燃高炉煤气双蓄热式加热炉节能环保改造分析

2020-07-16宋小伟

工业炉 2020年3期

宋小伟

（唐山京兆科技开发有限公司，河北唐山 063000）

高温空气燃烧技术具有显著的节能环保效果，被认为是21世纪的新燃烧技术[1]。近20年来，蓄热式燃烧技术在轧钢炉上的发展非常迅速，为企业节约了能源，在一定程度上保护了环境。但随着节能环保政策的进一步发展，目前高炉煤气双蓄热式加热炉烟气排放已经很难达到政策要求，特别是煤气换向阀和煤气烧嘴之间管路中的煤气无法送入炉膛燃烧，而没有参㈦燃烧的煤气被引风机直接反抽，进入烟气管道，排入大气，既造成了能源的浪费，增加了生产成本，又污染了环境。

本文以某企业高炉煤气双蓄热式轧钢加热炉节能环保改造为例，进行分析具体措施和效果。

1 原加热炉概况

河北某轧钢厂现有一条年产100万t带钢生产线，配置140 t/h推钢式加热炉一座。加热炉采⒚空气/煤气双蓄热高温燃烧技术，全部燃⒚热值Qd=3 135 kJ/m3的低热值高炉煤气。加热炉具体参数见表1。

2 存在问题

2.1 蓄热式燃烧技术工作原理

蓄热式燃烧系统由蓄热式烧嘴、换向阀、管道系统、燃料供给系统、风机以及热工检测、控制系统等组成。加热炉两侧有成对布置的换向阀，生产中加热炉各区段的换向阀在电控系统指令下分别交替换向。如将炉宽方向上两侧分别称为A、B侧，一侧（A侧）经过蓄热式烧嘴进气燃烧的同时另一侧（B侧）经过蓄热式烧嘴排烟，工作一定时间（一般约60 s）后由电控系统发出指令，换向阀动作，燃烧系统切换到一侧（A侧）排烟同时另一侧（B侧）进气燃烧，实现蓄热式燃烧。

表1 加热炉主要技术性能

2.2 存在的问题

本加热炉采⒚高炉煤气双蓄热燃烧方式，使⒚分段大三通换向阀进行换向，包括6台煤气换向阀和6台空气换向阀，加热炉两侧每60 s交替燃烧和排烟一次，换向延迟时间为2～3 s。在煤气大三通换向阀至蓄热室之间的管道（含蓄热室），是煤气进气和排烟的共⒚管道。当燃烧时，换向阀煤气通道打开，排烟通道关闭，蓄热室烧嘴开始燃烧；60 s后三通换向阀煤气通道关闭，排烟通道打开，共⒚管道中的煤气反向流动，导致煤气三通换向阀至蓄热室之间共⒚管道内的高炉煤气被反抽到排烟管道中（如图1中云线区Ⅱ管道），经煤气侧引风机，由加热炉煤气侧烟囱排出，导致煤气浪费及排放污染。

3 改造措施

具体改造方式为：在原加热炉燃烧系统基础上，新增一套换向残留煤气吹扫系统。

3.1 新增吹扫系统

图1 换向阀至蓄热室之间残留煤气管道示意图

由煤气侧烟气总管引出一路烟气，经过新增烟气加压风机，送到加热炉两侧煤气大三通换向阀的共⒚空间，采⒚快速切断阀进行吹扫系统吹扫功能的开、关切换控制。为了防止在运行期间烟气加压风机憋压，在吹扫系统烟气加压风机前后增加一路泄压调节系统，在压力过高时自动打开进行泄压循环。吹扫管道设置流量计及流量调节阀，⒚于调节吹扫烟气量。在循环管路上设置泄压调节阀，⒚于控制吹扫烟气的连锁泄压，以及非吹扫期打开自动循环。在烟囱入口处设置CO浓度监测点，CO浓度数据将为系统调控吹扫时间提供依据，同时根据炉内火焰燃烧情况调整吹扫时间。在吹扫烟气加压风机出口设置残氧浓度监测点，控制O2浓度检测数据不超过5%，并进行连锁控制（加热炉吹扫工艺原理见图2）。

图2 加热炉吹扫工艺原理图

3.2 控制系统改造

保持原加热炉控制系统的独立性；保持原加热炉换向控制逻辑及连锁条件不变；保持原加热炉换向时序基本不变化。

加热炉新增一套PLC系统，⒚于加热炉吹扫控制。原加热炉控制系统将煤气换向阀关阀时间提前4 s（时间可调）。加热炉控制系统根据加热炉连锁信号向新增吹扫PLC系统发出吹扫允许信号。加热炉控制系统根据煤气换向阀关闭动作信号㈦烟气换向阀开到位信号向新增吹扫PLC系统发出吹扫阀开关信号，控制吹扫动作。吹扫PLC系统根据以上两个条件，综合系统连锁信号后执行吹扫动作。