链条锅炉掺烧转炉荒煤气对锅炉的影响和调节方式

2013-12-06黄东宁

冶金动力 2013年2期

黄东宁

（浙江杭钢动力公司，浙江杭州 310022）

1 概述

随着转炉产能的扩大，转炉煤气发生量也相应增加，需要加以回收以减少环境污染和充分利用二次能源。由于原有的转炉煤气回收和净化系统改造的空间不足且为了节省投资费用，通过综合考虑，决定把链条锅炉原掺烧的高炉煤气改为掺烧未经净化处理的转炉煤气（以下称为转炉荒煤气），同时利用锅炉电除尘系统去除荒煤气中的粉尘，保证排放达标，而置换出来的高炉煤气则用于纯燃高炉煤气锅炉，增强锅炉作为煤气调节手段的能力，保证煤气系统的安全稳定运行。该改造只需增设一路转炉荒煤气管路并入原有的煤气管路，同时增设隔离阀即可合理切换链条锅炉掺烧的煤气种类，改造管道如图1。

图1 煤气管道改造示意图

2 掺烧转炉荒煤气对锅炉受热面的影响

转炉荒煤气未经净化处理，含有较多水分和灰尘，除部分水分在管道输送过程中析出外，大部分的杂质进入锅炉炉膛，造成锅炉受热面积灰和结焦。该项目于2008年开始投入使用，解决了转炉煤气发生量增加引起煤气放散造成环境污染的问题，同时利用煤气进行发电生产，达到了节能的目的。由于转炉荒煤气未经过净化除尘，气体中含有大量浮灰和水分，因此掺烧转炉荒煤气对锅炉受热面的影响较大。浮灰的熔点较低，随着气流进入锅炉炉膛后开始软化熔融，当它们随着气流冲刷炉膛出口水冷壁和过热器时，容易粘结造成炉膛出口的凝渣管和高温过热器表面结焦；这些浮灰进入炉膛流速下降后，也有较大数量的浮灰沉积在煤气喷嘴处，运行一段时间后引起喷嘴堵塞，降低锅炉的负荷。

此外，荒煤气中的水分随着高温烟气到锅炉尾部后部分凝结于空预器表面，而锅炉燃烧产生的灰分容易与凝水结合而吸附在空预器外表面，造成空预器的堵灰，影响锅炉的安全运行。

针对以上情况，一般安排掺烧荒煤气的锅炉每运行2个月后停炉检修一次，主要安排锅炉喷嘴、炉膛受热面、过热器外壁和省煤器的清灰；由于吸附在空预器处的积灰较为坚固，用普通的吹灰方式较难清理，本厂1#锅炉在荒煤气投产2年后，被迫更换空预器，以解决空预器堵灰造成锅炉引风不足、炉膛微正压燃烧造成炉排容易烧毁的缺陷。

3 掺烧转炉荒煤气对锅炉运行调节的影响

由于煤气特性的不同，掺烧转炉荒煤气与原掺烧高炉煤气具有一定的差异，主要表现在以下几点。

1）炉膛内辐射传热的差异：由于转炉荒煤气热值大约为高炉煤气的2倍，转炉荒煤气的理论燃烧温度比高炉煤气要高，转炉荒煤气燃烧的火焰辐射强度高于高炉煤气，因此炉膛蒸发吸热比例高于高炉煤气，使锅炉蒸发量增加。

2）烟气量的差异：转炉煤气中可燃成分高于高炉煤气，参与转炉煤气燃烧的空气量比同量高炉煤气高，但高炉煤气中含有大量的N2、CO2等不参与燃烧的成分也变成高温烟气并与尾部锅炉受热面进行换热，通过测试，转炉荒煤气产生的烟气量小于高炉煤气，造成锅炉尾部吸热比例的减少，引起蒸汽温度波动。

根据以上情况，在运行中不断对燃烧进行调节，同时跟踪锅炉蒸发量、蒸汽温度、减温水调节阀开度、煤气配风开度等参数，总结出煤气种类变化后的运行调节手段，确保锅炉的安全稳定运行。

1）调节过剩空气系数：掺烧高炉煤气时由于火焰温度在1200℃左右，一般空气过剩系数控制在1.2～1.3范围内，而掺烧转炉荒煤气则可将空气过剩系数控制在1.1～1.2以内，使炉膛火焰的充满度低于高炉煤气燃烧时的情况，减少转炉荒煤气燃烧的蒸发吸热比例，解决蒸汽负荷过大，造成蒸汽品质变差的现象。

2）改变减温水量：煤气种类变化后，锅炉蒸发吸热与过热吸热比例有所改变，引起过热蒸汽温度波动。开始掺烧转炉荒煤气时，蒸汽温度波动较大，严重影响汽轮机组的安全稳定运行，必须合理调节减温水量来确保蒸汽温度的达标；通过修改减温水调节程序，以锅炉给水、蒸发量等参数来共同控制减温水调节阀开度，当蒸发量波动后对减温水提前预调，保证蒸汽温度的平稳波动。

3）煤气量的调节：由于转炉煤气热值是高炉煤气的2倍，理论上产生同样蒸汽，转炉荒煤气的掺烧量是高炉煤气的一半，但由于荒煤气内部含有较多的杂质，掺烧一半量荒煤气后锅炉的负荷低于掺烧高炉煤气的情况。通过运行探索，在燃煤量相同的情况下，把转炉煤气掺烧量确定为高炉煤气的2/3，基本能够达到锅炉负荷的要求，同时要实地调节引风量，保证炉膛负压正常。