常规煤气锅炉发电工艺优化与应用

常规煤气锅炉发电工艺优化与应用

【摘 要】 本文通过对邯钢新上60MW发电锅炉系统的研究及运行状态的了解，提出了工艺及设备的改进方案。改进方案项目实施后，完善了锅炉工艺系统，提高了锅炉设备的安全稳定性，取得了广泛的经济与社会效益。

【关键词】 锅炉 技术改进 效益

1 前言

随着钢铁企业发展产能释放，成本对企业生存的压力越来越大，同时受经济危机和国家节能减排政策影响，能源的综合利用及降本增效已经成为影响企业发展、生存的重要因素。目前，邯钢3200m3高炉已正式投产，高炉煤气利用率低，造成能源浪费、成本增加，既污染环境又影响企业的利润。为充分利用高炉富余的煤气，提高能源利用率，邯钢在原60MW煤气锅炉发电机组工艺基础上，根据常规锅炉的技术特点及运行状态，对照国家规范及企业煤气介质现状，对影响锅炉设备性能、安全稳定性及运行方式等方面提出了工艺优化、结构完善的思路，解决了锅炉厂家原设计中存在的部分缺陷，保证设备安全稳定运行前提下实现多介质稳定、运行。工艺改进后，采用高效的联合循环CCPP发电机常规锅炉发电机组实行煤气综合利用，为企业创造了显著的经济效益和社会效益。

2 60MW煤气锅炉发电机组工艺优化

2.1 增加防震隔板，改善空气预热器设计缺陷

60MW煤气锅炉为非标准系列锅炉——纯烧高炉煤气锅炉，设备投入阶段，由于没有成功的经验可以借鉴，该锅炉在设计、制造过程中存在部分缺陷，即锅炉空气预热器原设计高4米，每组由1469根Φ40×1.5钢管组成，由于管长壁薄，管子没有约束，设备运行时，送风机大量气流横向冲刷圆管，圆管背面产生漩涡（又称卡门涡流），漩涡又在气流的作用下脱离圆管， 由此交替产生涡流振动，在长期振动作用力影响下，管子会发生疲劳断裂，影响锅炉使用寿命和安全运行。为减轻管道振动压力，在空气预热器管道两侧，沿垂直于气流方向，对夹安装45×4规格钢板，并沿管组间隙进行固定，从而有效减少了故障率，延长了使用寿命。

2.2 更换送风机叶轮，提高锅炉出力

60MW煤气锅炉在大负荷时配风量明显不足，影响锅炉的出力、燃烧效率及安全运行。而如何实现设备、工艺改动小，成本低，设备能力最大空间提高，成为了设备改造的难点。

如更换其它型号送风机，风机外形尺寸就会发生改变，风机地脚基础需重新浇筑，相应配电设施需更换，改造投资大施工周期长影响正常发电。针对此，认

真研究设备相关参数，并与设备厂家沟通探讨，最终确定，改造方案为整体更换送风机叶轮，具体参数为：（1）叶轮直径由原来1350mm增大至1400mm，高度尺寸按同比例增大，机壳维持原尺寸；（2）轴功率由原来的180kW增大到250kW，电机负荷不变。

2.3 改进冷凝水加热器管道，降低排烟温度

由于凝结水加热器回流管道采用双弹簧吊架，固定于楼板顶部，而两弹簧组之间由螺栓丝杠连接，长时间受汽流冲击影响，螺母松动，弹簧组脱落，造成凝结水加热器无法正常运行，致使锅炉排烟温度高。为避免此现象的发生，在两弹簧组之间采用花篮式左右旋连接进行管道改造加固，避免水汽造成管道的振动。

2.4 实现转炉煤气掺烧

60MW煤气锅炉原始设计为纯烧高炉煤气，采用焦炉煤气点火。而邯钢转炉煤气富余量较大，能实现转炉煤气与高炉煤气混合燃烧，是提高煤气综合利用、实现节能减排的有效手段。经过分析计算，在不改变原有工艺的情况下，通过采取上层喷嘴开大，火焰中心上移，改变燃烧配风量等措施，实现从入锅炉DN2400煤气母管将转炉煤气与高炉煤气混合。

