王 東

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司設(shè)備能源部，河北張家口 075100）

1 存在的問(wèn)題

河鋼集團(tuán)宣鋼公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)公司）全燃?xì)忮仩t，擔(dān)負(fù)著為公司高爐鼓風(fēng)機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力蒸汽任務(wù)，是公司高爐供風(fēng)、發(fā)電創(chuàng)效的主要設(shè)備。隨著公司能源結(jié)構(gòu)的改變，焦?fàn)t煤氣富余，城區(qū)用氣置換為天然氣，焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)面臨燃放浪費(fèi)的問(wèn)題。鍋爐均為全燃?xì)忮仩t，高爐煤氣是主要燃料，鍋爐運(yùn)行時(shí)焦?fàn)t煤氣只作為穩(wěn)燃燃料少量燃燒，需要進(jìn)行技術(shù)改造才具備大量消化焦?fàn)t煤氣的條件。為消化高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣，應(yīng)對(duì)公司能源結(jié)構(gòu)變化，對(duì)5#、6#、8#全燃?xì)忮仩t進(jìn)行了增燃焦?fàn)t煤氣技術(shù)改造，對(duì)4#、7#、9#鍋爐進(jìn)行優(yōu)化，提高煤氣綜合利用率，進(jìn)而推進(jìn)公司節(jié)能綠色生產(chǎn)。

2 技術(shù)方案

2.1 焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)改造

根據(jù)增燃焦?fàn)t煤氣的要求，對(duì)5#、6#、8#鍋爐進(jìn)行焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)改造，以滿(mǎn)足焦?fàn)t煤氣流量、壓力需要。由焦?fàn)t煤氣北環(huán)主管網(wǎng)至5#鍋爐架設(shè)DN800 焦?fàn)t煤氣主管道，安裝蝶閥、盲板閥及相應(yīng)計(jì)量裝置，按燃燒器設(shè)計(jì)要求安裝支管及四角管路、調(diào)節(jié)閥。

6#、8#鍋爐焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)的改造內(nèi)容：將現(xiàn)有的8 根DN80四角焦?fàn)t煤氣管道改為DN150，自焦?fàn)t煤氣總管帶壓開(kāi)孔，分別為6#、8#鍋爐各新接引一條DN300 焦?fàn)t煤氣總管，將鍋爐兩側(cè)支管由原來(lái)的DN200 均改為DN300，下降管由DN150 改為DN200，相應(yīng)增加、更換焦?fàn)t煤氣總管電動(dòng)蝶閥、電動(dòng)盲板閥、氣動(dòng)快切閥、流量計(jì)、壓力表等裝置。

2.2 低溫省煤器優(yōu)化

經(jīng)熱力計(jì)算發(fā)現(xiàn)，因焦?fàn)t煤氣熱值較高，5#鍋爐需要的受熱面更少，更換焦?fàn)t煤氣后現(xiàn)有鍋爐的受熱面相對(duì)過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致因爐膛受熱面過(guò)大、爐膛出口煙氣溫度降低，過(guò)熱器換熱減少，過(guò)熱器蒸汽溫度比原來(lái)低、達(dá)不到額定溫度，尤其在低負(fù)荷情況下更嚴(yán)重，排煙溫度會(huì)很低；因焦?fàn)t煤氣中硫、水含量大，排煙溫度過(guò)低會(huì)對(duì)尾部受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重的低溫腐蝕。因此，本次改造需要增加過(guò)熱器受熱面積增加吸熱，減少尾部省煤器受熱面積，提高排煙溫度。

原省煤器分為高溫和低溫兩級(jí)，高溫部分不改動(dòng)。低溫部分的蛇形管為Φ32 mm×3 mm，材料20/GB/T3087。原來(lái)縱向64排管，本次改造需要去掉部分受熱面，剩余28 排（圖1）。

