南鋼220 t/h鍋爐全燃高爐煤氣改造

陳雙龍，孫太伏

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司能源中心，江蘇南京210035）

南鋼220 t/h鍋爐全燃高爐煤氣改造

陳雙龍，孫太伏

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司能源中心，江蘇南京210035）

原來以焦?fàn)t煤氣為主要燃料的220 t/h鍋爐將改為全燒高爐煤氣，為了保證鍋爐的安全可靠運行，必須對鍋爐的煤氣系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造。通過對220 t/h燃?xì)忮仩t煤氣系統(tǒng)的分析，設(shè)計了一套合理而可靠的改造方案，以保證鍋爐的正常運行。

鍋爐；煤氣；改造

1 改造的原因

南鋼的轉(zhuǎn)型發(fā)展，老焦化面臨淘汰，4.7 m軋機(jī)等新建項目即將建成投產(chǎn)，屆時焦?fàn)t煤氣將顯得不足，只能滿足主體生產(chǎn)的需要，發(fā)電系統(tǒng)除點火外，正常只能全燒高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣。而目前發(fā)電1#220 t/h燃?xì)忮仩t設(shè)計使用高爐煤氣80000 m3/h，焦?fàn)t煤氣20000 m3/h，高焦?fàn)t煤氣燃料的體積比為4：1，使以焦?fàn)t煤氣為主燃料的鍋爐，沒有了焦?fàn)t煤氣，僅燒80000 m3/h高爐煤氣，鍋爐不能保證安全運行。同時當(dāng)高爐煤氣富裕時又無法消化勢必造成放散，因此必須對1#鍋爐進(jìn)行全燃高爐煤氣的改造。

2 改造的主要內(nèi)容

（1）該鍋爐原設(shè)計燃料中焦?fàn)t煤氣比例較高，由于焦?fàn)t煤氣熱值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高爐煤氣，且焦?fàn)t煤氣燃燒溫度高、燃燒產(chǎn)生的煙氣量較小，所以該鍋爐設(shè)計的爐膛較矮，爐膛輻射受熱面積較小。改造全燒高爐煤氣后，將會出現(xiàn)由于爐膛偏小，鍋爐出力降低，同時燃燒產(chǎn)生的煙氣量增加，造成蒸汽溫度超溫，省煤器出口水沸騰率大大增加，排煙溫度升高，引風(fēng)機(jī)出力不夠等一系列問題，從而影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行。必須就這些問題，對鍋爐本體和輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行必要的改造。

（2）改造全燒高爐煤氣后，高爐煤氣用量大大提高，而焦?fàn)t煤氣將只用于點火，因此需要增設(shè)高爐煤氣燃燒器，取消原有焦?fàn)t煤氣燃燒器，調(diào)整燃燒器的布置方式和相應(yīng)的點火系統(tǒng)。重新澆筑燃燒器的衛(wèi)燃帶。

（3）必須對高爐煤氣總管氣源和鍋爐高爐煤氣管道以及管道支架等進(jìn)行復(fù)核、改造，以滿足高爐煤氣增量的需要。由于焦?fàn)t煤氣管道是敷設(shè)在高爐煤氣管道上方，同時改造后管徑偏大，因此同時對焦?fàn)t煤氣管道進(jìn)行必要改造。

3 改造的具體方案

3.1 目前的現(xiàn)狀

發(fā)電目前1#～2#鍋爐高爐煤氣共用一根DN2400總管，總管通過DN1200管摻入轉(zhuǎn)爐煤氣，通過支管DN1200和DN1600分別供給1#和2#鍋爐使用，3#鍋爐由一根DN2200管道單供，通過DN900管摻入轉(zhuǎn)爐煤氣；焦?fàn)t煤氣3臺鍋爐共用一根DN900母管，通過支管DN600、DN300和DN500分別供1#～3#鍋爐使用。

由于燃?xì)鈼l件的變化，1#鍋爐需要改造為全燒高爐煤氣，高爐煤氣量由原設(shè)計80000 m3/h增量至約180000 m3/h，而現(xiàn)有煤氣管道管徑為DN1200，無法滿足1#鍋爐100%高爐煤氣工況，所以1#鍋爐的高爐煤氣管道有必要進(jìn)行改造。

