煤氣前，通入氮氣進行管道置換，達到要求后，關閉氮氣，漸開閥門開始送煤氣，末端放散5～10min，從管線末端取樣，經做爆發試驗或含氧量分析（含氧量≤1%），三次合格后，停止放散。同時應全面檢查煤氣管道與設施嚴密無泄漏，氮氣吹掃閥關閉，氮氣與煤氣連接設施斷開。

煤氣管線引送煤氣合格后，方可實施爐窯點火。

點火時，爐內系統應保證一定的負壓，點火前必須監測爐膛內可燃性氣體含量，確認爐膛內無可燃爆炸性混合氣體，檢測爐膛、爐尾CO含量，若小于200ppm，認為合格。點火程序：必須先點火后送煤氣。嚴禁先送煤氣后點火。

送煤氣時不著火或著火后又熄滅，應立即關閉煤氣閥門，查清原因，排凈爐內混合氣體，監測爐膛，確認無爆炸危險，再按規定程序重新點火。

凡強制送風的爐子，點火時應先開啟鼓風機，但不送風，待點火送煤氣燃著后，再逐步增大供風量和煤氣量，停煤氣時，應先關閉所有的燒嘴，然后再停鼓風機。

點火時，煤氣壓力必須在1000Pa以上，低于1000Pa，停止使用。看火人必須堅守崗位，防止煤氣熄火、回火、脫火等造成事故。

參考文獻

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