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提升轉(zhuǎn)爐煤氣在燃?xì)忮仩t摻燒量的應(yīng)用實踐

文檔作者：張帥朱先亮王輝文檔來源：山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司能源動力廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月13日
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2014年第9期
總第175期
冶 金 動 力
METALLURGICAL POWER 15
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矚 燃?xì)?
薛
提升轉(zhuǎn)爐煤氣在燃?xì)忮仩t摻燒量的應(yīng)用實踐
張帥，朱先亮，王輝
(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司能源動力廠，山東萊蕪271104)
【摘要】為充分利用轉(zhuǎn)爐煤氣提升冶金企業(yè)自發(fā)電量，將轉(zhuǎn)爐煤氣摻入高爐煤氣管道作為燃?xì)忮仩t燃料
進(jìn)行燃燒。針對初期投燒過程中轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒量受高爐煤氣壓力波動影響較大導(dǎo)致?lián)綗坎荒軡M足要求的問
題，采取相應(yīng)的調(diào)整措施最終使轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒量達(dá)到要求。
【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐煤氣；高氣壓力；摻燒量
【中圖分類號】TQ542．7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1006—6764(2014)09—0015—02
Application Practice of Increasing Converter Gas Blending Proportion
in Boiler Combustion
ZHANG Shuai，ZHU Xianliang，WANG Hui
the Energy Power Plant of Laiwu Steel of Shandong Iron and Steel Group，Laiwu,Shandong 271104,China)
【Abstract】To make full use of converter gas in power generation of the metallurgical
enterprise，converter gas was mixed with blast furnace gas as fuel for gas combustion boilers．
Aimed at the problem of the additional converter gas amount could not meeting the requirement
due to efect of big fluctuation of blast furnace gas pressure in the initial period of
mixture combustion，corresponding adjustment measures were taken，which eventually improved
the converter gas blending amount to required leve1．
【Key words】converter gas；blast furnace gas pressure；amount of blending
1 前言
萊鋼能源動力廠型鋼區(qū)目前有3臺130 t／h燃
氣鍋爐，所用燃料為高焦?fàn)t混合煤氣，根據(jù)煤氣總體
平衡測算，高焦?fàn)t煤氣處于缺短的局面，經(jīng)常出現(xiàn)因
煤氣供應(yīng)不足而影響發(fā)電量提升的問題。與此同時
萊鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量平均為l10 mVt，比國內(nèi)最高
回收量135 mVt鋼還有較大差距，為了充分回收利
用轉(zhuǎn)爐煤氣，需要改造現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐煤氣并網(wǎng)方式。公
司2013年初將型鋼130 t／h鍋爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣作為
改造項目，旨在消耗50％左右的轉(zhuǎn)爐煤氣。
2 工藝簡介
轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部中等熱值的氣體燃
料。熱值在6 000 8 000 kJ／m3之間，CO含量
>5O％，熱值遠(yuǎn)高于高爐煤氣，可以單獨作為工業(yè)窯
爐的燃料使用，也可和焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生爐