另由于1#鍋爐和2#鍋爐的高爐煤氣管道共用一根DN2400的母管，若1#鍋爐改燒100%高爐煤氣，需要消耗約18萬m3/h的高爐煤氣，加上2#鍋爐設(shè)計20萬m3/h的高爐煤氣，母管的輸送能力要達(dá)到約38萬m3/h的流量。高爐煤氣母管壓力約為7 kPa，表1是DN2400母管流量與阻力的對應(yīng)關(guān)系。

表1 DN2400母管流量與阻力的對應(yīng)關(guān)系

由表1可知，當(dāng)流量大于36萬m3/h時，到鍋爐燃燒器前的壓力約只有7-4.5=2.5 kPa，無法滿足鍋爐燃燒的需求。所以要使1#鍋爐能夠完全燒高爐煤氣，僅靠現(xiàn)有母管無法滿足要求。

另外，還有一些因素導(dǎo)致高爐煤氣母管阻力增大：（1）DN2400母管上設(shè)有靜態(tài)煤氣混合器（摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣），內(nèi)部設(shè)有較多的導(dǎo)流管板，現(xiàn)場測算阻力達(dá)1 kPa；（2）DN2400母管上有兩處變徑加電動閥門，增大了系統(tǒng)阻力。

綜上，1#鍋爐煤氣支管相對過小，DN2400母管流通能力不夠，總管局部阻力大，因此必須對總管氣源和1#爐煤氣管道進(jìn)行改造。

3.2 改造技術(shù)方案

（1）1#爐煤氣系統(tǒng)改造方案

將1#鍋爐高爐煤氣管徑改為DN1800，焦?fàn)t煤氣管徑改為DN300。1#鍋爐純燒高爐煤氣的流量約18萬m3/h，通過阻力計算和性價比比較，將支管管徑增大到DN1800，改造管道總長約60 m，改造后焦?fàn)t煤氣只用于點火，管徑改為DN300即可滿足使用要求。

（2）煤氣母管改造方案

在1#、2#爐共用DN2400高爐煤氣母管與3#爐DN2400高爐煤氣母管之間設(shè)置DN1400聯(lián)通管道，同時對1#、2#爐共用DN2400高爐煤氣母管局部阻力大的情況進(jìn)行改善，以解決1#、2#爐共用DN2400高爐煤氣母管流通能力不足的問題。

由目前的現(xiàn)狀看，將DN2400管道拆下更改為較大管徑的管道不必要，也不現(xiàn)實，因為3#鍋爐的煤氣母管為DN2200，有較大的富余能力，且可摻混轉(zhuǎn)爐煤氣，可在1#、2#爐共用的DN2400高爐煤氣母管與3#爐DN2400母管之間設(shè)置DN1400連通管道，流通能力約為6～8萬m3/h，以平衡兩個母管的流量。設(shè)置連通管道DN1400以后，3#鍋爐的母管流量接近30萬m3/h，1#、2#爐高爐煤氣母管流量最大也在30萬m3/h左右，考慮對1#、2#爐高爐煤氣總管的混合器采用去除內(nèi)部的導(dǎo)流管板，去除原管道上兩只縮徑DN2000電動閥，改為一只DN2400電動閥，改善管道阻力。加之考慮摻混轉(zhuǎn)爐煤氣的因素，改造后可以滿足鍋爐的使用要求。

改造后的系統(tǒng)示意如圖1。

圖1 改造后系統(tǒng)圖

（3）1#鍋爐煤氣燃燒及點火系統(tǒng)改造

目前，1#鍋爐高爐煤氣管徑DN1200，焦?fàn)t煤氣管徑DN600，切斷裝置采用手動蝶閥+U型水封+快速切斷閥和調(diào)節(jié)閥，鍋爐高、焦?fàn)t煤氣混燃，分別設(shè)有6只燃燒器，高爐煤氣燃燒器為下層前后墻對沖布置，支管管徑為DN700，設(shè)DN700快切閥和調(diào)節(jié)閥；焦?fàn)t煤氣燃燒器為前墻雙層布置，支管管徑為DN400，設(shè)DN400快切閥和調(diào)節(jié)閥，點火管路從總管抽頭，管徑DN100，設(shè)1只DN100快切閥，前后墻支管DN100，設(shè)12只DN50點火快切閥和手動閥供各燃燒器，系統(tǒng)如圖2。

