燃煤锅炉改造为掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气分析
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燃煤锅炉改造为掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气分析
作者：王雷
来源：《硅谷》2011年第07期
摘要： 高炉煤气的利用方式很多，目前我国最主要的利用方式是高炉煤气发电项目（包括燃烧高炉煤气和高炉煤气、煤粉混烧）。分析燃煤锅炉掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气后的工况变化，并提出改造措施，对钢铁行业的燃煤锅炉改造具有借鉴意见。
关键词： 高炉煤气；燃煤锅炉；掺烧
中图分类号：TK223.23文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410156－02
在钢铁企业的生产过程中，消耗大量的煤炭、燃油和电力能源的同时，还产生诸如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等二次能源，所产生的这类能源，除了满足钢铁生产自身的消耗外，剩余部分用于其他行业或民用。
高炉煤气是炼铁的副产品，是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用产生的一种煤气，无色无味、可燃，其主要可燃成分为CO，还有少量的H2，不可燃成分是惰性气体、CO2及N2。CO的体积分数一般在21%-26%，发热量不高，一般低位发热值为2760-3720kJ/m3。高炉煤气着火温度为600℃左右，其理论燃烧温度约为1150℃，比煤的理论燃烧温度低很多。燃烧温度低，使得高炉煤气难以完全燃烧，且燃烧的稳定性差。由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳，燃烧温度低、速度慢，燃用困难，使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高。利用高炉煤气发电，由于燃料成本低，系统简单，减少了燃料运输成本及基建费用，可以缓解企业用电紧张局面，减少CO对环境的污染，取得节能、增电、改善环境的双重效果，既能为企业创造可观的经济效益，又能创造综合社会效益。
根据现在钢铁行业中高炉煤气的主要利用方式，本文对燃煤锅炉掺烧高炉煤气和燃煤锅炉改造为全燃高炉煤气锅炉做了理论分析和相应的改造措施。
1 掺烧高炉煤气对锅炉性能的影响
1.1 对炉膛内燃烧特性的影响
燃煤锅炉中掺烧高炉煤气时，由于高炉煤气的低位发热量很低（2760 龙源期刊网
-3720kJ/m3），而一般的烟煤的低位发热量约为18000kJ/kg，因此，炉膛中的理论燃烧温度必定下降，导致煤粉燃烧的稳定性变差，煤粉颗粒的不完全燃烧量增多，从而增加飞灰含碳量，机械不完全燃烧损失增加，锅炉效率降低。另一方面，掺烧高炉煤气后，送入炉膛内的吸热性介质增多，烟气的热容量增大，火焰中心的温度水平下降，火焰中心位置上移，导致煤粉在炉膛内的停留时间缩短，也造成煤粉的不完全燃烧，飞灰含碳量增加。第三，掺烧高炉煤气后，炉膛内烟气量增加（表1），炉膛内的烟气流速增加，从而缩短了煤粉颗粒在炉膛内的停留时间，也造成了煤粉的不完全燃烧。第四，掺烧高炉煤气后，高炉煤气中存在的氮气等大量的惰性气体阻碍可燃成分与空气的充分混合，减少发生燃烧反应的分子间发生碰撞的几率，导致燃烧不稳定，煤粉颗粒燃烧不完全，增加了飞灰含碳量。可见，掺烧高炉煤气后，飞灰的含碳量增加，锅炉效率降低。试验证明[1]，从飞灰含碳量的角度来看，如果不提高炉膛的温度水平，高炉煤气的最佳掺烧率应该在25%以内。
表1燃料产生1MJ燃烧热的烟气量
众所周知，固体的辐射能力远远大于气体，燃高炉煤气产生的烟气中所含有的具有辐射能力的三原子气体所占的份额远远低于燃煤，在燃气中占很大一部分的N2等双原子气体不具备辐射能力，而且，高炉煤气燃烧产生烟气中三原子气体主要是CO2和少量的H2O，CO2的辐射能力要低于H2O，因此，掺烧高炉煤气后，炉膛内火焰辐射能力减弱，更多的热量流往后面的过热器和尾部烟道。掺烧锅炉煤气后，炉膛内的热交换能力下降，对于以炉膛水冷壁为主要蒸发受热面的锅炉，如果锅炉结构不做调整，则锅炉的蒸发量下降。
1.2 对炉膛后烟道的传热特性影响