煤氣配合成各種不同熱值的混合煤氣使用。鑒于此
種狀況我們研究決定將轉(zhuǎn)爐煤氣并入鍋爐高爐煤氣
管網(wǎng)作為燃?xì)忮仩t的燃料，這樣既可以減少重建轉(zhuǎn)
爐煤氣管網(wǎng)、改造鍋爐噴燃器的費用，又可以通過高
爐煤氣與轉(zhuǎn)爐煤氣的協(xié)調(diào)調(diào)整來避免轉(zhuǎn)爐煤氣回收
不連續(xù)、間斷使用對系統(tǒng)及鍋爐燃燒工況的影響。
3 存在問題及原因分析
在2013年7月將轉(zhuǎn)爐煤氣并入高爐煤氣管道
后，通過控制轉(zhuǎn)爐煤氣電動蝶閥開度鍋爐開始摻燒
轉(zhuǎn)爐煤氣后，分別經(jīng)歷1 、2 、3 全部摻燒過程，但轉(zhuǎn)
氣摻燒量受高氣壓力波動影響較大，絕大多數(shù)時間
摻燒量在3 000 m3／h以下，極個別時間可達(dá)到
20 000 m3／h，但持續(xù)時間很短，無法實現(xiàn)大量摻燒，
不能滿足公司的投燒要求。整個7月共對轉(zhuǎn)氣蝶閥
調(diào)節(jié)約300余次，每天最高次數(shù)達(dá)20次，但轉(zhuǎn)氣摻
燒量隨高氣壓力波動變化明顯，多數(shù)時間摻燒量位
于2 000 m3／h以下，遠(yuǎn)低于設(shè)計值日平均25 000
m 的標(biāo)準(zhǔn)，無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣高容量回收，能源浪
費嚴(yán)重。
車間通過查閱煤氣壓力歷史趨勢得出造成鍋爐
摻燒量無法滿足要求的主要原因是轉(zhuǎn)爐煤氣壓力相
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冶 金 動 力
ME1'ALLURGICAL POWER
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總第175 期
對高爐煤氣壓力偏低，且轉(zhuǎn)爐煤氣與高爐煤氣的壓
力差波動頻繁，隨壓差的不斷變化轉(zhuǎn)氣摻燒量也大
幅波動且無法持續(xù)，投燒量無法保證，達(dá)不到要求。
4 針對問題采取的調(diào)整措施
針對此種情況，通過研討與論證，車間本著降低
高爐煤氣壓力同時提高轉(zhuǎn)爐煤氣壓力從而進(jìn)一步增
大轉(zhuǎn)氣與高氣的壓差保證投燒量的方針通過逐步摸
索，進(jìn)行了反復(fù)調(diào)整采取調(diào)整措施如下：
4．1 因2 鍋爐焦氣可實現(xiàn)遠(yuǎn)程燃燒控制，選取2
鍋爐為試驗鍋爐。
4．2 在2 鍋爐轉(zhuǎn)爐煤氣蝶閥開全的基礎(chǔ)上，7月
21日下午16：o0高氣DN2000蝶閥自100％開度按
照5％的比例繼續(xù)壓減，壓減至60％左右時，高氣支
管壓力未出現(xiàn)明顯下降，但轉(zhuǎn)氣、高氣壓差減4、，轉(zhuǎn)
氣摻燒量有所增加，16：35分，轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒量達(dá)到
了25 000 m ，但同樣的開度下，8 min之后，I6：
43分時，轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒量降為0，仍無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤
氣大流量穩(wěn)定摻燒的目標(biāo)。
4．3 在轉(zhuǎn)爐煤氣蝶閥全開的情況下，車間將2 鍋
爐高氣DN2000總閥均關(guān)至40％ 35％之間，出現(xiàn)自
鍋爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣以來最大量27 440 m3／h，仍然同
樣的開度，14：32分時，轉(zhuǎn)爐煤氣量降為O，此時轉(zhuǎn)氣
壓力8．928 kPa，高氣壓力9．955 kPa，同樣無法實現(xiàn)
轉(zhuǎn)爐煤氣大流量穩(wěn)定摻燒的目標(biāo)。
4．4 車間在2 鍋爐轉(zhuǎn)爐煤氣蝶閥開全的基礎(chǔ)上，
高氣DN2000蝶閥自25％開度按照5％的比例繼續(xù)
壓減，壓減至10％一15％左右時，高氣支管壓力由10
kPa降至2．8 kPa(此時高氣主管壓力l0．5 kPa左
右，繼續(xù)壓減會造成支管壓力低于2．5 kPa報警)，
轉(zhuǎn)爐煤氣主管壓力降至4．7 kPa左右(轉(zhuǎn)爐站出口
壓力6．7 kPa)，轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒量上升至3．5萬m ，
且能保持穩(wěn)定流量；調(diào)整過程中，焦氣保安量以上燃
燒，鍋爐負(fù)荷115 t／h，鍋爐各參數(shù)穩(wěn)定，未出現(xiàn)任何
波動或異常，達(dá)到預(yù)期目的。
4．5 運行優(yōu)化控制措施
隨著轉(zhuǎn)爐煤氣投燒的大幅增加，在實際運行過
程中會產(chǎn)生鍋爐負(fù)荷突然急劇升高、爐膛出現(xiàn)大正
壓的情況，鍋爐參數(shù)出現(xiàn)“拉鋸式”變化，嚴(yán)重威脅