圖1 省煤器改造前后示意

2.3 低溫過(guò)熱器優(yōu)化

當(dāng)摻燒焦?fàn)t煤氣較多的工況，過(guò)熱器溫度可能達(dá)不到額定參數(shù)，需要增加低溫過(guò)熱器面積。本次改造內(nèi)容主要有：將低溫過(guò)熱器縱向管子從原來(lái)的12 排增加到16 排；增加一圈蛇形管，原來(lái)低溫過(guò)熱器蛇形管規(guī)格為Φ38 mm×3.5 mm、材料20/GB/T 3087，增加管子材料為12Cr1MoVG/GB/T 5310，增加部分重新制造；相應(yīng)更換低溫過(guò)熱器出口集箱、減溫器、連接管原材料為20/GB/T 3087，本次改造材料都改為12Cr1MoVG/GB/T 5310（圖2）。

圖2 低溫段過(guò)熱器改造前后示意

2.4 高溫區(qū)水冷壁優(yōu)化

由于5#鍋爐增燃焦?fàn)t煤氣量較大，燃燒器出口火焰位置溫度較高，可能超出周?chē)浔谖鼰崮芰Χ瑴?，為防止燃燒區(qū)域水冷壁超溫爆管，在東西兩側(cè)燃燒器區(qū)域水冷鐵網(wǎng)，規(guī)格1 m×1 m、厚2.5 cm，中間鏤空，用于固定水冷壁管?chē)娡磕蜔崃希蜔崃虾穸?0 mm，總面積約為14 m2）。

水冷壁噴涂料為高爐噴涂耐高溫澆注料，耐溫1200℃，延長(zhǎng)水冷壁管道的使用壽命，同時(shí)火焰溫層上移，沒(méi)有損失能量，保證鍋爐經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行。

2.5 鍋爐進(jìn)水方式優(yōu)化

為了保證冬、夏兩種工況下排煙溫度都比較合理。在5#鍋爐低溫省煤器進(jìn)出口設(shè)置了兩路進(jìn)水管路，實(shí)現(xiàn)夏季、冬季進(jìn)水方式手動(dòng)調(diào)節(jié)。夏季焦?fàn)t煤氣富余摻燒焦?fàn)t煤氣較多時(shí)，開(kāi)大低溫省煤器出口聯(lián)箱進(jìn)水閥，讓部分給水由低省出口集箱進(jìn)入高溫省煤器，使低溫省煤器管內(nèi)水流速降低，維持在0.088 m/s，減少吸熱量，保證排煙溫度不會(huì)低于140 ℃，防止空氣預(yù)熱器低溫腐蝕。冬季摻燒焦?fàn)t煤氣較少時(shí)，關(guān)小低溫省煤器出口進(jìn)水閥，增加通過(guò)低溫省煤器的給水流量至0.849 m/s，增加低溫省煤器吸熱能力，使排煙溫度不高于180 ℃，減少排煙熱損失，保證鍋爐效率。

2.6 燃燒器改造

5#鍋爐原來(lái)有4 層、共16 只高爐煤氣燒嘴，現(xiàn)需要將第一、第四層燃燒器更換為焦?fàn)t煤氣燒嘴，共兩層8 只燃燒器，并相應(yīng)更換煤氣管道、相應(yīng)閥門(mén)儀表附件、點(diǎn)火裝置和就地控制箱等附件。第二、第三層高爐煤氣燃燒器利舊。

2.7 4#、7#、9#鍋爐運(yùn)行提升高爐煤氣消化能力

（1）采用高壓水清灰代替機(jī)械清灰，增加換熱面積潔凈度，大幅提高了鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、省煤器等受熱面的換熱能力，提高鍋爐蒸汽負(fù)荷。

（2）對(duì)鍋爐運(yùn)行控制進(jìn)行優(yōu)化，增加鍋爐自動(dòng)燃燒控制程序，用自動(dòng)燃燒調(diào)整代替人工調(diào)節(jié)，自動(dòng)調(diào)整煤氣量、空氣量、爐膛壓力、含氧量等參數(shù)，反應(yīng)速度快，調(diào)整穩(wěn)定，保證了鍋爐參數(shù)正常，提高了鍋爐效率。

