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1、概況
    宣鋼動(dòng)力廠8#、9#高爐鼓風(fēng)機(jī)站5臺(tái)中壓鍋爐是公司東區(qū)高爐煤氣最大的調(diào)節(jié)用戶，夏季高爐煤氣富裕，鍋爐全部燃用高爐煤氣；而冬季高爐煤氣緊張，鍋爐煤氣使用受限，是高爐煤氣壓減使用調(diào)節(jié)的第一用戶。
    本著減少轉(zhuǎn)爐煤氣放散、間接提高轉(zhuǎn)爐煤氣噸鋼回收率、緩解冬季高爐煤氣平衡緊張的目的，動(dòng)力廠自2009年11月6日開始，陸續(xù)對(duì)2臺(tái)75 t/h鍋爐進(jìn)行了摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的技術(shù)改造工作，其中1#爐改造于2009年12月3日完成，2#爐改造于2010年1月12日完成。
2、燃料燃燒計(jì)算
    燃燒計(jì)算時(shí)，未考慮煤氣含濕量，即假設(shè)轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣都是干煤氣，標(biāo)態(tài)下煤氣的含濕量dq =0°
    轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣熱值計(jì)算結(jié)果如表l所示
    燃轉(zhuǎn)爐煤氣和燃高爐煤氣的理論煙氣量計(jì)算結(jié)果如表2所示。75 t/h鍋爐燃料由高爐煤氣變?yōu)檗D(zhuǎn)爐煤氣，鍋爐的煙氣溫度和煙氣量也會(huì)發(fā)生變化。轉(zhuǎn)爐煤氣熱值相對(duì)于高爐煤氣較高，故鍋爐燃料由高爐煤氣變?yōu)檗D(zhuǎn)爐煤氣時(shí)，爐膛溫度提高，爐膛輻射換熱增強(qiáng)，爐膛水冷壁吸熱量提高。
    對(duì)于中壓鍋爐，過熱器是以對(duì)流換熱為主的受熱面，計(jì)算煙溫為500一700℃時(shí)，煙氣側(cè)輻射換熱系數(shù)只是對(duì)流換熱系數(shù)的1/5。因此，影響蒸汽溫度的主要因素是煙氣量。由以上計(jì)算可以看出，在標(biāo)態(tài)下，轉(zhuǎn)爐煤氣完全燃燒所需空氣量是高爐煤氣完全燃燒所需空氣量的2倍左右；但是產(chǎn)生的煙氣量約為1.3倍�？紤]兩者熱值的差異，假設(shè)在鍋爐相同負(fù)荷、用兩種煤氣熱效率相同的情況下，轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒后每放出單位熱量所產(chǎn)生的煙氣量約為高爐煤氣每放出單位熱量所產(chǎn)生的煙氣量的70%。由于高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣的成分是在一定范圍內(nèi)變化的，所以計(jì)算結(jié)果可能與實(shí)際有所出入。
    因此，鍋爐燃料由轉(zhuǎn)爐煤氣替換高爐煤氣時(shí)，鍋爐蒸發(fā)量應(yīng)該有所增大，而過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)用減溫水量將減小。
3、改造方案
3.1改造方式的確定
    鍋爐改燒轉(zhuǎn)爐煤氣后，鍋爐燃料組成發(fā)生了根本變化，本應(yīng)該對(duì)鍋爐進(jìn)行熱力校核計(jì)算并對(duì)受熱面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，但是根據(jù)目前。高爐區(qū)域鼓風(fēng)機(jī)站熱力負(fù)荷及2臺(tái)75 t/h鍋爐設(shè)備的實(shí)際情況，本著節(jié)約改造費(fèi)用、縮短工期的原則，確立了不改變鍋爐本體受熱面布置、僅改變鍋爐燃燒器布置方式的總體改造思路。
    通過改造，期望鍋爐可以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐煤氣與高爐煤氣混燒、全燃高爐煤氣、全燃轉(zhuǎn)爐煤氣等3種工況下運(yùn)行，且鍋爐出力不低于50t/h。
3.2改造措施
    (1)新架設(shè)1條Dn800mm轉(zhuǎn)爐煤氣管道，將其作為2臺(tái)75 t/h鍋爐共用煤氣母管，最大流量為18000m3/h，保證煤氣在鍋爐噴嘴前壓力不低于4.5 kPa。
    (2)轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒器和高爐煤氣燃燒器均選用著火性能穩(wěn)定、阻力水平較低，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能良好的雙旋流式煤氣燃燒器，轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒器單只設(shè)計(jì)出力為5000m3／h，高爐煤氣燃燒器單只設(shè)計(jì)出力為8000m3/h，并對(duì)鍋爐燃燒區(qū)域四角48根水冷壁管重新彎制。
    (3)鍋爐室外轉(zhuǎn)爐煤氣總管和原高爐煤氣總管之間鋪設(shè)聯(lián)通管，并由電動(dòng)閥控制切換，實(shí)現(xiàn)高爐煤氣燃燒器和轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒器的共用，即根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣壓力情況，這8只煤氣燃燒器既可以同時(shí)全燃轉(zhuǎn)爐煤氣或高爐煤氣，又可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣分層燃燒。并增設(shè)氧化鋯分析儀，根據(jù)爐膛出口含氧量進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)。
    (4)保留原四角高爐煤氣燃燒器及室內(nèi)高爐煤氣支管，焦?fàn)t煤氣作為鍋爐點(diǎn)火及低負(fù)荷穩(wěn)燃燃料。
    (5)運(yùn)行調(diào)節(jié)中，使下層煤氣燃燒器負(fù)荷大于上層燃燒器負(fù)荷。
