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高爐煤氣鍋爐
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- 詞條來(lái)源:燃?xì)獠?/li>
- 撰稿人:汪莉
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高爐煤氣是在高爐生產(chǎn)的過(guò)程中焦炭經(jīng)氣化后轉(zhuǎn)變而得的。高爐煤氣中含有大量的N2和CO2,其主要可燃成分為CO,與其它動(dòng)力燃料相比它是一種低熱值燃料。燃用高爐煤氣所產(chǎn)生的火焰輻射力較低,同時(shí)燃用高爐煤氣時(shí)與燃用煤和油時(shí)不同,煙氣中不含有碳黑和灰粒,僅依靠煙氣中的三原子氣體傳遞輻射熱,因而高爐煤氣燃燒后所產(chǎn)生的煙氣自身的輻射力弱,與燃用煙煤的鍋爐相比全燃高爐煤氣的鍋爐的傳熱能力下降60%左右。
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1 高爐煤氣的特性
1.1高爐煤氣的成分及發(fā)熱量
高爐煤氣是在高爐生產(chǎn)的過(guò)程中焦炭經(jīng)氣化后轉(zhuǎn)變而得的。高爐煤氣中含有大量的N2和CO2,其主要可燃成分為CO,與其它動(dòng)力燃料相比它是一種低熱值燃料。燃用高爐煤氣所產(chǎn)生的火焰輻射力較低,同時(shí)燃用高爐煤氣時(shí)與燃用煤和油時(shí)不同,煙氣中不含有碳黑和灰粒,僅依靠煙氣中的三原子氣體傳遞輻射熱,因而高爐煤氣燃燒后所產(chǎn)生的煙氣自身的輻射力弱,與燃用煙煤的鍋爐相比全燃高爐煤氣的鍋爐的傳熱能力下降60%左右。
1.2高爐煤氣燃燒的穩(wěn)定性
在常壓下,高爐煤氣著火溫度為530℃~650℃,在室溫及常壓下著火濃度極限為35%~71%.高爐煤氣的著火濃度隨溫度升高其范圍會(huì)變寬。由于其火焰溫度較低,而且高爐煤氣中含有大量惰性氣體使火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢,著火和穩(wěn)定燃燒都比較困難。但一旦達(dá)到著火穩(wěn)燃的條件,燃燒還是相當(dāng)迅速的。
1.3高爐煤氣燃燒煙氣量
全燒高爐煤氣鍋爐煙氣量大,表3為產(chǎn)生1MJ燃燒熱燃料燃燒煙氣量。相同熱負(fù)荷情況下,高爐煤氣燃燒所產(chǎn)生的煙氣量比其它燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣量多30%~60%.燃用高爐煤氣產(chǎn)生的煙氣量多,因而煙氣的流速加快,對(duì)流換熱量正比與煙氣流速的V0.8,對(duì)流加熱面的換熱強(qiáng)度勢(shì)必加強(qiáng),易引起對(duì)流過(guò)熱器超溫同時(shí)排煙損失也較大。
1.4安全性
高爐煤氣是一種有毒氣體,一旦泄露聚集會(huì)引起中毒,甚至爆炸事故,因此高爐煤氣的輸送系統(tǒng)及燃燒設(shè)備等要求嚴(yán)格密封。高爐煤氣常溫常壓下著火濃度為35%~71%,在此范圍內(nèi)高爐煤氣存在爆炸的可能,所以一般規(guī)定輸送管道中的氧濃度小于5%。
2 高溫高壓全燃高爐煤氣鍋爐簡(jiǎn)介高爐煤氣燃燒特性不同,所以為了組織好高爐煤氣的燃燒,全燃高爐煤氣鍋爐必燃有其相應(yīng)特點(diǎn)。
2.1基本結(jié)構(gòu)
高爐煤氣屬于氣體燃料,所以全燃高爐煤氣鍋爐在一定程度上帶有燃?xì)?/a>鍋爐的屬性,但它也有因高爐煤氣熱值低所帶來(lái)的特有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
(1)爐膛采取雙縮腰結(jié)構(gòu),將燃燒區(qū)與非燃燒區(qū)分隔開(kāi),燃燒區(qū)敷設(shè)衛(wèi)燃帶,保證燃燒區(qū)域局部高溫。
(2)省煤器采用兩級(jí)省煤器非沸騰式省煤器加上沸騰式省煤器,以補(bǔ)充爐膛蒸發(fā)量不足。
(3)高爐煤氣和助燃空氣同時(shí)預(yù)熱,提高鍋爐效率,強(qiáng)化燃燒。
另外韶山鋼鐵公司松山鋼鐵分公司高溫高壓全燃高爐煤氣鍋爐的結(jié)構(gòu)與鍋爐略有不同。該鍋爐未將燃燒區(qū)單獨(dú)隔開(kāi),但在燃燒中心區(qū)加入蓄熱穩(wěn)燃器,其目的也是為了加強(qiáng)穩(wěn)定高爐煤氣燃燒的穩(wěn)定性。
