140 t/h 干熄焦余熱鍋爐過熱器超溫原因分析及措施

袁振峰,劉 偉,王慶豐

（安陽鋼鐵公司動力廠，河南安陽 455004）

1 前言

我公司煉焦車間7#、8#焦爐為2×55 孔6 m JN60-6 焦炭產量為110 萬t/a，采用干法熄焦，熄焦能力為140 t/h。干法熄焦利用惰性氣體，在密閉系統中將紅焦熄滅，吸收紅焦顯熱熄滅紅焦的循環氣體經過干熄焦鍋爐后產生高溫高壓的蒸汽，用于發電，可以避免相同規模的常規燃媒鍋爐對大氣的污染，并且減少了溫室氣體的排放量，改善焦化廠區的環境空氣質量，環境效益顯著。同時干法熄焦提高了焦炭質量，使焦炭M40 提高3%～8%，M10 改善0.3%～0.8%；提高了塊度的均勻性；降低了焦炭的反應性。這對降低煉鐵成本，提高生鐵產量極為有利。

2 干熄焦氣體循環系統工藝流程

如圖1 所示，循環氣體在干熄爐1 中冷卻紅焦，吸收了紅焦顯熱的循環氣體達到920 ℃，再經過一次除塵器2 除去粗顆粒粉焦后，通過內襯磚墻的煙氣通道從上端水平進入鍋爐8 入口煙道。在入口煙道出口處煙氣轉過90°向下流動。煙氣首先將熱量傳遞給由前墻水冷壁拉稀而成的預置蒸發器，然后依次流經由水冷壁包圍的高溫過熱器3、低溫過熱器4、光管蒸發器5 和鰭片管蒸發器6，鍋爐的水冷壁設計成為蒸發器系統的受熱面，吸收煙氣流程中的輻射放熱。隨后煙氣進入下部的高壓省煤器7 和低壓蒸發器8，最后煙氣流經低壓省煤器9，利用煙氣的剩余熱量加熱鍋爐低壓給水。最后煙氣溫度降到135℃左右，轉過90°，沿水平方向從出口煙道進入二次除塵器11 除去細顆粒粉焦后，經循環風機12 升壓后進入干熄爐，繼續循環冷卻紅焦。

3 過熱器超溫現象

實際運行中，鍋爐負荷：62 t/h，蒸汽壓力：8.83 MPa 時,在鍋爐噴水減溫水閥門全開情況下，主蒸汽溫度滿足不了汽輪機正常進汽溫度535-10+5℃，過熱蒸汽溫度達到552 ℃，過熱器超溫。主蒸汽溫度過高時，汽缸、汽閥、高壓軸封緊固件等易發生松弛，將導致設備使用壽命縮短。過熱器、主蒸汽管道、閥門、汽缸等金屬部件的機械強度將會下降，蠕變速度加快，嚴重時過熱器發生爆管。為防止主蒸汽溫度超溫，機組在實際運行中處于低負荷運行，無法達到滿負荷。

4 過熱器超溫的原因分析

圖1 140 t/h 干熄焦氣體循環系統工藝流程圖

4.1 140 t/h 干熄焦鍋爐設計的循環氣體流量198800 m3/h。而實際運行中循環氣體流量在110000～120000 m3/h。從而使通過受熱面的煙氣流速降低，減弱了對流傳熱，光管蒸發器和鰭片管蒸發器吸熱量降低，蒸汽流量降低。在鍋爐入口煙氣溫度達到設計溫度920 ℃，蒸汽壓力達8.83 MPa 情況下，進入過熱器的蒸汽量卻沒有達到設計流量67 t/h，因過熱器的總吸熱量未變，蒸汽流量的減少使工質焓升增加，造成過熱器超溫。

4.2 干熄爐的風料比是循環風量與處理量的比值，這是干熄焦鍋爐入口循環氣體溫度調整的一個重要參數，它的大小直接影響到鍋爐入口循環氣體溫度的高低。在實際運行中，干熄爐的風料比控制不穩定，當風料比過小時，鍋爐入口循環氣體溫度超過設計溫度920 ℃，使鍋爐的進口溫度劇增，過熱器吸熱量增加，而蒸汽流量和壓力的變化滯后，過熱蒸汽的焓增提高，從而導致蒸汽溫度超過額定值。