圖2 改造前1#爐煤氣系統(tǒng)圖

改造后1#鍋爐高爐煤氣管徑DN1800，焦?fàn)t煤氣管徑DN300，切斷裝置采用電動硬密封三偏心蝶閥+V型水封+快速切斷閥門，不設(shè)調(diào)節(jié)閥，鍋爐全燃高爐煤氣，設(shè)有12只燃燒器，布置方式調(diào)整為上下層前后墻對沖布置，支管管徑改為DN900，設(shè)DN900快切閥和調(diào)節(jié)閥；點火管路從總管抽頭，管徑DN200，設(shè)DN200快切閥1只，前后墻支管DN100，設(shè)12只DN50點火快切閥和手動閥供各燃燒器，管路、控制系統(tǒng)隨燃燒器及布置改變做相應(yīng)改造。

（4）1#爐本體及輔機(jī)改造方案

1#爐由高焦?fàn)t煤氣混燒改成全燃高爐煤氣，由于燃料結(jié)構(gòu)的變化就導(dǎo)致了鍋爐的水冷壁、屏式過熱器、低溫過熱器、高溫過熱器、高溫省煤器、低溫省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面的吸熱量發(fā)生了很大的變化。出現(xiàn)鍋爐蒸發(fā)量降低，蒸汽溫度超溫、鍋爐噴水減溫量過大、省煤器的沸騰率過大，鍋爐排煙溫度過高，輔機(jī)容量不夠等一系列問題。

經(jīng)鍋爐各個系統(tǒng)的理論計算，我們認(rèn)為鍋爐本體改造采用保持鍋爐結(jié)構(gòu)不做大的改動，對受熱面進(jìn)行改造，保證鍋爐安全運行，具體方案為：①將下部水冷壁（含燃燒器區(qū)域）整體割斷下移1 m，并以小管屏的方式更換前后墻燃燒器區(qū)域并加長1 m與斷口處相接，并將側(cè)墻及爐底的衛(wèi)燃帶全部清理干凈，重新布置前后墻衛(wèi)燃帶；下降管母管同時斷開并加長1 m；②大大減少低溫過熱器受熱面積，采用爐內(nèi)切割短接的方式改造；③適當(dāng)減少下級省煤器受熱面，更換下級省煤器；④為降低排煙溫度，尾部加設(shè)低壓省煤器；⑤與此相關(guān)的連接管道、燃燒器、煙風(fēng)煤氣管路、護(hù)板、外護(hù)板、固定裝置、爐墻金屬件、鋼架及平臺等做相應(yīng)改造；⑥根據(jù)計算結(jié)果選型更換引風(fēng)機(jī)。

改造后，滿足鍋爐安全運行的要求，鍋爐出力可以達(dá)到190 t/h。

4 結(jié)論

1#220 t/h鍋爐全燃高爐煤氣改造勢在必行，在保持鍋爐結(jié)構(gòu)不做大的改動的情況下，對受熱面進(jìn)行改造，可以保證長期安全運行，出力可以達(dá)到190 t/h，考慮摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣，負(fù)荷情況還可以適當(dāng)增加，從發(fā)電機(jī)組的運行情況以及1000萬t項目建成后的煤氣平衡分析，完全可以滿足發(fā)電要求。

本方案于2013年11月20日正式實施，2014年3月12日改造完畢，正式投運。改造后，1#爐運行工況良好，全燃高爐煤氣工況均達(dá)到本方案的要求。

Transformation of the 220 t/h Boiler from Burning Coking Gas to BF Gas at Nanjing Steel

CHEN Shuanglong，SUN Taifu
(TheEnergyCenterofNanjingIronandSteelCompany,Nanjing,Jiangsu210035,China)

The 220 t/h boiler of NISCO was transformed from mainly burning coking gas to fully burning blast furnace gas,so the gas system of the boiler had to be properly modified in order to ensure the safe and reliable operation of the boiler.Through analysis of the gas system of the 220 t/h boiler,a rational and reliable modification program was designed to ensure the normal operation of the boiler.

boiler；gas；modification

TF538

B

1006-6764(2014)12-0019-03

2014－09－01

2014－09－18

陳雙龍（1982－），男，2004年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院熱能與動力工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事發(fā)電系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)工作。