2.2燃燒裝置
高溫高壓全燃高爐煤氣的鍋爐選擇的高爐煤氣燃燒器基本都是雙旋流燃燒器。布置方式多選前后墻對(duì)沖布置,也有選擇四角布置的。雙旋流燃燒器能夠在大燃燒負(fù)荷下保證高爐煤氣和助燃空氣均勻混合穩(wěn)定燃燒。高爐煤氣和空氣分別進(jìn)入內(nèi)外套管該燃燒器的特點(diǎn):
(1)著火性能良好,燃燒穩(wěn)定;
(2)阻力特性好,總阻力水平低,能夠適應(yīng)高爐煤氣壓力在一定范圍的波動(dòng);
(3)單只燃燒器的功率大,負(fù)荷調(diào)節(jié)性好。
3 高溫高壓全燃高爐煤氣鍋爐的運(yùn)行特性
3.1低負(fù)荷運(yùn)行
高爐煤氣雖然發(fā)熱量低,理論燃燒溫度低,著火、穩(wěn)定燃燒困難,但一旦具備著火和穩(wěn)燃的條件,燃燒相當(dāng)迅速,火炬很短。高溫高壓全燃煤氣的鍋爐采用了雙旋流燃燒器,單獨(dú)分隔開(kāi)的燃燒區(qū)(或高溫蓄熱穩(wěn)燃裝置),空氣和燃料同時(shí)預(yù)熱來(lái)強(qiáng)化、穩(wěn)定高爐煤氣的燃燒。達(dá)到了良好的效果,具有很強(qiáng)的低負(fù)荷運(yùn)行適應(yīng)能力。尤其是雙旋流燃燒器——高爐燃?xì)?/a>和空氣在環(huán)行通道中作螺旋運(yùn)動(dòng),離開(kāi)燃燒器時(shí),在離心力的作用下進(jìn)行紊流擴(kuò)散形成環(huán)行氣流,并從內(nèi)外兩側(cè)卷吸周?chē)橘|(zhì)。兩股氣流之間存在相對(duì)速度混合強(qiáng)烈。盡管擴(kuò)散燃燒的火焰溫度不高,但較均勻,火焰穩(wěn)定性好。由于兩股氣流離開(kāi)燃燒器后均存在切向速度。氣流的擴(kuò)散角增大,有利于中心回流區(qū)卷吸高溫?zé)煔猓诟郀t煤氣的點(diǎn)燃和增加了火焰穩(wěn)定性。使得在高爐煤氣量驟減時(shí),鍋爐在低負(fù)荷(20%~30%)仍能不用輔助燃料穩(wěn)定運(yùn)行。
無(wú)論負(fù)荷為多少,其燃燒器的出力基本維持不變。即當(dāng)負(fù)荷減少至20%MCR時(shí),可通過(guò)減少投入燃燒器的只數(shù),來(lái)調(diào)節(jié)每只燃燒器的出力維持基本不變。這樣就能保證湍流燃燒時(shí),保持較高的雷諾數(shù)Re,也就保證了較高的湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣龋灰牧骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣炔恍∮谌紵鞒隹诟郀t煤氣的氣流速度,就不會(huì)產(chǎn)生脫火現(xiàn)象,燃燒就是穩(wěn)定的。鍋爐在負(fù)荷減至20%~30%MCR時(shí),仍能不需要投油助燃,高爐煤氣燃燒依然穩(wěn)定。韶山鋼鐵公司松山鋼鐵分公司高溫高壓全燃高爐煤氣鍋爐也能達(dá)到30%MCR的低負(fù)荷運(yùn)行能力。不過(guò)需要注意的是低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)應(yīng)盡量保證單只燃燒器的負(fù)荷亦即燃料量和燃料濃度以保證燃燒的穩(wěn)定性。
3.2燃燒風(fēng)量的控制
高爐煤氣中的可燃物的含量較少,每m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))高爐煤氣的理論空氣量?jī)H0.6m3.高爐煤氣燃燒時(shí)火焰的傳播速度是決定燃燒工況是否穩(wěn)定的一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)于不同組分的高爐煤氣火焰的傳播速度不同,火焰的傳播速度除與燃料特性,實(shí)際燃燒溫度等有關(guān),還與燃料燃燒時(shí)的空氣系數(shù)有關(guān)。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,它們的關(guān)系如下:高爐煤氣火焰?zhèn)鞑ニ俣仍谶^(guò)剩空氣系數(shù)0.6~1.0左右達(dá)到最大,氣體燃料的濃度在化學(xué)當(dāng)量比處或稍富側(cè)火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁欤€(wěn)定性最強(qiáng)。