提升转炉煤气在燃气锅炉掺烧量的应用实践

2 0 1 4 年第 9期 总 第1 7 5期 冶 金 动 力 ME T A L L U R G I C A L P O WE R 1 5 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2 7 1 1 0 4 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 T Q 5 4 2 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 4 0 9 0 0 1 5 0 2 Appl i c a t i o n Pr a c t i c e o f I n c r e a s i ng Co nv e r t e r Ga s Bl e nd i ng Pr o po r t i o n i n Bo i l e r Co m b us t i o n ZHANG S h u a i ZHU Xi a nl i a ng W ANG Hu i t h e E n e r g y P o w e r P l a n t o f L a i w u S t e e l of S h a n d o n g I r o n a n d S t e e l G r o u p L a i w u S h a n d o n g 2 7 1 1 0 4 C h i n a A b s t r a c t T o m a k e f u l l u s e o f c o n v e r t e r g a s i n p o w e r g e n e r a t io n o f t h e m e ta l l u r g ic a l e n t e r p r i s e c o n v e rt e r g a s wa s mi x e d w i t h b l ast f u r n a c e g a s a s f u e l f o r g a s c o mb u s t i o n b o i l e r s Ai me d a t t h e p r o b l e m o f t h e a d di t i o n a l c o n v e rte r g a s a mo u n t c o ul d n o t me e t i ng t h e r e q u i r e me n t d ue t o e ffe c t o f bi g fluc t u a t i o n o f b l a s t f u r na c e g a s p r e s s u r e i n t he i n i t i a l p e rio d o f mi x t u r e c o m b u s t i o n c o r r e s p o n d i n g a d j u s t m e n t me a s u r e s w e r e t a k e n w h i c h e v e n t u a l l y i m p r o v e d the c o nv e rte r g a s bl e n di n g a mo u nt t o r e q u i r e d l e v e 1 K e y w o r d s c o n v e r t e r g a s b l a s t f u r n a c e g a s p r e s s u r e a m o u n t o f b l e n d i n g 1 前言 莱钢能源动力厂型钢区 目前有 3台 1 3 0 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 l 1 0 m V t 比国内最高 回收量 1 3 5 mV t 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 2 0 1 3 年初将型钢 1 3 0 t h锅炉掺烧转炉煤气作为 改造项目 旨在消耗 5 0 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 0 0 0 8 0 0 0 k J m 3 之间 C O含量 5 O 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 2 0 1 3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 0 0 0 m3 h以下 极个 别 时 间可达 到 2 0 0 0 0 m 3 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 3 0 0 余次 每天最高次数达 2 0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 0 0 0 m 3 h以下 远低于设计值 日 平均 2 5 0 0 0 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 1 6 冶 金 动 力 ME 1 A LL U RGI C AL P OWER 2 0 1 4年第 9期 总 第1 7 5 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 2 1日下午 1 6 o 0 高气 D N 2 0 0 0蝶阀自1 0 0 开度按 照 5 的比例继续压减 压减至 6 0 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 1 6 3 5分 转炉煤气掺烧量达到 了 2 5 0 0 0 m 但同样的开度下 8 mi n之后 I 6 4 3 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 D N 2 0 0 0总阀均关至 4 0 3 5 之间 出现自 锅炉掺烧转炉煤气以来最大量 2 7 4 4 0 m 3 h 仍然同 样的开度 1 4 3 2 分时 转炉煤气量降为 O 此时转气 压力 8 9 2 8 k P a 高气压力 9 9 5 5 k P a 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 D N 2 0 0 0蝶 阀 自2 5 开度按照 5 的 比例继续 压减 压减至 1 0 一 1 5 左右时 高气支管压力 由 1 0 k P a降至 2 8 k P a 此时高气主管压力 l 0 5 k P a 左 右 继续压减会造成支管压力低于 2 5 k P a 报警 转炉煤气主管压力降至 4 7 k P a左右 转炉站出口 压力 6 7 k P a 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 1 1 5 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 8 2 M P a 4 5 0 的蒸汽所需的热量 Q为 Q D h 一h 1 式中 蒸汽产量 k g 压力为 6 3 MP a 温度为 1 0 6 的给水 焓值 查表为 5 0 7 5 9 k J k g 厂一 蒸汽参数 为 3 8 2 MP a 4 5 0 的焓值 查表为 3 3 3 3 4 7 k J k g 代人公式 1 得 Q 2 8 2 5 8 8 0 k J 锅炉的热效率按 8 7 来计算 则 生产 1 t 蒸汽所需转炉煤气量为 V Q 7 5 2 6 8 7 4 5 8 I T I 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 2 C 0 0 2 2 C 0 2完全燃烧 1 m C O需 0 5 m 氧气 2 H 2 0 2 2 H 2 0 完全 燃烧 1 m H 2 需 O 5 I l l 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 5 0 4 0 5 0 02 6 0 5 0 01 1 0 2 5 4 n l 因空气 中氧气体积分数为 2 l 则需空气 0 2 5 4 0 2 1 1 2 0 9 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 I T I 转炉煤气需要的送风 量为 1 2 0 9 5 1 1 1 3 3 0 6 m 空气 转炉煤气热 值为 6 6 8 6 k J m 折合燃用转 炉煤气产生每 C J 热量须消耗空气 1 3 3 0 6 1 0 0 0 6 6 8 6 1 9 9 i n 理 论 须 空 气 量 为 1 9 9 1 1 1 8 1 m3 从煤气成份及燃烧过程计算来看 产生热量主 要靠 C O 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 2 1 8 1 8 1 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 3 0 0 0 0 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 7 5 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 8 6页 冶 金 动 力 MFr AL LU RGI CAL P OWER 2 0 1 4年第 9期 总 第1 7 5 期 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 1 2 0 m m 要求每米进行测量 深度误差不大 于 3 0 e mo 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 MP a 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 2 0 1 4 0 6 1 8 作者简介 解开国 1 9 6 4 一 男 1 9 8 4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 上接 第 1 6页 D N 2 0 0 0蝶阀压减至 1 0 l 5 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 2 5 0 0 0 m弧 以上的持 续掺 烧 8 9 1 0三个 月掺烧 量 分别 达 到 1 5 0 0 1 5 3 0 1 4 2 0万 m 掺烧转炉煤气总量与有