高炉、焦炉煤气锅炉综合利用项目

王春利山钢济南分公司，山东 济南 250101）

高炉、焦炉煤气锅炉综合利用项目

王春利
山钢济南分公司，山东 济南 250101）

为解决济钢高、焦炉煤气放散问题，企业实施了同时燃烧高、焦炉煤气的煤气锅炉项目，本文从煤气锅炉的选型、燃料设计、工艺参数匹配、应用经济效果等方面进行了介绍，事实证明高炉、焦炉煤气锅炉项目对于解决企业高、焦炉煤气放散，回收能源、调节煤气系统平衡取得了显著效果。

焦炉煤气；煤气锅炉；煤气放散；回收能源

1 背景

2011年济南钢铁公司高炉煤气、焦炉煤气均存在不同程度的放散，折合成高炉煤气放散率为2.77%。大量煤气放散不仅带来了环境污染问题，同时造成了资源的浪费。并且煤气管网压力波动范围较大，给煤气系统生产平衡调度带来问题。如何有效的回收、利用过剩的煤气资源，节能减排、增加经济效益，并调节、平衡煤气管网压力，增加煤气系统缓冲能力，保障生产安全稳定，成为摆在企业面前的一个紧迫问题。

2 解决思路

经多方案论证，并结合济钢现有CCPP项目汽轮机汽源不足、负荷偏低的实际运行情况，考虑新建一套高温高压煤气气锅炉，该锅炉可同时燃烧高炉煤气和焦炉煤气，锅炉产生的蒸汽直接并入现有CCPP项目蒸汽管网，不再配套新上汽轮机组。

该锅炉最大负荷燃烧能力尽量选的大一些，同时具有较大的燃烧负荷调节空间，从而实现厂区煤气零放散的目标，并可做为调节煤气系统的一个最大缓冲用户，平衡煤气管网压力波动，最大程度的减少煤气放散的发生，充分回收、利用煤气资源。

3 项目方案

经过系统煤气平衡，为了充分利用二次能源，解决煤气放散带来的环境污染及资源浪费问题，项目最终确定建设一套220t/h高温高压燃气锅炉，该锅炉可同时燃烧高炉煤气和焦炉煤气。锅炉产生的蒸汽并入厂区现有CCPP机组蒸汽管网，用于CCPP项目汽轮机发电和供应其他热用户。

3.1 锅炉选型。为确保钢铁生产伴生的剩余气体燃料得到充分可靠的资源化利用，并考虑到剩余高炉煤气和焦炉煤气的具体情况，锅炉建成后还是以全烧高炉煤气为主，当有部分焦炉煤气时可以掺烧部分焦炉煤气，但是最大掺烧焦炉煤气量不超过30%（按煤气热值计算）。本项目采用的燃气锅炉按100%烧高炉煤气作为设计工况，按70%高炉煤气并掺烧30%焦炉煤气作为校核工况。该煤气锅炉产生的蒸汽并入厂区现有CCPP机组，故该锅炉的参数选择和CCPP汽轮机的参数应保持一致。煤气锅炉主要技术参数如下：

形式 自然循环汽包炉，单炉膛，全膜式壁前吊后支结构型式，

型号 JG-220/7.17-Q，锅炉额定蒸发量 220t/h，

额定过热蒸汽压力7.17MPa（g），额定过热蒸汽温度470℃，

给水温度104℃，排烟温度＜ 145℃。

3.2 燃料。本项目采用的燃气锅炉按100%烧高炉煤气作为设计工况，按70%高炉煤气并掺烧30%焦炉煤气（热量比）作为校核工况。点火及值班燃料为焦炉煤气，点火方式为自动点火。

当锅炉全烧高炉煤气时燃料额定耗量为 217080Nm3/h，工作压力为4000～12000Pa，连续使用；额定负荷下最大掺烧30%焦炉煤气（热值比）时，高炉煤气耗量约为153000Nm3/h，焦炉煤气耗量约为12600Nm3/h。正常运行时焦炉煤气用耗量为：0～12600Nm3/h，工作压力为4000～12000Pa，连续使用。高炉、焦炉煤气均接自企业厂区现有煤气系统管道，不需要进去二次处理。

3.3 燃烧系统。高炉、焦炉煤气分别经过支管接入锅炉燃烧器，喷入炉膛进行燃烧。燃烧器分三层布置，每层燃烧器呈正四角布置，整台锅炉一共十二只燃烧器，与炉膛下部蓄热稳燃装置相配合，形成切园燃烧，保证燃烧工况。

锅炉燃烧器为旋流式，在燃烧器端部空气及焦炉、高炉煤气通道中设置旋流叶片；在最下层燃烧器装有焦炉煤气点火喷管，在上两层燃烧器同时也装有的焦炉煤气管（可掺烧30%的焦炉煤气管）。

煤气燃烧器可单独使用任何一层燃烧器，且燃烧稳定，即最低稳燃负荷为30%额定负荷。在低负荷运行时，可通过停用上层燃烧器来调控。系统装有自动点火装置，点火燃料采用焦炉煤气，由高能点火器点燃焦炉煤气点火枪，再点燃高炉煤气主燃烧器。

3.4 送风机。锅炉配置2台引风机，单台送风机负荷为锅炉额定送风量的55%，一套采用直联，一套采用变频调节，可根据锅炉负荷变化进行调节，送风机入口设消声器。 主要规格参数：

风量：105000m3/h，风压：～3500Pa。

电机功率：180kW，380V，输送介质为空气，温度20℃。

3.5 引风机。锅炉配置2台引风机，单台引风机负荷为锅炉额定烟气量的55%，一套采用直联，一套采用变频调节，可根据锅炉负荷变化进行调节。输送介质为烟气，温度140℃-200℃。主要规格参数：

风量：～380000m3/h，风压：～3500Pa，电机功率：650kW，10kV。

4 项目应用效果

项目于2011年9月中旬正式开工建设，2012年8月底建成试运行后即达产，基本实现高炉煤气零放散，有效缓冲了高炉煤气不平衡问题。同时该锅炉具有掺烧焦炉煤气能力，对焦炉煤气平衡发挥一定作用。

项目投用后，年可回收高炉煤气（高、焦炉煤气折算）放散量约2亿m3，有效利用了低热值煤气资源，年可增发电量约4000万kWh，提高燃气蒸汽联合发电系统发电能力，年创直接效益约2000万元。

5 建议与结论

该煤气锅炉可同时燃烧高炉煤气和焦炉煤气，运行稳定、实用性强。有效的回收、利用了煤气资源，解决了企业煤气放散能源浪费及煤气系统缓冲能力差、难于调节的问题。

该锅炉使用中也应重点关注一些问题：一如果高炉煤气含水较高，高炉煤气燃烧器入口管道底部应加装自动排水器，避免积水造成腐蚀；二由于企业焦炉煤气硫化氢含量较大，焦炉煤气的掺烧量要严格按照设计要求控制在30%（热量比）以内，并严格控制排烟温度，防止锅炉尾部发生腐蚀。

[1]黄毅新，赵剑云. 220t/h高温、高压、纯燃高炉煤气锅炉设计[J].动力工程，1996（05）.

[2]王华峰，郭明洲. 高炉煤气锅炉的设计[J].煤气与热力，2008（01）.

[3]余期升. 一台75t/h纯燃焦炉煤气锅炉的设计 [J].能源研究与管理，2012（02）.

TQ542

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王春利（1978—），男，山东济南人，工程师，研究方向：发电生产运行及设备管理。