2.5 系统及运行方式优化，提高了设备出力及安全可靠性

（1）煤气管道安装泄爆阀：锅炉主要燃用高炉煤气，高炉煤气具有易燃、易爆、有毒的特点，260t/h锅炉煤气插板阀后管道长，管径粗（DN2400mm），管段中高炉煤气储存量大，而且两支管的最薄弱环节管道末端堵板，正面对着汽机厂房，在点停炉过程中一旦操作、检查不到位或操作错误就会发生高炉煤气管道爆炸事故，高炉煤气管道爆炸就会炸坏锅炉本体受压元件，可引起锅炉爆炸造成重大恶性事故。根据现场工艺情况，与设计人员交涉在最容易发生爆炸的薄弱管段锅炉两侧高炉煤气支管上安装弹压式自闭防爆阀，为锅炉安全运行创造了条件。

（2）在炉膛底部布置蓄热稳燃装置：高炉煤气发热量低，着火点温度高，不容易着火，尤其在点火初期及锅炉低负荷时，由于燃烧区域温度低容易造成锅炉灭火放炮，针对这种情况我们选择了在炉膛底部布置圆塔形结构蓄热稳燃装置，再由高强高热镇稳定性耐火异型砖砌筑，这样在点火初期，可以吸收煤气产生的热量，迅速温度升高，使燃烧区域形成一个高温温度场。温度场的使用，使燃烧很快、燃尽时间短、火焰长度短、火焰与稳燃器相切，使燃烧的更彻底、干净，提高了设备安全保障。

（3）安装炉膛安全保护系统（FSSS）及自动点火，提高锅炉安全性：炉膛安全保护系统（FSSS）：高炉燃煤易燃易爆有毒，一旦出现炉膛灭火/引送风机跳闸等危险工况，不能及时切断供给的煤气就会造成炉膛爆炸重大恶性事故。采用了FSSS系统，安装了煤气快切阀，当危险工况出现时在1秒内快速切断煤气，为了保证万无一失又安装了双按钮手动紧急跳闸MFT，采用直流220V电源驱动

与DCS机柜端子并接，确保了锅炉安全。同时锅炉首次采用自动化点火，减轻了劳动强度，安全性更好，使锅炉整个自动化程度得到了提高。

2.6 制作临时水箱，实现提前并网发电

由于立项及资金等原因，与该发电项目配套的化水站没能与机组同时开工建设。锅炉发电机组2010年初建成具备发电条件，而化水站6月中旬才可具备外送水条件，锅炉没有脱盐水机组无法发电，而西区化水站有富裕的脱盐水，如从西区架设不锈钢管道向老区260t/h 锅炉供水，第一管道施工周期长最少2个月，第二不锈钢管道投资大，而每延迟一天发电就可影响140万度电，为了尽早发电我们采取了临时补水方式实现提前并网发电。在现场制作安装临时脱盐水箱及临时泵组，汽运从西区输送脱盐水用于锅炉发电的方法。在水箱出口管道上增加爱自动加药装置，来调整锅炉水质，既保证了水质的安全，有保证了锅炉的给水，提前发电达180天，发电1.6亿度，仅此一项创效8000万元。

3 应用

（1）送风机叶轮更换后风量由原风机风量11.9万m3/hr增加到 16.83万m3/hr，单台净增加4.9万m3/hr，在煤气充足情况下锅炉负荷由240t/h增加到280t/h，净增加40t/h高压蒸汽为满足机组的最大出力创造了条件。

送风机改造前参数对比（表1）。

（2）投入加热器后排烟温度温度由163℃-167℃降到124℃-130℃，由于烟温降低，排烟体积减小约10%， 在高炉煤气压力、引风机、送风机开度不变的情况下炉膛负压净增加-300Pa。具体参数对比如（表2）。

（3）实现转炉煤气与高炉煤气混合燃烧，掺烧转炉煤气量可达40000m3/h，煤气热值增加，有利于锅炉负荷提高；同时可减少高炉煤气用量，将减下来的高炉煤气共给CCPP发电，达到了在增加高效率的CCPP发电量的同时也多了一个煤气平衡调节的手段。

4 结语

通过对投产后锅炉的改造，取得了良好效果，目前累计实现发电量3亿度，年回收高炉煤气17.6亿m3；每小时可增加转炉煤气回收能力3万m3，年实现减排二氧化碳39.36万吨，创造了良好的经济效益和社会效益。

王贺敏，1983.4，大学本科，助理工程师，研究方向：热能与动力工程应用，现从事热电设备运行与管理工作。

陈兵，1984.8 ，大学本科，助理工程师，研究方向：热能与动力工程应用，现从事热电设备运行与管理工作。