以对流换热为主的过热器系统，吸收烟气热量主要取决于传热温压和传热系数。对于燃煤和掺烧高炉煤气的锅炉来说，两者的炉膛出口烟温相差不大[2]，因而其传热温压也相差不大。但是掺烧高炉煤气锅炉的烟气体积流量要比燃煤锅炉大，对流受热面的烟气流速增加，因此提高了传热系数，使得过热器吸热量增加，导致过热器出口温度过热。同样，烟气量增加，如果炉膛后的受热面不改变，则布置在炉膛后烟道中的过热器，省煤器，空气预热器吸热量增多，但是不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平，因而排烟温度升高，排烟热损失增加。
2 全烧高炉煤气对锅炉性能的影响
2.1 对炉膛内燃烧特性的影响
高炉煤气中大量的惰性气体N2、CO2等在燃烧时不参与燃烧反应，相反，还吸收大量可燃气体燃烧过程中释放的热量，使得高炉煤气的燃烧温度偏低。虽然高炉煤气是气体燃料，理论燃烧温度（-1150℃）要远低于煤粉颗粒（1800℃-2000℃），但是高炉煤气中含有的大量惰性气体会阻碍火焰传播，使火焰的传播速度变慢（例如层流火焰传播速度仅为0.3-1.2m/s），因此，要保证燃烧的稳定性，必须提高燃烧温度。高炉煤气中几乎不含灰分，燃烧时，火焰基本上不产生辐射能量，只有燃烧产生的烟气中的三原子气体具有辐射能力，高炉煤气中大量的龙源期刊网
氮气不具备辐射能力，所以燃高炉煤气的锅炉，炉膛中的烟气辐射传热能力要低于燃煤锅炉。因此，炉膛内水冷壁的吸热量降低，导致锅炉蒸发量减少。
2.2 对炉膛后烟道的传热特性的影响
由于高炉煤气中几乎不含有灰尘，所以，燃烧高炉煤气产生的烟气中的飞灰可以忽略不计，因此，对流受热面的污染系数ξ很低，只有0.0043，而对于燃煤锅炉，当烟气流速为10m/s时，污染系数ξ为0.019[3]，可见，燃烧高炉煤气后，对流受热面的热有效系数增大，使得对流受热面的吸热量增多。
高炉煤气中含有大量的惰性气体，产生相同燃烧能量的高炉煤气生成的烟气量要大于纯燃煤时产生的烟气量，因此流经对流受热面的烟气量增大，烟气流速增加，导致对流传热的传热系数变大，对流吸热量增大，因此，吸收对流受热面热量的过热蒸汽温度升高。同样，烟气量增加，如果炉膛后的受热面不改变，则布置在炉膛后烟道中的过热器，省煤器，空气预热器吸热量增多，但是还不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平，排烟温度升高，排烟热损失增加。
3 掺烧高炉煤气后的改造措施
由以上的分析，为了解决掺烧高炉煤气后出现的一系列问题：炉膛温度下降；过热蒸汽温度升高；飞灰含碳量增加；排烟温度变大等，提出下面的解决方案。
3.1 改造燃烧器
高炉煤气燃烧器一般布置在煤粉燃烧器的下部，当高炉煤气燃烧器具有充当锅炉启动燃烧器的功能时，这种布置可以获得燃烧和气温调节两方面的好处。如果以高炉煤气借助煤的燃烧来稳燃的话，则只对气温调节有利。由于混烧高炉煤气后，炉膛中火焰的中心位置上移，造成煤粉燃烧不完全，排烟温度升高等问题，因此，可以采取让燃烧器位置尽量下移，燃烧器喷嘴向下倾斜等方法，降低火焰中心位置，增加燃料在炉膛内的停留时间。选用能强化煤粉燃烧的燃烧器，如稳燃腔煤粉燃烧器[4]，加强煤粉颗粒的燃烧，减少飞灰含碳量，提高锅炉效率。
3.2 改造过热器
掺烧高炉煤气后，炉膛内辐射吸热量减少，对流吸热量增加，因此在实际允许的情况下，增加较多的屏式过热器，相应的减少对流过热器受热面，这样，可以照顾到全烧煤和掺烧高炉煤气工况下过热器的调温性能，避免过大的增加减温水量。
3.3 改造省煤器
掺烧高炉煤气后，炉膛内的辐射吸热量减少，直接影响了锅炉蒸发量下降，导致锅炉出力降低，另外，掺烧高炉煤气后，烟气量变大，排烟温度升高，因此，在炉后烟道内增加省煤器龙源期刊网
换热面积，采用沸腾式省煤器，要保证其沸腾度不超过20%，否则因省煤器内工质容积和流速增大，使省煤器的流动阻力大幅增大，影响锅炉经济性。增加省煤器换热面积，提高了省煤器的吸热量，降低了过高的排烟温度，减小了排烟损失，提高了锅炉效率。
4 全烧高炉煤气后的改造措施
4.1 炉膛改造
燃煤锅炉的炉膛内辐射传热能量很大，炉膛内配置了相应的大量的水冷壁吸收辐射热，改燃高炉煤气后，炉膛内辐射能量减少，过多的水冷壁吸收大量的辐射热能会使得炉内的温度进一步下降，加剧了高炉煤气燃烧的不稳定，因此，敷设卫燃带，降低燃烧区下部炉膛的吸热量，进一步提高燃烧区炉膛温度，改善高炉煤气燃烧的稳定性。增加了卫燃带后，减少了水冷壁的面积，锅炉蒸发量减少，为了保证锅炉的蒸发量，就必然要提高高炉煤气量，提高炉膛的热负荷，但是，高的炉膛热负荷也提高了烟气量和炉膛出口温度，导致过热蒸汽超温和排烟温度升高，锅炉效率下降，因此不可能通过无限制的提高炉膛热负荷来提高锅炉的蒸发量。锅炉改烧高炉煤气后，炉膛内的热交换能力显著下降，对于以炉膛水冷壁作为其全部蒸发受热面的锅炉，如果锅炉的结构不允许做较大的改动，蒸发量必定下降。
4.2 燃烧器改造
