煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監(jiān)測探索

韓清珊

摘 ? 要：在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中，副產(chǎn)煤氣是一種氣體能源，被企業(yè)再循環(huán)利用，主要作為加熱爐和鍋爐的燃料，以某鋼鐵企業(yè)110t/h煤氣鍋爐為例，對煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監(jiān)測數(shù)值計算進行了探索分析，推研監(jiān)測數(shù)值允許范圍。為避免事故的發(fā)生，有效降低和避免危險，現(xiàn)在以某鋼鐵企業(yè)110t/h煤氣鍋爐為例，就煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監(jiān)測及應用做進一步探索，希望能在這一領(lǐng)域取得進展。

關(guān)鍵詞：煤氣鍋爐 ?機組 ?技術(shù)參數(shù) ?可燃氣體 ?監(jiān)測

中圖分類號：TU822 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0132-02

在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中，副產(chǎn)煤氣是一種氣體能源，被企業(yè)再循環(huán)利用，主要作為加熱爐和鍋爐的燃料，因為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦爐煤氣的成分和熱值差異較大，所以混合成各種配比的煤氣，可以滿足各種工況不同熱值的需求，在鋼鐵企業(yè)利用效率進一步提高。但是在使用煤氣作為燃料的窯爐點火時存在一定危險性，出現(xiàn)過窯爐點火爆燃或爆炸事故，事故結(jié)果一般不可承受。

1 ?煤氣鍋爐機組概況

110t/h煤氣鍋爐為自然循環(huán)鍋爐，采用H型布置，單鍋筒、前吊后支結(jié)構(gòu)。由鍋筒、鍋筒內(nèi)部裝置、水管系統(tǒng)、過熱器、省煤器、空氣預熱器、鋼架、爐墻附件、平臺扶梯、剛性梁、護板、蓄熱穩(wěn)燃裝置、密封系統(tǒng)、管路布置和燃燒器等主要部件組成。省煤器和空氣預熱器各為兩級，交替布置，空氣預熱器為管式，構(gòu)架采用鋼結(jié)構(gòu)，尾部為疊置式結(jié)構(gòu)，按7級地震烈度設(shè)計，鍋筒內(nèi)部采用旋風分離器進行一次汽水分離，過熱蒸汽溫度的控制采用給水噴水減溫裝置。爐膛采用膜式水冷壁，供水采用集中下降管，平臺為柵格結(jié)構(gòu)。

2 ?煤氣鍋爐的技術(shù)參數(shù)

2.1 主要參數(shù)

該煤氣鍋爐主要技術(shù)參數(shù)（見表1）：額定蒸發(fā)量110t/h，額定蒸汽壓力6.87MPa，計算燃料消耗量（高爐煤氣）100160 NMm3/h，燃料噴嘴容量（單個）11670kW。

2.2 燃燒設(shè)備

110t/h煤氣鍋爐爐膛寬度6080mm，深度6080mm，出口煙溫747.7℃，8只雙旋流式燃燒器在爐膛四角布置。煤氣鍋爐燃燒設(shè)備及參數(shù)（見表2）。

2.3 設(shè)計燃料特性

本鍋爐設(shè)計燃料為高爐煤氣和焦爐煤氣混燃，其組成為70%～100%的高爐煤氣和0%～30%的焦爐煤氣。燃燒器前煤氣壓力不低于2000Pa，煤氣鍋爐設(shè)計燃料特性（見表3）。

2.4 各燃料成分（體積比）

燃料的成分比對燃燒特性影響較大，特別是對爆炸極限的影響，在實際操作中，要對煤氣進行取樣化驗，進行煤氣成分全分析，并煤氣標準成分對比（見表4、表5）。

3 ?煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監(jiān)測數(shù)值計算

本文中煤氣鍋爐點火前爐膛可燃氣體監(jiān)測數(shù)值計算前提是先使用焦爐煤氣對鍋爐進行點火，點火成功后緩慢開啟高爐煤氣閥門，點燃高爐煤氣，使煤氣在爐膛穩(wěn)定燃燒。

《化學品生產(chǎn)單位動火作業(yè)安全規(guī)范》（AQ3022-2008）第6.5 動火分析合格判定：“當被測氣體或蒸氣的爆炸下限大于等于4%時，其被測濃度應不大于0.5%（體積百分數(shù)）;當被測氣體或蒸氣的爆炸下限小于4%時，其被測濃度應不大于0.2%（體積百分數(shù)）?！?/p>

3.1 燃料爆炸極限

（1）焦爐煤氣：凈化后的焦爐煤氣是無色、有臭味、有毒的易燃易爆氣體，比重0.3623，熱值16800～18900kJ/m3，著火溫度550℃～650℃，爆炸極限4.5%～35.8%，理論燃燒溫度2150℃左右。