3 實(shí)施效果

項(xiàng)目實(shí)施后，有效提高了5#、6#、8#全燃?xì)忮仩t增燃焦?fàn)t煤氣能力，滿(mǎn)足焦?fàn)t煤氣全部消化，無(wú)放散節(jié)能生產(chǎn)的要求。同時(shí)降低了排煙溫度，減少排煙損失和蒸汽生產(chǎn)成本。

5#鍋爐東西兩側(cè)燃燒器區(qū)域水冷壁管?chē)娡磕蜔崃?，耐熱料厚?0 mm，總面積約為14 m2，實(shí)施前后主要運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1：

表1 5#鍋爐水冷壁噴涂保溫料前后運(yùn)行情況對(duì)比 ℃

對(duì)比不同負(fù)荷下的主要參數(shù)，得出以下結(jié)論：爐膛溫度上升約30 ℃；排煙溫度下降約10 ℃；6 個(gè)煙溫除二級(jí)過(guò)熱器后煙溫上升外，其余下降。分析認(rèn)為，噴涂耐熱料后，該區(qū)域水冷壁管吸熱量減少，使得爐膛溫度上升，提高了高溫段過(guò)熱器的煙氣溫度，高溫段過(guò)熱器吸熱量增加（表2）。

表2 5#鍋爐改造前后運(yùn)行效果比較

對(duì)比改造前后鍋爐運(yùn)行參數(shù)可知，此次5#鍋爐焦?fàn)t煤氣改造后，鍋爐蒸汽溫度、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、排煙溫度等主要參數(shù)在正常范圍內(nèi)。從改造前后的數(shù)據(jù)可以看出，鍋爐燃料綜合下降22 m3/t，鍋爐負(fù)荷低原因?yàn)榻範(fàn)t煤氣壓力影響。

對(duì)6#、8#鍋爐進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)，根據(jù)煤氣情況調(diào)整鍋爐在各工況下運(yùn)行，獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)6#、8#鍋爐負(fù)荷至160 t/h、179 t/h運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)額定負(fù)荷運(yùn)行。隨后根據(jù)高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣情況，保證鍋爐處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域（表3）。

表3 6#鍋爐平均運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比

通過(guò)表3 參數(shù)對(duì)比，鍋爐負(fù)荷有了明顯提升，平均負(fù)荷提升14.8 t/h，各受熱面溫度未有明顯變化，日可燃用焦?fàn)t煤氣量19.5 萬(wàn)立方米，煤氣綜合單耗降低32 m3/t。

通過(guò)表4 參數(shù)對(duì)比，鍋爐負(fù)荷有了明顯提升，平均負(fù)荷提升21.41 t/h，各受熱面溫度未有明顯變化，實(shí)際日可增燃焦?fàn)t煤氣量22 萬(wàn)立方米。鍋爐過(guò)熱器、省煤器等部位積灰明顯減少，降低了排煙溫度，減少了排煙損失和蒸汽生產(chǎn)成本。

表4 8#鍋爐平均運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

改造后6 臺(tái)鍋爐共年增加消化焦?fàn)t煤氣1.509 億立方米，年增加蒸汽產(chǎn)量78.75 萬(wàn)噸，煤氣綜合單耗改造的4 臺(tái)鍋爐中3臺(tái)出現(xiàn)下降。5#鍋爐改造后，焦?fàn)t煤氣用量可達(dá)15 000 m3/h，單燒焦?fàn)t煤氣產(chǎn)蒸汽為75～80 t/h，公司在高爐全部休風(fēng)期間無(wú)高爐煤氣的情況下，利用焦?fàn)t生產(chǎn)產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐產(chǎn)汽帶動(dòng)3#汽輪鼓風(fēng)機(jī)為公司3 臺(tái)高爐送風(fēng)，為高爐啟爐提供必要條件。焦化廠焦?fàn)t吸氣機(jī)后焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)壓力更加穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍由原來(lái)的3.0～7.1 kPa 收窄到3.5～5.5 kPa，低于6～6.5 kPa 的放散壓力，避免了焦?fàn)t煤氣放散燃燒，提高公司焦?fàn)t煤氣回收利用率。