4.3 在煉焦和熄焦過程中循環氣體內不可避免含有H2、CO 等可燃成分，干熄焦一般采用導入空氣燃燒的方法控制循環氣體中的可燃成分，當循環氣體中H2、CO 等可燃成分的質量濃度升高時，通過從環形煙道處導入適量的空氣，使可燃成分燃燒，以降低其含量。由于操作不當，當導入空氣量過多，造成鍋爐入口溫度急劇上升，從而造成過熱器超溫。

4.4 如圖2 所示，噴管式噴水減溫器外殼是一個聯箱，中間用隔板將聯箱分隔成兩段，前段接蒸汽引入管，后端接蒸汽引出管。前段聯箱中裝有一個文丘里縮放噴嘴，噴嘴的喉部沿四周方向均勻地開有許多φ3mm 的噴水孔，蒸汽引入聯箱后流至端部進入噴管，在噴管喉部與噴入的水接觸混合，利用高速汽流將水霧化成霧狀微細水滴后加熱蒸發，與蒸汽混合在一起，從而降低過熱蒸汽的溫度。因新安裝的鍋爐的管道或聯箱中不可避免存在大量焊渣、鐵銹等雜物，造成φ3mm 的噴水孔部分堵死，使減溫水流量達不到額定流量，噴水霧化質量差，造成過熱器超溫。

圖2 噴管式噴水減溫器

5 技術改進措施及效果

5.1 通過干熄爐內焦炭料位進行強制校正，使干熄爐內焦炭的料位控制在校正料位（γ 射線料位）與上限料位之間，并保證裝焦與排焦配合恰當，逐漸提高循環風機的轉速，以提高循環氣體流量，使循環氣體流量逐漸達到198800 m3/h，從而增強對流換熱，保證蒸汽流量。

5.2 增大風料比，即在排焦量不變的情況下，適當增加循環風量，其調節時幅度不要太大，以2000～3000 m3/h 為宜；或在循環風量一定的情況下，適當減少排焦量，排焦量減少時要緩慢，每次應控制在10 t/h 以內，盡量保持排焦量穩定。

5.3 干熄爐裝紅焦時，以鍋爐入口溫度為主管理溫度，循環氣體的增減與鍋爐入口溫度的上升和下降相對應進行調節。當鍋爐入口溫度下降到比前一次入口溫度波動下限溫度高20～25 ℃時，可再一次裝入紅焦。在裝入的紅焦將斜道蓋住后，可開始排焦作業，排焦量控制在最小，隨著料位上升可適當增加排焦量。從而保證鍋爐入口溫度穩定。

5.4 當鍋爐入口溫度上升過高時，通過調整圖1 中循環風機出口旁通流量管電動調節閥，直接將循環風機出口的低溫循環氣體導入干熄爐出口側的環形煙道，以抑制鍋爐入口溫度的上升趨勢。

5.5 在鍋爐點火升壓過程中，在蒸汽壓力達到3.0～4.0 MPa,關閉減溫水，將減溫水系統的疏水打開，使減溫器內的蒸汽通過噴嘴喉部對φ3mm 噴水孔進行反沖洗，沖洗的蒸汽通過疏水管道排入疏水箱，從而保證減溫水流量達到額定流量，提高噴水霧化質量。

5.6 通過以上技術改進，鍋爐運行后，過熱蒸汽溫度大幅度下降。表1 可知，鍋爐在同樣入口煙氣溫度和蒸汽壓力的情況下，技術改進后，循環氣體的流量達到了設計流量198800 m3/h，蒸汽達到設計流量67 t/h,減溫水流量由原10 t/h 減少至5 t/h，蒸汽溫度得到有效控制在530 ℃左右。

表1 技術改進前、后鍋爐參數比較表

6 結束語

干熄焦鍋爐正常生產中，過熱蒸汽溫度的變化都有一定的規律，其控制范圍必須符合干熄焦工藝的設計要求。對某一個參數的調節，可能會影響其他參數的波動，一般情況下從某一參數出現非正常的變化，可以預測干熄焦系統內部發生的變化。

因此加強對循環氣體流量及鍋爐入口煙溫監控和管理非常重要。

[1]潘立慧.魏松波.干熄焦技術[M],北京：冶金工業出版社，2005.

[2]黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M],北京：中國電力出版社，2007.