到鍋爐及后續(xù)生產(chǎn)的安全運行。因此，我們研究了轉(zhuǎn)
爐煤氣的燃料特性，從而作出相應(yīng)的控制措施。
4．5．1 煤氣量定量控制
生產(chǎn)1 t、3．82 MPa、450℃的蒸汽所需的熱量
Q為：
Q=D(h：一h。) (1)
式中： 蒸汽產(chǎn)量，kg；
?！?— 壓力為6_3 MPa，溫度為106℃的給水
焓值，查表為507．59 kJ／kg；
廠一蒸汽參數(shù)為3．82 MPa、450℃的焓值，
查表為3 333．47 kJ／kg。
代人公式(1)得：Q=2 825 880 kJ
鍋爐的熱效率按87％來計算，則：
生產(chǎn)1 t蒸汽所需轉(zhuǎn)爐煤氣量為：
V=Q／7526／87％=458 ITI
因此，我們通過對高爐煤氣總管閥的開度控制，
根據(jù)鍋爐負(fù)荷加減量的要求，對轉(zhuǎn)爐煤氣實行定量
控制，確保不出現(xiàn)參數(shù)大幅波動情況。
4．5．2 風(fēng)量定量控制
轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒化學(xué)方程式為：
2C0+02：2C02完全燃燒1 m CO需0．5 m
氧氣
2H2+02=2H20 完全燃燒1 m H2需O．5 Ill
氧氣
結(jié)合燃料成分，所以完全燃燒1 m，轉(zhuǎn)爐煤氣理
論氧氣量為：
0．504×0．5+0．026×0．5—0．01 1=0．254 nl
因空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為2l％ ，則需空氣
0．254／0．21：1．209 5 m3
考慮過量空氣系數(shù)，o／取1．1(爐膛出口煙氣含
氧量按2％計算)，則燃燒1 ITI，轉(zhuǎn)爐煤氣需要的送風(fēng)
量為1．2095×1．1=1．330 6 m。(空氣)，轉(zhuǎn)爐煤氣熱
值為6 686 kJ／m 。
折合燃用轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)生每CJ熱量須消耗空氣
1．3306×1000／6．686=199 in (理論須空氣量為
199／1．1=181 m3)。
從煤氣成份及燃燒過程計算來看，產(chǎn)生熱量主
要靠CO，產(chǎn)生相同熱量所需風(fēng)量相差很小，在蒸汽
負(fù)荷、鍋爐效率、送風(fēng)量不變的情況下，燃料由高爐
煤氣全轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)爐煤氣后，過量空氣系數(shù)為
218／181=1．2，對應(yīng)爐膛出口煙氣含氧量為3．5％；而
實際運行過程中，轉(zhuǎn)爐煤氣并網(wǎng)量低于30 000
m ／h，與高爐煤氣燃料比例低于1：2，若在全燃用高
爐煤氣時控制爐膛出口煙氣含氧量2％，則轉(zhuǎn)爐煤
氣并網(wǎng)波動時，爐膛出口煙氣氧量必然在2％～2．
75％范圍內(nèi)，因此，在投燒轉(zhuǎn)爐煤氣時，鍋爐風(fēng)量不
需進(jìn)行調(diào)節(jié)就能使燃料完全燃燒，即定風(fēng)量控制只
需對引風(fēng)機擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)便可實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。
5 效果檢查
自2 鍋爐高氣 (下轉(zhuǎn)第86頁)
冶 金 動 力
MFrALLURGICAL POWER
2014年第9期
總第175 期
本次定向鉆穿越工程施工入土點在昆鋼大廈工
地內(nèi)。在板房項目部會議室中段進(jìn)行開挖，在環(huán)城南
路非機動車道與綠化邊沿中段進(jìn)行開挖。出土點在
五華游泳館側(cè)門人行道內(nèi)。
3．2 施工流程及技術(shù)要求
(1)施工場地維護(hù)：采用鋼管架和彩鋼板將工作
坑槽和設(shè)備工地場地封閉，懸掛安全警示標(biāo)志和夜
間照明燈。
(2)工作坑槽開挖：采用機械和人工挖掘接入點
坑、人土坑，并用機械開挖拖管槽，棄土于坑邊；起點
坑開挖嘗試約3．5 m，按1：0．2坡度開挖。
(3)設(shè)備就位：在人土坑外通過測量定位鉆機準(zhǔn)
確位置，打人地錨將鉆機錨固。
(4)導(dǎo)向鉆孔：在鉆頭內(nèi)安裝無線信號發(fā)生儀，
前置斜面導(dǎo)向板；通過地面接收儀器隨時調(diào)整鉆進(jìn)
參數(shù)，由人土坑經(jīng)接入點坑向拖管槽施工出導(dǎo)向孔
(直徑120 mm)；要求每米進(jìn)行測量，深度誤差不大
于30 emo
(5)擴孔：采用擠壓式擴孔器，分級擴孔至管直
徑1．2—1．5倍。
(6)通孔：換裝通孔器進(jìn)行通孔，本工序應(yīng)重復(fù)
2 3次，直至回拖阻力明顯下降，以鉆機液壓表讀數(shù)
小于5 MPa為準(zhǔn)。
回拖產(chǎn)品管線時，先將擴孔工具和管線連接好，
然后，開始回拖作業(yè)，并由鉆機轉(zhuǎn)盤帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)后
退，進(jìn)行擴孔回拖，產(chǎn)品管線在回拖過程中是不旋轉(zhuǎn)