对于高炉煤气来讲，动力燃烧即无焰燃烧其火焰长度短、燃烧速度快、强度大、温度高，是一种比较合适的燃烧方式，但因其体积大、以回火、噪音高、负荷调节不灵活，且流道复杂，成本高，实际中采用很少。而采用扩散燃烧不但火焰太长，而且混合不好，燃烧不完全，不适合高炉煤气。实际中大多数采用预混部分空气的燃烧方式，这种形式的燃烧器结构简单、不易回火、负荷调节灵敏，在煤气的热值和空气的预热温度波动的情况下能保持稳定的工作，调节范围宽广，在锅炉最低负荷至最高负荷时，燃烧器都能稳定工作。
燃烧器的布置主要考虑以下几点：火焰应处于炉膛几何中心区域，使火焰尽可能充满炉膛，使炉膛内热量得以均匀分配，受热面的负荷均匀，不会形成局部受热引起内应力增大，防止受热不均匀。对于布置高度，在不影响火焰扩散角的情况下，燃烧器低位布置，有利于增加煤气燃烧时间，保持炉温均匀。
4.3 过热器的改造
改燃高炉煤气后，烟气量增大引起过热蒸汽超温，可以通过适当减少过热器的面积来控制过热蒸汽的温度在规定范围之内。也可以通过增加减温器的调温能力，来控制过热蒸汽的温度。
4.4 增加煤气预热装置 龙源期刊网
加装煤气预热器一方面可以进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，另外一方面，可以增加入炉能量，提高燃烧温度，增强火焰的辐射能力，改善高炉煤气的着火和燃尽条件。研究证明[5]，高炉煤气温度每提高10℃，理论燃烧温度可以高4℃。但是由于高炉煤气的易燃性和有毒性，要求与烟气之间的换热过程严密而不泄露，理论上只能采用分离式热管换热器。
4.5 省煤器的改造
改烧高炉煤气后，排烟温度升高，锅炉蒸发量下降，因此，增加省煤器面积，采用沸腾式省煤器可以提高省煤器的吸热量，降低过高的排烟温度，减小排烟损失，提高锅炉效率。另一方面，高炉煤气锅炉炉内火焰黑度和炉内温度低，故不宜单纯以增加敷设受热面的面积来提高锅炉蒸发量，而采用沸腾式省煤器来弥补锅炉蒸发量的减少，这是提高锅炉出力的有效措施。
22009093
２００６年第３期 总第１１５期 冶 金 动 力 ＭＥ『ｒ＾ＬＩ．ＵＲＧＩｃＡＬ Ｎ腮 ４９
掺烧高炉煤气煤粉锅炉降低排烟热损失的措施
徐道新，庞礴 （马鞍山钢铁公司热电总厂，安徽马鞍山２４３ｏｏｏ）
【中豳分类号】Ｔ１ ２９ 【文献标识 】Ｂ 【文章编号】１０ｏ６－６７６４（２ｏｏ６）０３－ｏｏ４９—０２
Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｈｅａｔ Ｌｏｓｓ ｏｆ Ｆｕｍｅ Ｅｘｈａｕｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｂｏｉｌｅｒ Ｆｉｒｉｎｇ
ＰＩｌｌｖｅｉ ｌ。ｚｅｄ Ｃｏａｌ ａｎｄ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｇａｓ
ｘｕ Ｄａｏ－ｘｉｎ，ＰＡＮＧ Ｂｏ ｅｍＩ口ｌ Ｐｏｗｇｒ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍａａｒａｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，￡砬，Ｍｏｎａｓｈａｎ，Ａｎｈｍ ２４３０００，Ｃｈｉｎａ）
１概述
马钢热电总厂ｌ ～３ 煤粉掺烧高炉煤气锅炉（型 号ＳＧ－－２２０／９．８一Ｍ２９５型）投产十多年以来。由于运
行年限长、煤质偏离设计值较大等原因、，前一段时间
排烟温度一直居高不下，甚至有持续攀升之势头，随 着高炉煤气火嘴的增加，掺烧高炉煤气量的增大（高
炉煤气量每增加１ ２００ ｍ３，排烟温度约升高１℃），
今年夏季锅炉运行中排烟温度最高曾达到２１５℃
（环境温度每升高１Ｏ℃，排烟温度约升高６．４℃）。
这不仅严重影响锅炉运行的经济性（经验数据，排烟
温度每升高１Ｏ～１５℃，锅炉效率约降低１％），甚至
威胁到锅炉运行的安全性。《规程》规定，排烟温度不 正常升高到２５０℃以上时。应紧急停炉。因排烟温
度过高会影响到空气预热器和引风机叶轮、轴承的
安全性。另外，排烟气量过大，不仅使排烟热损失增
加，还会使烟气流速增快，过热器、省煤器、空气预热
器受热面磨损加剧（磨损与烟速三次方成正比），还
会影响电除尘效率下降，污染环境，引风机叶轮磨损
加剧，引、送风机电耗增加等。针对上述情况。车间领
导和工段都非常重视。并及时采取对策。
ú
安徽建筑 ２０１５年第３期（总２０３期）
ＤＯＩ：１ ０．１ ６３３０４．ｃｎｋｉ．１ ００７－７３５９．２０１ ５．０３．０８７
煤改燃后锅炉的ＮＯｘ排放对比浅析
