關于130t/h燃高爐煤氣鍋爐的經濟運行操作分析

郭靖

摘 ?要：合理利用高爐煤氣可實現燃料資源的最大化利用，有利于工業生產降本增效。高爐煤氣鍋爐運行的穩定性及經濟性與生產操作技術水平密切相關，不斷優化操作技術方法既有利于環境保護又有利于提高生產企業的經濟效益。本文結合實際生產經驗，對130t/h燃高爐煤氣鍋爐的不同操作方法及運行效果進行對比分析，找到最經濟科學的生產操作方法。

關鍵詞：高爐煤氣鍋爐;操作方法;運行效果

前言

高爐煤氣是冶金工業生產中燃料燃燒后產生的尾部氣體，雖含有較濃的可燃一氧化碳成分，但熱值較低，多數生產企業未加以回收利用而是直接放散，這就帶來了環境污染和資源浪費的雙重問題。節能減排政策要求下，工礦企業應加強對傳統鍋爐的改造升級，盡可能采用高爐煤氣鍋爐，同時注意選擇合理科學的操作方法，以此實現生產原料的充分利用，促進我國工業經濟的可持續化發展。

1.項目背景介紹

目前我們能源中心鍋爐車間共有3臺鍋爐設備，皆為江西江聯鍋爐有限公司生產的130t/h全燃氣鍋爐，于2012年安裝并投入使用，2014年通過技術改造后我廠鍋爐已實現了全部燃燒高爐煤氣和轉爐煤氣。但就鍋爐設備運行效果來看，其效益并未達到預期目標，而造成這一問題的主要原因在于操作技術和方法問題，導致燃燒效果不佳，燃料浪費較高，探索鍋爐的經濟運行方式意義重大。

2.高爐煤氣的特性及燃燒器情況

2.1高爐煤氣的特性

首先，高爐煤氣主要由氮氣、二氧化碳等惰性氣體組成，其中主要燃燒物為一氧化碳氣體，含量為26%—30%，熱值為3344—4180KJ/Nm3，相比燃煤要低很多。同時，高爐煤氣燃燒速度慢，燃燒火焰長，上下溫差較小，有利于高效加熱調節，然而由于可燃成分較少，參與燃燒的空氣也少，煤氣預熱和生成的廢氣密度大，鍋爐燒高爐煤氣時的阻力大于燒高爐轉爐煤氣時的阻力，而要想獲得足夠的燃燒熱量，就必須增加煤氣量。[1]

其次，高爐煤氣所含的灰分、硫化物較少，煙氣的露點比較高，可避免低溫腐蝕的問題。焦爐煤氣與空氣混合到一定比例時，可以形成爆炸氣體，遇到火源就會爆炸，對操作安全有較高要求。

此外，由于高爐煤氣的熱值很低，理論情況下其燃燒溫度約1295℃，與燃煤溫度相比差值較大。在鍋爐運行中，存在氣體混合燃燒不充分且火焰不穩定，易脫火，需要注意煤氣與空氣的充分混合，優化其著火條件，從而促使其快速燃燒。

2.2燃燒器概述

我公司的3臺鍋爐其爐膛呈方形，為保證燃燒質量需要采取相應的穩燃措施，我們使用耐火磚在爐內中心構筑有筒型蓄熱穩燃器，燃燒器采取四角切圓布置形式，每角分別布設了4層高爐煤氣火嘴，為保證低負荷情況下的順利點火，我們在最下方的兩層火嘴布置有煤氣噴嘴的，同時還在爐膛頂部安置監控設備，便于隨時掌握爐膛內的燃燒情況。

3.操作方法及效果分析

當前，在綠色工業發展背景下，各工礦企業尤其是鋼鐵冶金企業大力推廣使用高爐煤氣鍋爐進行生產，但隨著高爐煤氣容量的不斷增大，而操作技術方法并沒有進行相應提升，所以導致高爐煤氣鍋爐的實際運行效果不佳。

3.1傳統操作方法

很多企業的鍋爐工作人員的常規操作方法為：在高爐煤氣調節閥開度低于60%時，僅使用鍋爐底部兩層火嘴進行煤氣是均勻投放，而當高爐煤氣調節閥開度介于60%～70%時，開展局部啟用第三層火嘴，而第四層火嘴在絕大多數時間都處于閑置狀態;在熱風配比方面，風門開度在90%以上，但第4層熱風卻很少，均衡性不佳。

