关于130t/h燃高炉煤气锅炉的经济运行操作分析

郭靖

摘  要：合理利用高炉煤气可实现燃料资源的最大化利用，有利于工业生产降本增效。高炉煤气锅炉运行的稳定性及经济性与生产操作技术水平密切相关，不断优化操作技术方法既有利于环境保护又有利于提高生产企业的经济效益。本文结合实际生产经验，对130t/h燃高炉煤气锅炉的不同操作方法及运行效果进行对比分析，找到最经济科学的生产操作方法。

关键词：高炉煤气锅炉;操作方法;运行效果

前言

高炉煤气是冶金工业生产中燃料燃烧后产生的尾部气体，虽含有较浓的可燃一氧化碳成分，但热值较低，多数生产企业未加以回收利用而是直接放散，这就带来了环境污染和资源浪费的双重问题。节能减排政策要求下，工矿企业应加强对传统锅炉的改造升级，尽可能采用高炉煤气锅炉，同时注意选择合理科学的操作方法，以此实现生产原料的充分利用，促进我国工业经济的可持续化发展。

1.项目背景介绍

目前我们能源中心锅炉车间共有3台锅炉设备，皆为江西江联锅炉有限公司生产的130t/h全燃气锅炉，于2012年安装并投入使用，2014年通过技术改造后我厂锅炉已实现了全部燃烧高炉煤气和转炉煤气。但就锅炉设备运行效果来看，其效益并未达到预期目标，而造成这一问题的主要原因在于操作技术和方法问题，导致燃烧效果不佳，燃料浪费较高，探索锅炉的经济运行方式意义重大。

2.高炉煤气的特性及燃烧器情况

2.1高炉煤气的特性

首先，高炉煤气主要由氮气、二氧化碳等惰性气体组成，其中主要燃烧物为一氧化碳气体，含量为26%—30%，热值为3344—4180KJ/Nm3，相比燃煤要低很多。同时，高炉煤气燃烧速度慢，燃烧火焰长，上下温差较小，有利于高效加热调节，然而由于可燃成分较少，参与燃烧的空气也少，煤气预热和生成的废气密度大，锅炉烧高炉煤气时的阻力大于烧高炉转炉煤气时的阻力，而要想获得足够的燃烧热量，就必须增加煤气量。[1]

其次，高炉煤气所含的灰分、硫化物较少，烟气的露点比较高，可避免低温腐蚀的问题。焦炉煤气与空气混合到一定比例时，可以形成爆炸气体，遇到火源就会爆炸，对操作安全有较高要求。

此外，由于高炉煤气的热值很低，理论情况下其燃烧温度约1295℃，与燃煤温度相比差值较大。在锅炉运行中，存在气体混合燃烧不充分且火焰不稳定，易脱火，需要注意煤气与空气的充分混合，优化其着火条件，从而促使其快速燃烧。

2.2燃烧器概述

我公司的3台锅炉其炉膛呈方形，为保证燃烧质量需要采取相应的稳燃措施，我们使用耐火砖在炉内中心构筑有筒型蓄热稳燃器，燃烧器采取四角切圆布置形式，每角分别布设了4层高炉煤气火嘴，为保证低负荷情况下的顺利点火，我们在最下方的两层火嘴布置有煤气喷嘴的，同时还在炉膛顶部安置监控设备，便于随时掌握炉膛内的燃烧情况。

3.操作方法及效果分析

当前，在绿色工业发展背景下，各工矿企业尤其是钢铁冶金企业大力推广使用高炉煤气锅炉进行生产，但随着高炉煤气容量的不断增大，而操作技术方法并没有进行相应提升，所以导致高炉煤气锅炉的实际运行效果不佳。

3.1传统操作方法

很多企业的锅炉工作人员的常规操作方法为：在高炉煤气调节阀开度低于60%时，仅使用锅炉底部两层火嘴进行煤气是均匀投放，而当高炉煤气调节阀开度介于60%～70%时，开展局部启用第三层火嘴，而第四层火嘴在绝大多数时间都处于闲置状态;在热风配比方面，风门开度在90%以上，但第4层热风却很少，均衡性不佳。