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＮＯ Ｅｍ ｉｓｓｉｏｎｓ Ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｆｔｅｒ Ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｃｏａｌ ｔｏ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ
肖云江，陈刚，张越
（１．中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津３０００７４；
２．中国市政工程华北设计研究总院有限公司合肥分公司，安徽合肥２３００００）
摘要：文章对比分析了燃煤和燃气锅炉投资、耗能比较和产生氯制
浓度排放量，提出将燃气锅炉限制浓度和总量同时控制。
关键词：脱硝；煤改燃；锅炉；氯氧化物；ＰＭ２．５
中图分类号：ＴＫ２２９．６ 文献标识码：Ｂ
文章编号：１００７—７３５９（２０１５）０３一Ｏ１９１－０２
Ｏ前言
党的十八大报告强调要把生态文明建设放在突出地位，要
纳入社会主义现代化建设总体布局。国家十二五规划已将氮氧
化物列入大气污染物，明确规定了排放指标。同时随着科学技
术发展和公众节能减排、环保意识的提高，经济发达地区如北
京、天津等城市开始陆续采用以清洁能源天然气替代煤为燃
料。燃煤锅炉改装为燃气锅炉，是改善大气环境的有效方法之
一，也是能源结构调整的重要步骤。
燃煤电厂和热电联产企业是耗煤大户，也是烟气污染物的
排放大户，笔者认为燃煤锅炉和燃气锅炉氮氧化物排放浓度仅
靠ｌＯＯｍｇ／Ｎｍ，作为限制有局限性，煤改气的锅炉不仅氮氧化物
浓度没降下来反而升高，采用ＳＣＲ法脱硝效率反而提高，才能
达到环保排放要求；笔者认为供暖锅炉盲目煤改燃，导致煤炭
和天然气利用率失调，冬天闹气荒，煤炭闲置，加剧ＰＭ２．５雾霾
形成。
１ 燃煤锅炉和燃气锅炉燃料成本比较
以延安市为例，根据《国电延安北部新区分布式能源站初
可研文本》，其燃料天然气购入价格按１．７３元／Ｎｍ （含税），天然
气低热值３４．８９ＭＪ／Ｎｍ ；延安市锅炉用燃料煤的低位发热量
130t／h燃气锅炉冷态试验分析
第４期 ２Ｏ０６年ｌ２月 锅炉制造 Ｂ０ⅡＥＲ ＭＡＮＩ．７ＦＡ（删 Ｇ Ｎｏ．４ Ｄｅｅ．２００６
文章编号：ｏｊ２３一ｌｚ４９（ａ￣ｏ６）０４—００Ｏ４—０４
１３０ ｔ／ｈ燃气锅炉冷态试验分析
鄢晓忠 ，刘 亮 ，夏侯国伟 ，熊训强
（１．长沙理工大学能源与动力工程学院长沙４１００７６； ２．贵州水城钢铁（集团）有限公司动力厂贵州六盘水５５３０２８）
摘要：介绍了燃气锅炉冷态试验的原理、内容及方法。通过冷态试验，找出了送、引风机及二次风门挡板开 度与风量（速）的关系，测试了四角喷燃下炉内速度分布及气流均匀情况 通过对试验结果的分析，确定了燃 烧中配风及各二次风门挡板的运行开度，同时指出了存在的问题 为锅炉的安全经济运行提供了保障。 关键词：燃气锅炉；冷态试验；分析 中图分类号：＇１Ｘ２２９ 文献标识码：Ａ
１３０ ｔ／ｈ Ｇａｓ—ｆｉｒｅｄ Ｂｏｉｌｅｒ Ｃｏｌｄ Ｔｅｓｔ
（１．Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，ｃｈａｎｇｓｈａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｈａｎｔｓ ４１００７６ Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕｉｚｈ０ｕ Ｓｈｕｉｃｈｅｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ。Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３０２８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｎｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇａｓ—ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｌｄ ｔｅｓｔ．Ｅｘｉｓｔｉｎｇ
ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ。ａｉｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｉｒ ｄａｍｐｅ Ｉａｒｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｓｔ，
