王春利山鋼濟南分公司，山東 濟南 250101）

高爐、焦爐煤氣鍋爐綜合利用項目

王春利
山鋼濟南分公司，山東 濟南 250101）

為解決濟鋼高、焦爐煤氣放散問題，企業(yè)實施了同時燃燒高、焦爐煤氣的煤氣鍋爐項目，本文從煤氣鍋爐的選型、燃料設計、工藝參數(shù)匹配、應用經(jīng)濟效果等方面進行了介紹，事實證明高爐、焦爐煤氣鍋爐項目對于解決企業(yè)高、焦爐煤氣放散，回收能源、調(diào)節(jié)煤氣系統(tǒng)平衡取得了顯著效果。

焦爐煤氣；煤氣鍋爐；煤氣放散；回收能源

1 背景

2011年濟南鋼鐵公司高爐煤氣、焦爐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了環(huán)境污染問題，同時造成了資源的浪費。并且煤氣管網(wǎng)壓力波動范圍較大，給煤氣系統(tǒng)生產(chǎn)平衡調(diào)度帶來問題。如何有效的回收、利用過剩的煤氣資源，節(jié)能減排、增加經(jīng)濟效益，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)面前的一個緊迫問題。

2 解決思路

經(jīng)多方案論證，并結合濟鋼現(xiàn)有CCPP項目汽輪機汽源不足、負荷偏低的實際運行情況，考慮新建一套高溫高壓煤氣氣鍋爐，該鍋爐可同時燃燒高爐煤氣和焦爐煤氣，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽直接并入現(xiàn)有CCPP項目蒸汽管網(wǎng)，不再配套新上汽輪機組。

該鍋爐最大負荷燃燒能力盡量選的大一些，同時具有較大的燃燒負荷調(diào)節(jié)空間，從而實現(xiàn)廠區(qū)煤氣零放散的目標，并可做為調(diào)節(jié)煤氣系統(tǒng)的一個最大緩沖用戶，平衡煤氣管網(wǎng)壓力波動，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 項目方案

經(jīng)過系統(tǒng)煤氣平衡，為了充分利用二次能源，解決煤氣放散帶來的環(huán)境污染及資源浪費問題，項目最終確定建設一套220t/h高溫高壓燃氣鍋爐，該鍋爐可同時燃燒高爐煤氣和焦爐煤氣。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并入廠區(qū)現(xiàn)有CCPP機組蒸汽管網(wǎng)，用于CCPP項目汽輪機發(fā)電和供應其他熱用戶。

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爐煤氣的具體情況，鍋爐建成后還是以全燒高爐煤氣為主，當有部分焦爐煤氣時可以摻燒部分焦爐煤氣，但是最大摻燒焦爐煤氣量不超過30%（按煤氣熱值計算）。本項目采用的燃氣鍋爐按100%燒高爐煤氣作為設計工況，按70%高爐煤氣并摻燒30%焦爐煤氣作為校核工況。該煤氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并入廠區(qū)現(xiàn)有CCPP機組，故該鍋爐的參數(shù)選擇和CCPP汽輪機的參數(shù)應保持一致。煤氣鍋爐主要技術參數(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構型式，

型號 JG-220/7.17-Q，鍋爐額定蒸發(fā)量 220t/h，

額定過熱蒸汽壓力7.17MPa（g），額定過熱蒸汽溫度470℃，

給水溫度104℃，排煙溫度＜ 145℃。

3.2 燃料。本項目采用的燃氣鍋爐按100%燒高爐煤氣作為設計工況，按70%高爐煤氣并摻燒30%焦爐煤氣（熱量比）作為校核工況。點火及值班燃料為焦爐煤氣，點火方式為自動點火。

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

3.3 燃燒系統(tǒng)。高爐、焦爐煤氣分別經(jīng)過支管接入鍋爐燃燒器，噴入爐膛進行燃燒。燃燒器分三層布置，每層燃燒器呈正四角布置，整臺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爐、高爐煤氣通道中設置旋流葉片；在最下層燃燒器裝有焦爐煤氣點火噴管，在上兩層燃燒器同時也裝有的焦爐煤氣管（可摻燒30%的焦爐煤氣管）。

煤氣燃燒器可單獨使用任何一層燃燒器，且燃燒穩(wěn)定，即最低穩(wěn)燃負荷為30%額定負荷。在低負荷運行時，可通過停用上層燃燒器來調(diào)控。系統(tǒng)裝有自動點火裝置，點火燃料采用焦爐煤氣，由高能點火器點燃焦爐煤氣點火槍，再點燃高爐煤氣主燃燒器。

3.4 送風機。鍋爐配置2臺引風機，單臺送風機負荷為鍋爐額定送風量的55%，一套采用直聯(lián)，一套采用變頻調(diào)節(jié)，可根據(jù)鍋爐負荷變化進行調(diào)節(jié)，送風機入口設消聲器。 主要規(guī)格參數(shù)：

風量：105000m3/h，風壓：～3500Pa。

電機功率：180kW，380V，輸送介質為空氣，溫度20℃。

3.5 引風機。鍋爐配置2臺引風機，單臺引風機負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)鍋爐負荷變化進行調(diào)節(jié)。輸送介質為煙氣，溫度140℃-200℃。主要規(guī)格參數(shù)：

風量：～380000m3/h，風壓：～3500Pa，電機功率：650kW，10kV。

4 項目應用效果

項目于2011年9月中旬正式開工建設，2012年8月底建成試運行后即達產(chǎn)，基本實現(xiàn)高爐煤氣零放散，有效緩沖了高爐煤氣不平衡問題。同時該鍋爐具有摻燒焦爐煤氣能力，對焦爐煤氣平衡發(fā)揮一定作用。

項目投用后，年可回收高爐煤氣（高、焦爐煤氣折算）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kWh，提高燃氣蒸汽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電能力，年創(chuàng)直接效益約2000萬元。

5 建議與結論

該煤氣鍋爐可同時燃燒高爐煤氣和焦爐煤氣，運行穩(wěn)定、實用性強。有效的回收、利用了煤氣資源，解決了企業(yè)煤氣放散能源浪費及煤氣系統(tǒng)緩沖能力差、難于調(diào)節(jié)的問題。

該鍋爐使用中也應重點關注一些問題：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加裝自動排水器，避免積水造成腐蝕；二由于企業(yè)焦爐煤氣硫化氫含量較大，焦爐煤氣的摻燒量要嚴格按照設計要求控制在30%（熱量比）以內(nèi)，并嚴格控制排煙溫度，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煤氣鍋爐設計[J].動力工程，1996（05）.

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

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

TQ542

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王春利（1978—），男，山東濟南人，工程師，研究方向：發(fā)電生產(chǎn)運行及設備管理。