当使用容量在35t/h时以上高炉煤气锅炉时，其炉膛截面积变得更大，就会影响到煤气与空气的有效混合，致使高炉煤气无法燃烬，从而影响热效率。同时，也会出现燃烧火焰不稳定，产生脉动现象及脱火等问题，锅炉的燃烧安全性也难以完全保证。

3.2新型操作方法

其一高炉煤气调节阀开度方面：根据实际需要，我们按照1中2平3低的原则进行调控，即第一层开度居中（60%左右），第二层开度稍微增大（65%左右）第三层开度比第一层调节阀开度略小（开度控制在55%左右），同时根据实际运行情况开启第四层火嘴，保证第四层火焰的头部能够与其它火焰根部結合。为了提高高炉煤气的燃烧速度和加热时的热工效率，在进入燃烧室前，高炉煤气需经过预热。[2]

其二风门开度控制方面：高炉煤气加热单个风门开度约为转炉煤气两个风门开度总和的90%，分门开度分别为200mm、210mm。根据经验，边1风门、边2风门分别取为中间的40%＼90%。风门开度最后确定以看火孔压力3-8Pa，а=1.15-1.2来确定。要求第一、二、四层的风门开度均大于第三层。

其三安全操作方面：送煤气进入高炉煤气管道内，为了时间上充分和防止意外，这一步最好在前一天做，抽去回炉煤气管道中DN1200高炉煤气主管盲板，放散30分钟，机、焦侧高炉煤气主管分别做爆发试验，并用含氧分析仪测煤气中含氧量，试验合格后，关闭放散阀门，消除漏气。置换前，对高炉煤气主管分别做爆发试验，用含氧分析仪测煤气中含氧量，试验合格后方可进行置换。鉴于高炉煤气压力较高，为避免出现高炉煤气顶开下降气流煤气砣，导致煤气泄漏，可以采取一次性送高炉煤气。

3.3运行效果及效益分析

其一，从运行效果方面。原操作按照两层火嘴燃烧的运行方式，使得燃烧器的负荷过大，第二层煤气燃烧后生成的烟气向上运动并与高炉煤气中的不燃烧气体进行混合，致使可燃气体无法与空气充分混合，烟气含氧量仅1.6%，所以导致燃烧不充分，锅炉炉膛温度较低，约896/℃。在两层燃烧方式下，火焰的中心温度不高，加大了燃烧行程，因动力不足使得水冷壁周边形成的切圆面积逐步缩小，影响到水冷壁上部的吸热量，排烟温度开始升高达到135℃，而热效率进一步下降。[3]新运行方式下，单只燃烧器的负荷有效缓解，第一层调节阀开度加大风量增加，烟气中的氧含量却增大到3.5%左右，第一层燃烧后烟气中尚有部分氧气存在，可以提升第二层燃烧质量，在第三层和第四层燃烧器的辅助下，前面未燃烬的气体继续进行二次燃烧，此时炉膛温度达到950℃左右，同时提高了旋转切圆动力，水冷壁周边切圆面积及吸热量增大，排烟温度下降为127℃，而热效率得到显著提升。

其二，经济效益方面。原操作方法需要消耗约134025m3/h高炉煤气，而新操作方式仅需131410m3/h高炉煤气，节省了2615m3/h，按1m3转炉煤气折标煤=1450/7000=0.207kg标煤，2615m3煤气可折算为541.3kg标煤，按年均运行300天计算，每年可节约标煤近2000t，若560元/t，那么可节省生产成本约1120000元。由此可见采用新操作方法可有效提高高炉煤气锅炉的运行效果及经济效益。

结语

节能减排，绿色发展是新时代工业企业的必由之路，加强对现有燃气锅炉的改造，将其升级为高炉煤气锅炉，并注意运用更科学合理的操作技术方法，才能提升锅炉的运行效果和运行安全，从而提高生产企业的经济效益。

参考文献

[1] 陶红卫，熊建文.135MW超高压煤气锅炉与燃气-蒸汽联合循环发电技术经济比较[J].锅炉技术，2014（7）：23-26+44

[2] 王春利.高炉、焦炉煤气锅炉综合利用项目[J].中国新技术新产品，2.15（4）：93

[3] 尹志强.锅炉烟气余热利用系统分析与优化对策[J].冶金管理，2020（4）：208-209.