ｗｈｉｃｈ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ—－ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ；ｃｏＭ ｔｅｓｔ；ａｎａｌｙｓｉｓ
燃煤锅炉“煤改气”改造工程实施方案(最新)
燃煤锅炉“煤改气”改造工程实施方案
为治理我县大气环境，切实减轻煤烟型污染，积极推进高原绿色县城创建，全面做好节能降耗工作和“煤改气”工作，根据《大气污染防治法》相关规定和县委十三届十次全会精神，现就我县燃煤锅炉“煤改气”改造工程，制定如下实施方案。
一、总体目标
针对全县现有使用的1吨以上燃煤锅炉实施“煤改气”改造工程，全部采取天然气作为燃烧原料。确保完成县区内无大中型燃煤锅炉的目标，清洁能源使用率达到90%以上，努力创造良好的大气环境。
二、主要任务
（一）对县城范围内位置处于全县集中供热范围或天然气管道服务范围内的在用1吨以上燃煤锅炉实施天燃气锅炉改造。改造方式由燃煤锅炉使用单位（或个人）自行选择，可纳入县城集中供暖范围内统一供暖，也可自行投资改造为天然气锅炉。
（二）用于小区采暖、住房采暖、办公采暖、工程锅炉以及经营性淋浴和洗浴等的1吨以上燃煤锅炉，均纳入本次改造范围内。淋浴或洗浴经营户也可选择使用电力X装置。
（三）1吨以下小锅炉以及茶水炉、X炉等小型装置，不纳入此次改造范围内。
（四）属于拆迁范围，即将进行拆迁，不进行改造。 （五）X镇等所处位置不在全县集中供热范围或天然气管道服务范围的燃煤锅炉，待纳入集中供热范围或天然气管道服务范围后再进行改造。
（六）按照我县统筹规划，X镇将于X年年底完成天然气管网铺设工作，X镇内燃煤锅炉需在X年年内全部完成“煤改气”改造工程。
（七）燃煤锅炉进行“煤改气”改造时，必须委托有资质的锅炉生产安装单位进行装配，不得自行安装无资质的“黑锅炉”，严防发生安全事故。
（八）全县范围内禁止新建各类燃煤锅炉。X镇、X镇地区可安装天然气锅炉，X镇、X镇等地区可待天然气管网铺设工作完成后安装燃气锅炉，目前可以向已有燃煤锅炉的单位协商集中供热或采用太阳能、电力供热等方式处理供热问题。
三、实施步骤
我县燃煤锅炉“煤改气”工程分为四个步骤开展。
（一）调查摸底阶段（X年8月1日—9月31日）：
锅炉受热面磨损原因分析与防治对策
第11卷(2009年第12期)电力安全技术
6〔摘要〕通过对锅炉在不同高炉煤气掺烧量的工况下各部分烟气流速及流动方式的分析试验，以及对不同燃煤种类和灰的成分、特性对锅炉管道磨损影响的分析计算，并对锅炉受热面进行内部检查，找出了近期锅炉“四管”频繁爆管和空预器漏风量急剧扩大的原因，提出了现阶段锅炉燃烧调整的方法和急需解决的问题以及锅炉的最佳运行方式。〔关键词〕锅炉；高炉煤气；燃煤灰分特性；管道磨损武钢自备电厂一期工程装机容量2×200MW，为武钢“双700”万吨配套工程。电厂锅炉为WGZ-670/13.7-8型超高压、自然循环、固态排渣、煤粉煤气混烧炉,设计燃用煤种为晋东南贫煤，单炉最大高炉煤气掺烧量为15万m3/h～20万m3/h。2003年以来，由于入炉煤质越来越差，煤种发热量从2.2万kJ/kg降到1.6万kJ/kg，有时甚至低于1.5万kJ/kg，并且掺杂很多煤矸石、鹅卵石和土，灰分从25％上升到55％以上，致使机组负荷带不满(只有160MW)。2004年8月，因武钢新增7号高炉，高炉煤气放散量大。出于环保和经济方面的考虑，同时因为高炉煤气对锅炉燃烧稳定有利，决定启动第3台引风机来加大高炉煤气掺烧量(达到单炉4支煤气火嘴，20万m3/h)。效果很明显，机组负荷完全可以带满，并且运行非常稳定。但是，从2005年1月开始到3月底，电厂2台锅炉相继发生“四管”爆漏8次(1号炉3次，2号炉5次)，其中4次是由磨损直接造成的，另外还有3次与磨损有关。这给电厂生产造成很大影响，因而被迫减少高炉煤气掺烧量，并禁止锅炉3台引风机同时运行。在将2号机组转入大修后，1号炉空预器漏风急剧增大(达到30％以上)，2台送风机入口门开度从55%增大到80％，出口空气压力从5.4kPa增大到6.2kPa，仍然不能满足锅炉氧量需求，飞灰烧失量大增。1锅炉简介电厂锅炉呈π型露天布置，炉膛深10.8m、宽，其宽深比为。冷灰斗下为捞渣机，采用冷却水全密封。燃烧器四角布置，采用双切圆陈杰奎（武汉钢电股份有限公司，湖北武汉430082）锅炉受热面磨损原因分析与防治对策
“气煤混烧”技术在工业锅炉上的应用
区域供热２０１０．６期
“气煤混烧＂技术在工业锅炉上的应用
晋城市热力公司 马培根
【摘要】针对煤炭企业、化工企行业以及 台金企业生产中排放大量可燃气体，提 出了利用“气煤混烧”技术对其工业锅炉进行改造，从而达到废气利用，保护环境，节 能降耗，提高锅炉燃烧效率及企业经济效益的目的，并进行了定性和定量分析。
【关键词】气煤混烧改造节能