當使用容量在35t/h時以上高爐煤氣鍋爐時，其爐膛截面積變得更大，就會影響到煤氣與空氣的有效混合，致使高爐煤氣無法燃燼，從而影響熱效率。同時，也會出現燃燒火焰不穩定，產生脈動現象及脫火等問題，鍋爐的燃燒安全性也難以完全保證。

3.2新型操作方法

其一高爐煤氣調節閥開度方面：根據實際需要，我們按照1中2平3低的原則進行調控，即第一層開度居中（60%左右），第二層開度稍微增大（65%左右）第三層開度比第一層調節閥開度略?。ㄩ_度控制在55%左右），同時根據實際運行情況開啟第四層火嘴，保證第四層火焰的頭部能夠與其它火焰根部結合。為了提高高爐煤氣的燃燒速度和加熱時的熱工效率，在進入燃燒室前，高爐煤氣需經過預熱。[2]

其二風門開度控制方面：高爐煤氣加熱單個風門開度約為轉爐煤氣兩個風門開度總和的90%，分門開度分別為200mm、210mm。根據經驗，邊1風門、邊2風門分別取為中間的40%＼90%。風門開度最后確定以看火孔壓力3-8Pa，а=1.15-1.2來確定。要求第一、二、四層的風門開度均大于第三層。

其三安全操作方面：送煤氣進入高爐煤氣管道內，為了時間上充分和防止意外，這一步最好在前一天做，抽去回爐煤氣管道中DN1200高爐煤氣主管盲板，放散30分鐘，機、焦側高爐煤氣主管分別做爆發試驗，并用含氧分析儀測煤氣中含氧量，試驗合格后，關閉放散閥門，消除漏氣。置換前，對高爐煤氣主管分別做爆發試驗，用含氧分析儀測煤氣中含氧量，試驗合格后方可進行置換。鑒于高爐煤氣壓力較高，為避免出現高爐煤氣頂開下降氣流煤氣砣，導致煤氣泄漏，可以采取一次性送高爐煤氣。

3.3運行效果及效益分析

其一，從運行效果方面。原操作按照兩層火嘴燃燒的運行方式，使得燃燒器的負荷過大，第二層煤氣燃燒后生成的煙氣向上運動并與高爐煤氣中的不燃燒氣體進行混合，致使可燃氣體無法與空氣充分混合，煙氣含氧量僅1.6%，所以導致燃燒不充分，鍋爐爐膛溫度較低，約896/℃。在兩層燃燒方式下，火焰的中心溫度不高，加大了燃燒行程，因動力不足使得水冷壁周邊形成的切圓面積逐步縮小，影響到水冷壁上部的吸熱量，排煙溫度開始升高達到135℃，而熱效率進一步下降。[3]新運行方式下，單只燃燒器的負荷有效緩解，第一層調節閥開度加大風量增加，煙氣中的氧含量卻增大到3.5%左右，第一層燃燒后煙氣中尚有部分氧氣存在，可以提升第二層燃燒質量，在第三層和第四層燃燒器的輔助下，前面未燃燼的氣體繼續進行二次燃燒，此時爐膛溫度達到950℃左右，同時提高了旋轉切圓動力，水冷壁周邊切圓面積及吸熱量增大，排煙溫度下降為127℃，而熱效率得到顯著提升。

其二，經濟效益方面。原操作方法需要消耗約134025m3/h高爐煤氣，而新操作方式僅需131410m3/h高爐煤氣，節省了2615m3/h，按1m3轉爐煤氣折標煤=1450/7000=0.207kg標煤，2615m3煤氣可折算為541.3kg標煤，按年均運行300天計算，每年可節約標煤近2000t，若560元/t，那么可節省生產成本約1120000元。由此可見采用新操作方法可有效提高高爐煤氣鍋爐的運行效果及經濟效益。

結語

節能減排，綠色發展是新時代工業企業的必由之路，加強對現有燃氣鍋爐的改造，將其升級為高爐煤氣鍋爐，并注意運用更科學合理的操作技術方法，才能提升鍋爐的運行效果和運行安全，從而提高生產企業的經濟效益。

參考文獻

[1] 陶紅衛，熊建文.135MW超高壓煤氣鍋爐與燃氣-蒸汽聯合循環發電技術經濟比較[J].鍋爐技術，2014（7）：23-26+44

[2] 王春利.高爐、焦爐煤氣鍋爐綜合利用項目[J].中國新技術新產品，2.15（4）：93

[3] 尹志強.鍋爐煙氣余熱利用系統分析與優化對策[J].冶金管理，2020（4）：208-209.