（2）高爐煤氣：高爐煤氣是無色、無味、有毒的易燃易爆氣體，比重0.9～1.1，熱值3349～4187kJ/m3，理論燃燒溫度1500℃左右，著火溫度730℃左右，爆炸極限30.8%～89.5%。

（3）氫（H2）的爆炸極限為4.1%～74%。

（4）甲烷（CH4）爆炸極限5%～15%。

3.2 煤氣鍋爐點火爐膛可燃氣體檢測判定方法推研

（1）按“被測氣體或蒸氣的爆炸下限大于等于4%時，其被測濃度應不大于0.5%（體積百分數(shù)）”執(zhí)行;按照使用焦爐煤氣先點火，選用焦爐煤氣中主要可燃燒成分CO、H2、CH4計算檢測值。

①CO應不大于250ppm，計算公式0.5%*5%=0.025%

②H2應不大于2750ppm，計算公式0.5%*55%=0.275%

③CH4應不大于1150ppm，計算公式0.5%*23%=0.115%

（2）因借鑒標準為動火規(guī)范，非點火規(guī)范，區(qū)別之處在是否可靠切斷，點火前檢測為非可靠切斷狀態(tài)，存在向爐膛泄漏的可能性。為此設(shè)定一個安全系數(shù)為0.8（系數(shù)同時考慮爐膛負壓、溫度、濕度、測量位置、微量泄漏等影響）。

3.3 煤氣鍋爐使用焦爐煤氣點火爐膛可燃氣體檢測判定

（1）檢測值確定。

①CO應不大于200ppm，計算公式225*0.8=200ppm

②H2應不大于2200ppm，計算公式2750*0.8=2200ppm

③CH4應不大于920ppm，計算公式1150*0.8=920ppm

④H2S為參考值

（2）點火前，CO、H2、CH4濃度值應分別不大于200ppm、2200ppm、920ppm。任何一種氣體檢測超出以上值時，需重新對爐膛進行吹掃，并處理泄漏點，直至檢測合格方可點火。

因焦爐煤氣主要成分較為穩(wěn)定和便攜式CO監(jiān)測報警儀較為常用兩方面原因，在做測量分析時，可燃氣體可只測量CO成分，點火前，CO濃度應不大于200ppm。單一CO濃度作為判斷標準時，宜查看焦爐煤氣全成分分析結(jié)果是否穩(wěn)定。

點火分析的取樣點要有代表性和一定數(shù)量（每個燃燒器附近至少1個取樣點），取樣點進入爐膛內(nèi)，宜在燃燒器出口上方0.5s高度處。

取樣與點火間隔不得超過30min，如超過此間隔，應重新取樣分析。

4 ?煤氣鍋爐點火管理原則及操作要求

送煤氣前必須制定引送煤氣方案和安全措施。送氣前要全面檢查，應關(guān)閉人孔，排水器充滿水保持溢流，關(guān)閉爐前燒嘴，打開末端放散管，經(jīng)確認無誤后方可進行下一步操作。

送煤氣前，通入氮氣進行管道置換，達到要求后，關(guān)閉氮氣，漸開閥門開始送煤氣，末端放散5～10min，從管線末端取樣，經(jīng)做爆發(fā)試驗或含氧量分析（含氧量≤1%），三次合格后，停止放散。同時應全面檢查煤氣管道與設(shè)施嚴密無泄漏，氮氣吹掃閥關(guān)閉，氮氣與煤氣連接設(shè)施斷開。

煤氣管線引送煤氣合格后，方可實施爐窯點火。

點火時，爐內(nèi)系統(tǒng)應保證一定的負壓，點火前必須監(jiān)測爐膛內(nèi)可燃性氣體含量，確認爐膛內(nèi)無可燃爆炸性混合氣體，檢測爐膛、爐尾CO含量，若小于200ppm，認為合格。點火程序：必須先點火后送煤氣。嚴禁先送煤氣后點火。

送煤氣時不著火或著火后又熄滅，應立即關(guān)閉煤氣閥門，查清原因，排凈爐內(nèi)混合氣體，監(jiān)測爐膛，確認無爆炸危險，再按規(guī)定程序重新點火。

凡強制送風的爐子，點火時應先開啟鼓風機，但不送風，待點火送煤氣燃著后，再逐步增大供風量和煤氣量，停煤氣時，應先關(guān)閉所有的燒嘴，然后再停鼓風機。

點火時，煤氣壓力必須在1000Pa以上，低于1000Pa，停止使用?？椿鹑吮仨殘允貚徫唬乐姑簹庀ɑ?、回火、脫火等造成事故。

參考文獻

[1] 張聳，趙啟明，張良，等.電站鍋爐節(jié)油點火方式比較研究[J].水利水電施工，2015（6）：74-76.

[2] 王曙光.電站鍋爐點火方式比較[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2013（10）：60-63.

[3] 於曉博，姜宇.大型火電鍋爐點火方式選擇研究[J].神華科技，2011，9（2）：58-61.