１“气煤混烧”技术的提出
“气煤混烧”技术由上世纪中叶起源于美 国，它最早应用于层燃炉排锅炉和抛煤机锅
炉，由于这类锅炉燃烧性能差，燃烧效率低， 负荷调节能力差，煤种适应性差，使其难以适
应经济发展和环境保护的要求，因而面临淘 汰的命运。为了改善其运行特性，适应环保的 需要，“气煤混烧”技术应运而生。实践证明，
“气煤混烧”技术是一项降低污染、节约能源
的有效技术措施，对于工业锅炉而言，这种技 术比改造锅炉或增加环保设施的经济性要优
越的多，其优点如下： ①暖炉和点火干净、快捷： ②负荷调节能力强，能在较低负荷下运
行，负荷升降反应速度快； ③由于燃烧效率提高和过量空气系数降 低，使锅炉热效率提高； ④避免锅炉在负荷变化或燃烧质量变差
时冒黑烟，减少锅炉烟尘排放量； ⑤延长锅炉使用寿命； ⑥锅炉改造工程量小，投资省。
２“气煤混烧”技术应用的可行性 在煤焦、煤化工、钢铁等企业，它们一边
利用煤炭生产热能满足生产需求。一边在生 产过程中又排放大量的可燃气体，如煤层气、
焦炉煤气、高炉煤气等，这些气体以废气的形 式排向大气，造成大量能源浪费和大气环境
污染。“气煤混烧”技术是一种工业废气回收 利用的先进技术，仅对工业锅炉做很少的改
造，即可实现工业废气回收利用，使锅炉燃烧 效率大大提高。
３技术改造方案及效益分析 我国工业锅炉主要有链条炉排锅炉和循
环流化床锅炉。本文研究的“气煤混烧”技术 是通过对锅炉的技术改造，达到掺烧工业废
气，提高锅炉燃烧效率。从而实现节能减排。 ３．１链条炉排锅炉改造方案 对于链条炉排锅炉．燃料进入炉膛后以
【冶金工业】冶金业高炉煤气运用
第 1 页 【冶金工业】冶金业高炉煤气运用
冶金业高炉煤气运用
1高炉煤气的特点
高炉煤气是高炉炼铁的副产品,煤气成分以N2、CO2和CO为主,其特点是含尘量大、不易着火、燃烧不稳定、热值低,一般为3000~3800kJ/m3(见表1),产出波动大,尤其是高炉休风或发生待料的时候。高炉煤气的主要用户是高炉热风炉、焦炉、电站锅炉以及燃用高焦混合煤气的轧钢加热炉等。由于高炉煤气的热值较低,一般企业在煤气平衡不好时首先选择放散高炉煤气,因此高炉煤气放散率一般作为衡量一个企业煤气平衡措施和水平的标志[1]。表2为近几年我国重点统计钢铁企业副产煤气利用状况[2],由于炼铁产能的增加,高炉煤气产量逐年增多,高炉煤气利用状况不容乐观。
2高炉煤气在钢铁厂的应用
高炉煤气因热值低、含尘含水量大、压力波动大等因素在钢铁企业中难以适应生产需要,大部分钢铁厂除高炉热风炉、焦炉等用户使用外,剩余的大量煤气被白白地放散掉,但在先进钢铁企业,高炉煤气除满意生产设备的加热外,很大一部分用于发电或产生蒸汽。表3为近几年我国宝钢高炉煤气的利用状况,可以看出,高炉煤气放散逐年削减,2022年宝钢高炉煤气有60.89%用于各种工业炉窑加热,35.00%用于电站锅炉发电,放散率仅为0.13%,远远低于全国平均水平。日本新日铁高炉煤气43%用于各种工业炉窑加热,57%用于发电;焦炉煤气80%用于工业炉窑加热,20%用于发电;转炉煤气64%用于工业炉窑加热,36%用于发电。放散均为零,煤气再利用率约为100%[3]。烧纯高炉煤气锅炉发电技术、燃气-蒸汽联合循环发电机组和高温蓄热式燃烧技术的研制胜利并在钢铁企业中的广泛应用,为高炉煤气的有效利用供应了很好的途径。如作为世界首台大容量单烧低热值高炉煤气的燃气-蒸汽联合循环机组在宝钢的建成,使宝钢每年被放散约20余亿m3高炉煤气得到有效利用,不仅解决了大型钢铁联合企业的煤气平衡问题,而且对环境爱护起到了主动的作用。
2热电燃气锅炉燃烧系统特性分析
２００８年第３期 柳钢科技 ４７
２热电燃气锅炉燃烧系统特性分析
韦雪 （机动工程部） 摘要介绍２号热电车间燃气锅炉燃烧系统的特性，以及应用高炉煤气锅炉炉内蓄热稳燃装 置的效果。 关键词燃气锅炉 高炉煤气 蓄热稳燃
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｇａｓ－ｆｉｒｅｄ Ｂｏｉｌｅｒ ｉｎ Ｎｏ．２ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｈｏｐ ＷＥＩ Ｘｕｅ （Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇａｓ－ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｎｏ．２ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｈｏｐ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｉｎ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ－ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ Ｇａｓ－ｆｉｒｅｄ Ｂｏｉｌｅｒ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｇａｓ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｔａｂｌｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ １前言 ２燃气特性 柳钢于２００４年开始建设的２号热电车间， 配备有３台１５０ｔ／ｈ燃气锅炉，１台５０ＭＷ发电 机组和１台２５ＭＷ发电机组，燃用高炉煤气， 并掺烧 收的转炉、焦炉煤气，是综合利用煤 气资源，节约能源的环保］二程。 ３台锅炉均以燃用高炉煤气为主，掺烧转炉 煤气、焦炉煤气，向汽轮发电机组提供蒸汽动 力，同时向炼铁 ４号、８号等高炉风机输送蒸 汽。３台锅炉为１５０／９．８一Ｑ型锅炉，可全烧高炉 煤气（转炉煤气），全烧高炉煤气耗气量 １２０１６３ｍ３ｆｉｌ（标态下），也可掺烧２００００ｍ３／ｈ（标 态下）焦炉煤气。锅炉采用焦炉煤气点火、稳 燃，点火时耗焦炉煤气量７０００ｍＳ／ｈ（标态下）。 我们应用炉内蓄热稳燃装置使煤气在锅炉内得 到充分燃烧，提高锅炉的热效率 保证锅炉安 全运行。 ２．１高炉煤气燃烧特性 高炉煤气组成成分中惰性气体（Ｎ２ Ｃｏ２ 等）占大部分，且可燃成分主要为ＣＯ，因而它 的低位发热值极低，一般情况下，其发热值仅 为２９３０—３５５０ｋＪ／ｍ （标态下）。由于高炉煤气中 可燃成分少，煤气燃烧时需要燃烧的空气也少， 在产生相同热量的情况下，燃烧的煤气量就大， 产生的烟气最也大，其生产１吨蒸汽产生的烟 气为燃煤锅炉烟气量的１．７倍。高炉煤气中极少 含硫，且烃类物质含量也极少。烟气的露点较 高，即使在点火初期也不会结露。无需考虑低 温腐蚀等问题。 高炉煤气中的可燃成分主要为ＣＯ，混合气 中的ＣＯ浓度及着火环境是决定高炉煤气着火温 度的两要素。实验证实：高炉煤气与空气的混
高炉煤气与贫煤在电站锅炉中的混烧实践
！： ： Ｊｕｎ．２００２ 湖 北 电 力 筮 鲞筮 塑 ２００２年６月
高炉煤气与贫煤在电站锅炉中的混烧实践
裴振林，刘定平 （武汉钢电股份有限公司，湖北武汉４３００８２） ［摘 要］通过对２００ Ｍｗ电站混烧高炉煤气的锅炉设计特点及性能分析，并根据气一固两相燃 料混合燃烧理论和高炉煤气的特点，完善系统，优化燃烧，合理调整减温水，通过逐步掺烧实践，实现了 在燃用贫煤的情况下大量混烧高炉煤气的目的，提高了电厂运行的安全性与经济性，减少了高炉煤气放 散和环境污染，取得了显著的经济效益和社会效益。 ［关键词］ 高炉煤气；锅炉；混烧 ［中圈分类号］ＴＫ２２９．９１；ＴＫ２２７．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６—３９８６（２００２）０３—０００３—０４ Ｔｈｅ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｆｉｒｉｎｇ Ｗｉｔｈ Ｂｌａｓｔ—ｆｕｒｎａｃｅ Ｇａｓ ａｎｄ Ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ Ｃｏａｌ ｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｂｏｉｌｅｒ ＰＥＩ Ｚｈｅｎ－ｌｉｎ，ＬＩＵ Ｄｉｎｇ－ｐｉｎｇ （Ｗｕｈａｎ Ｓｔｅｅｌ—ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ ４３００８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｉｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｂｌａｓｔ ｆａｒｎａｃｅ ｇａｓ（ＢＦＧ）ｉｎ ２００ＭＷ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｂｏｉｌｏｒ ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｉｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｇａｓ ａｎｄ ｓｏｌｉｄ，ｔｈｅ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｆｕｅｌ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ ｏｆ ＢＦＧ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｒａｙ ｓｕｂｔｒａｃｔ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ ａｄｊｕｓｔｅｄ．