的，由于擴好的孔中充滿泥漿，所以產(chǎn)品管線在擴好
的孔中是處于懸浮狀態(tài)，管壁四周與孔洞之間由泥
漿潤滑，這樣既減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線防腐
層，經(jīng)過鉆機多次預(yù)擴孔，所以不會損傷防腐層。
地下孑L經(jīng)過擴孔，達(dá)到了回拖要求之后，將鉆
桿、擴孑L器、回拖活節(jié)和被安裝的管線依次連接好，
從出土點開始，一邊擴孔一邊將管線回拖至入土點
為止。
4 小結(jié)
水平定向鉆穿越施工具有以下優(yōu)點：
(1)不會阻礙交通，不會破壞綠地、植被。不會影
響商店、醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序，
解決了傳統(tǒng)開挖施工對居民生活的干擾，對交通、環(huán)
境、周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。
(2)穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管
線弧形敷設(shè)距離長，完全可以滿足設(shè)計要求埋深，并
且可以使管線繞過地下的障礙物。
(3)城市地下管線埋設(shè)一般達(dá)3 m以下，所以
采用水平定向鉆穿越對周圍環(huán)境沒有影響，不破壞
地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保的各項要求。
(4)采用水平定向鉆穿越施工時，沒有水上、水
下作業(yè)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短、人員
少、施工安全可靠的特點。
(5)與其他施工方法相比，進(jìn)場速度快，施工可
靈活調(diào)整，尤其在城市施工時可充分顯示出其優(yōu)越
性，并且施工占地少，工程造價低，施工速度快。
收稿日期：2014—06—18
作者簡介：解開國(1964一)，男．1984年畢業(yè)于長春冶金建筑工程學(xué)
校工業(yè)通風(fēng)專業(yè)，工程師．現(xiàn)從事工程管理工作。
<>●·—·：：> ●·-<>●<>●—<>●·-：：>●—·：：>● —-<> ●◇ ●◇ ●<>●◇ ●·-：：：>●—·：：：>●--：：：>●--<> ●◇ ●<>●◇ ●◇ ●—<>●<>●·<>●<>●◇ ● ◇ ●<>●<>●—<>●◇ ●◇ ●◇ ●◇ ●◇ ●
(上接第16頁)DN2000蝶閥壓減至10％ l5％左右
時，轉(zhuǎn)爐煤氣壓力總能保持高于高氣壓力，在轉(zhuǎn)爐煤
氣允許摻燒的情況下能實現(xiàn)25 000 m弧以上的持
續(xù)摻燒，8、9、10三個月?lián)綗糠謩e達(dá)到1 500、
1 530、1 420萬m ，摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣總量與有效摻燒
時間的比值超過25 000 m3／h，達(dá)到27 000 m3／h，且
鍋爐能保持安全穩(wěn)定燃燒，實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。
經(jīng)濟(jì)效益計算：鍋爐8,9、10月共摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣
44 500 X 103 m。；按1 000 m 轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)汽2 t、發(fā)
電汽耗為42．34 t／(萬kW·h)、1萬kW·h發(fā)電效益
1 000元計算，可創(chuàng)效益Q=44 500×103 m3×2 t／
1 000 m ÷42．34 t／(萬kW·h)×1 000元／(萬kW·
h)=210．2萬元。
按此估算年度效益約為840萬元。
6 結(jié)語
通過將轉(zhuǎn)爐煤氣作為燃料應(yīng)用于鍋爐，不僅豐富
了鍋爐的燃料種類，有效降低了對高、焦?fàn)t煤氣的依
賴性，提高了煤氣系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，而且更合理高
效地利用轉(zhuǎn)爐煤氣，減少轉(zhuǎn)爐煤氣放散量，提升萊鋼
自發(fā)電總量，保證了蒸汽動力的連續(xù)安全穩(wěn)定供應(yīng)。
[參考文獻(xiàn)】
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[4】余建祖．換熱器原理與設(shè)計【M】．北京：北京航空航天大學(xué)出版
社．2006．
收稿日期：2014—05—07
作者簡介：張帥(1986一)，男，2010年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)熱能與
動力工程專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，現(xiàn)從事型鋼熱電鍋爐技
術(shù)工作。

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