    (6)對(duì)鍋爐減溫水系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加以鍋爐給水為介質(zhì)的備用調(diào)節(jié)管路，并針對(duì)管徑小的情況，選用性能可靠、調(diào)節(jié)精度高的調(diào)節(jié)閥，確保改造后過熱蒸汽溫度在安全可控范圍之內(nèi)。
    (7)拆除鍋爐麻石水膜除塵器并降低引風(fēng)機(jī)前煙道標(biāo)高，以有效減小煙氣阻力及鍋爐煙道系統(tǒng)漏風(fēng)。
    (8)密封爐膛底部排渣槽．減少爐膛漏風(fēng)對(duì)爐膛火焰中心高度的不利影響。
    (9)送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)不變。
    (10)修訂并完善鍋爐運(yùn)行維護(hù)和操作規(guī)程以及煤氣使用相關(guān)制度，以有效保證轉(zhuǎn)爐煤氣安全、穩(wěn)定地?fù)綗��?br />     (11)對(duì)鍋爐熱工、電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，利于崗位工操作、調(diào)節(jié)便利可靠。
3.3實(shí)施過程
    首先鋪設(shè)1條DN800mm的轉(zhuǎn)爐煤氣管道至原高爐煤氣平臺(tái)，然后在新轉(zhuǎn)爐煤氣總管和原高爐煤氣總管之間鋪設(shè)聯(lián)通管并加裝電動(dòng)閥控制。同時(shí)重新對(duì)鍋爐燃燒區(qū)域四角48根水冷壁管進(jìn)行彎制，安裝雙旋流式煤氣燃燒器。根據(jù)高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣火焰長，原有爐膛空間偏小這一狀況，為保障鍋爐過熱器運(yùn)行安全，降低排煙溫度，在有限的燃燒器區(qū)域空間內(nèi)，最大限度地降低四角燃燒器中心標(biāo)高。其中1#爐四角燃燒器中心標(biāo)高較改造前降低約620mm;2#爐則根據(jù)1#爐投運(yùn)后摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的實(shí)際情況進(jìn)一步調(diào)整，高爐煤氣燃燒器標(biāo)高較1#爐降低了190mm，轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒器降低了750mm。鍋爐減溫水系統(tǒng)增加一路備用管路并且選用高精度調(diào)節(jié)閥以保證改造后過熱蒸汽溫度在安全可控范圍之內(nèi)。拆除原鍋爐麻石除塵器和爐膛底部排渣槽。經(jīng)過兩個(gè)半月的改造調(diào)試，75t/h鍋爐重新投入運(yùn)行。
4、運(yùn)行效果
    改造完成后，對(duì)75t/h鍋爐進(jìn)行了3種工況下的調(diào)試（調(diào)試情況見表3—表5）。
    可以看出鍋爐在3種全燃?xì)夤�況下運(yùn)行出力如下：
    (1)在高、轉(zhuǎn)混燒工況下，保證轉(zhuǎn)爐煤氣使用量的前提下，通過調(diào)節(jié)高爐煤氣用量，2臺(tái)75 t/h鍋爐出力可以不低于110Uh。
    (2)在全燃轉(zhuǎn)爐煤氣工況下，單臺(tái)鍋爐最佳煤氣使用量為25000m3／h左右，鍋爐出力可以達(dá)到55 t/h。
    (3)與鍋爐改造前在全燃高爐煤氣工況下最大出力45t/h相比較，鍋爐可以達(dá)到55 t/h，仍有上升空間，但受排煙溫度影響，鍋爐負(fù)荷在50Uh左右為宜。
    (4)由于減少了鍋爐漏風(fēng)量，在全燃高爐煤氣工況、鍋爐最高負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)風(fēng)門開度由改造前的100%減小至70%，降低了風(fēng)機(jī)電耗。
    從運(yùn)行效果來看，2臺(tái)鍋爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的技術(shù)改造達(dá)到了預(yù)期目的。就目前煤氣狀況而言，2臺(tái)75t/h鍋爐以高、轉(zhuǎn)煤氣混燒為主，其中設(shè)定轉(zhuǎn)爐煤氣量為15000m3／h左右，即1#爐7000m3／h、2#爐8000m3／h。以高爐煤氣作為調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷的手段，為熱力發(fā)電滿負(fù)荷運(yùn)行創(chuàng)造條件，同時(shí)，為提高公司轉(zhuǎn)爐煤氣噸鋼回收率做出了貢獻(xiàn)。
5、結(jié)語
    鍋爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣運(yùn)行后，有以下問題值得考慮：
    (1)鍋爐改為全燃煤氣后，過熱器面積偏大，特別是在鍋爐升壓并爐階段，鍋爐過熱器存在超溫的安全隱患。確定減溫水投用的時(shí)機(jī)與水量，杜絕過早投用出現(xiàn)“水塞”或延誤投用而造成過熱器管排過熱疲勞損壞是運(yùn)行中應(yīng)該注意的問題。
    (2) DN800mm轉(zhuǎn)爐煤氣管道除供75t/h鍋爐使用外，富裕量將摻入高爐煤氣管道，但在高爐煤氣管網(wǎng)壓力高時(shí)，摻混調(diào)節(jié)閥只能關(guān)閉，轉(zhuǎn)爐煤氣無法摻混，否則，高爐煤氣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煤氣管道，影響鍋爐正常使用。故如何匹配高爐煤氣壓力與轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)壓力以提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率，是一個(gè)值得思索的問題。
    (3)鍋爐全燃煤氣改造后，由于受熱面面積未做相應(yīng)調(diào)整，使鍋爐排煙溫度有所提高，故可利用以后鍋爐大修機(jī)會(huì)，對(duì)爐膛水冷壁、省煤器面改造，從而達(dá)到進(jìn)一步提高鍋爐蒸發(fā)量、降低排煙溫度的目的。