同時(shí)空氣量還對(duì)鍋爐的溫度有一定影響,助燃空氣量過(guò)大反而會(huì)降低鍋爐溫度,同時(shí)會(huì)增加排煙損失。所以高爐煤氣鍋爐在運(yùn)行時(shí)從穩(wěn)定燃燒的角度宜采用低過(guò)量空氣系數(shù)燃燒方式。一般建議控制在不超過(guò)1.05.實(shí)際運(yùn)行中還可通過(guò)觀察火焰的顏色及尾部CO的含量的變化來(lái)控制空氣量,在確保燃料完全燃燒的前提下盡量降低空氣量。這對(duì)于在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行,滿負(fù)荷時(shí)減少排煙損失都極有益處。(全燃高爐煤氣的鍋爐煙氣量是燃煤鍋爐1.8倍)。
3.3高爐煤氣壓力熱值對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響
高爐爐況及高爐煤氣的用戶(hù)的波動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致高爐煤氣壓力、熱值產(chǎn)生一定幅度的波動(dòng),當(dāng)熱值上揚(yáng),鍋爐的汽壓變化大于汽溫變化;而熱值下降鍋爐汽溫的變化比汽壓更敏感。高爐煤氣壓力突然變化也會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生巨大的影響,有時(shí)會(huì)導(dǎo)致滅火。針對(duì)煤氣壓力波動(dòng)問(wèn)題,目前比較好的解決方法是在鍋爐前增加設(shè)立壓力式儲(chǔ)氣罐以達(dá)到氣壓穩(wěn)定的目的。對(duì)于高爐煤氣熱值波動(dòng)問(wèn)題,諸如熱值突升應(yīng)注意及時(shí)減少每個(gè)燃燒器的熱負(fù)荷,保持爐膛的負(fù)壓以免燃燒器過(guò)負(fù)荷損壞。若熱值突降應(yīng)做好爐膛突然熄火的準(zhǔn)備。
3.4鍋爐運(yùn)行的安全性
由于高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味、有毒的可燃?xì)?/a>體。高爐煤氣中大概含有25%的一氧化碳(CO),其主要毒性也來(lái)源于此,如泄漏出來(lái),極易引起中毒事件。含N2和CO2之和在70%會(huì)給人造成喘息(氧含量很低)和窒息。高爐煤氣與空氣混合到一定比例,遇明火或700℃左右的高溫就會(huì)發(fā)生爆炸。這一點(diǎn)是我們?cè)谑褂酶郀t煤氣時(shí),必需加以注意的。大致總結(jié)如下:
(1)在日常巡檢時(shí),運(yùn)行人員必須配備高靈敏度的煤氣報(bào)警儀,并能正確使用。
(2)在運(yùn)行中,嚴(yán)格執(zhí)行高爐煤氣輸送裝置氮?dú)庵脫Q及吹掃制度,避免高爐煤氣中含有氧氣,防止爆炸的發(fā)生。
(3)對(duì)高爐煤氣水封閥一定要加強(qiáng)監(jiān)視,確保無(wú)高爐煤氣泄露;尤其在檢修插堵板前,必須封上大水封,并用煤氣報(bào)警儀認(rèn)真檢測(cè),確定無(wú)煤氣泄漏時(shí)方可插盲板。
(4)由于高爐煤氣是高爐的副產(chǎn)品,它的參數(shù)取決于高爐運(yùn)行工況,高爐煤氣壓力及熱值會(huì)有較大幅度的變化,所以必須嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程,禁止隨意解除煤氣高低壓力、高低熱值保護(hù)。這對(duì)于防止煤氣爆炸來(lái)說(shuō),尤為重要。
(5)大部分事故皆來(lái)源于麻痹大意,同樣也是高爐煤氣鍋爐安全運(yùn)行的最大敵人,我們必須時(shí)刻提醒自己:高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味、有毒的可燃?xì)?/a>體同時(shí)也容易發(fā)生爆炸。
4 結(jié) 語(yǔ)
全燃高爐煤氣(燃?xì)?/a>)的高溫高壓鍋爐已先后在首都鋼鐵公司,上海威鋼煤氣公司等投入運(yùn)行。掌握高爐煤氣特點(diǎn),安全高效應(yīng)用高爐煤氣在電力缺乏、煤炭市場(chǎng)緊張及高環(huán)保要求的今天,全燃高爐煤氣鍋爐的存在極具價(jià)值。 燃?xì)獠?/a>/汪莉
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