Ｂｙ ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｎ ａｄｍｉｘｉｎｇ ｆｉｒｉｎｇ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐ，ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｉｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ａｍｏｎｎｔ ｏｆ ＢＦＧ，ｕｎ— ｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏａｌ，ｗａｓ ｆｕｌｆｉｌｌｅｄ．Ｔｈｅ ｓｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｒｕｎ— ｎｉｎｇ ｗｅｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ＢＦＧ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｌａｓｔ—ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ；ｂｏｉｌｅｒ；ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｉｒｉｎｇ
循环流化床锅炉掺烧焦炉煤气的应用
总第１８０期 ２０１１年６月 南方金属 Ｓ０ＵＴＨＥＲＮ ＭＥＴＡＬＳ Ｓｕｍ．１８０ Ｊｕｎｅ ２０１ｌ
文章编号：１００９—９７００（２０１．１）０３—００５６—０３
循环流化床锅炉掺烧焦炉煤气的应用
李仁君 （广东省韶关钢铁集团有限公司，广东韶关５１２１２３）
摘要：介绍ＪＧ一２２０／９．８一Ｍ型循环流化床锅炉掺烧焦炉煤气的改造，燃烧器的设计及布置，燃烧系统安全保 护装置的设置．锅炉改造完成后，取得了良好的经济效益和环境效益，并为循环流化床锅炉掺烧焦炉煤气改造提 供借鉴． 关键词：循环流化床锅炉；焦炉煤气；掺烧；安全保护装置；燃烧系统 中图分类号：ＴＫ２２７．１ 文献标识码：Ｂ
Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｉｘｅｄ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｇａｓ
ＬＩ Ｒｅｎ－ｊｕｎ （Ｓｈａｏｇｕａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｏｇｕａｎ ５１２１２３，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ＪＧ一２２０／９．８一Ｍ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｆｏｒ ｉｔ ｔｏ ｂｅ ａｂｌｅ ｔｏ ｂｕｒｎ ｍｉｘｅｄ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｇａｓ（ＣＯＧ）ａＴｅ ｄｅｍｉｌｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｓｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｒｅｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｒｎｅｒｓ，ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ａｂｏｕｔ ｍａｒｋｅｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｕｓｅｆｕｌ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｂｏｉｌｅｒ；ＣＯＧ；ｂｕｒｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍｉｘｅｄ ｇａｓ；ｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