南鋼220 t/h鍋爐全燃高爐煤氣改造

陳雙龍，孫太伏

（南京鋼鐵聯合有限公司能源中心，江蘇南京210035）

南鋼220 t/h鍋爐全燃高爐煤氣改造

陳雙龍，孫太伏

（南京鋼鐵聯合有限公司能源中心，江蘇南京210035）

原來以焦爐煤氣為主要燃料的220 t/h鍋爐將改為全燒高爐煤氣，為了保證鍋爐的安全可靠運行，必須對鍋爐的煤氣系統進行合理的改造。通過對220 t/h燃氣鍋爐煤氣系統的分析，設計了一套合理而可靠的改造方案，以保證鍋爐的正常運行。

鍋爐；煤氣；改造

1 改造的原因

南鋼的轉型發展，老焦化面臨淘汰，4.7 m軋機等新建項目即將建成投產，屆時焦爐煤氣將顯得不足，只能滿足主體生產的需要，發電系統除點火外，正常只能全燒高爐、轉爐煤氣。而目前發電1#220 t/h燃氣鍋爐設計使用高爐煤氣80000 m3/h，焦爐煤氣20000 m3/h，高焦爐煤氣燃料的體積比為4：1，使以焦爐煤氣為主燃料的鍋爐，沒有了焦爐煤氣，僅燒80000 m3/h高爐煤氣，鍋爐不能保證安全運行。同時當高爐煤氣富裕時又無法消化勢必造成放散，因此必須對1#鍋爐進行全燃高爐煤氣的改造。

2 改造的主要內容

（1）該鍋爐原設計燃料中焦爐煤氣比例較高，由于焦爐煤氣熱值遠遠高于高爐煤氣，且焦爐煤氣燃燒溫度高、燃燒產生的煙氣量較小，所以該鍋爐設計的爐膛較矮，爐膛輻射受熱面積較小。改造全燒高爐煤氣后，將會出現由于爐膛偏小，鍋爐出力降低，同時燃燒產生的煙氣量增加，造成蒸汽溫度超溫，省煤器出口水沸騰率大大增加，排煙溫度升高，引風機出力不夠等一系列問題，從而影響鍋爐的安全、經濟穩定運行。必須就這些問題，對鍋爐本體和輔機設備進行必要的改造。

（2）改造全燒高爐煤氣后，高爐煤氣用量大大提高，而焦爐煤氣將只用于點火，因此需要增設高爐煤氣燃燒器，取消原有焦爐煤氣燃燒器，調整燃燒器的布置方式和相應的點火系統。重新澆筑燃燒器的衛燃帶。

（3）必須對高爐煤氣總管氣源和鍋爐高爐煤氣管道以及管道支架等進行復核、改造，以滿足高爐煤氣增量的需要。由于焦爐煤氣管道是敷設在高爐煤氣管道上方，同時改造后管徑偏大，因此同時對焦爐煤氣管道進行必要改造。

3 改造的具體方案

3.1 目前的現狀

發電目前1#～2#鍋爐高爐煤氣共用一根DN2400總管，總管通過DN1200管摻入轉爐煤氣，通過支管DN1200和DN1600分別供給1#和2#鍋爐使用，3#鍋爐由一根DN2200管道單供，通過DN900管摻入轉爐煤氣；焦爐煤氣3臺鍋爐共用一根DN900母管，通過支管DN600、DN300和DN500分別供1#～3#鍋爐使用。

由于燃氣條件的變化，1#鍋爐需要改造為全燒高爐煤氣，高爐煤氣量由原設計80000 m3/h增量至約180000 m3/h，而現有煤氣管道管徑為DN1200，無法滿足1#鍋爐100%高爐煤氣工況，所以1#鍋爐的高爐煤氣管道有必要進行改造。

另由于1#鍋爐和2#鍋爐的高爐煤氣管道共用一根DN2400的母管，若1#鍋爐改燒100%高爐煤氣，需要消耗約18萬m3/h的高爐煤氣，加上2#鍋爐設計20萬m3/h的高爐煤氣，母管的輸送能力要達到約38萬m3/h的流量。高爐煤氣母管壓力約為7 kPa，表1是DN2400母管流量與阻力的對應關系。

表1 DN2400母管流量與阻力的對應關系

由表1可知，當流量大于36萬m3/h時，到鍋爐燃燒器前的壓力約只有7-4.5=2.5 kPa，無法滿足鍋爐燃燒的需求。所以要使1#鍋爐能夠完全燒高爐煤氣，僅靠現有母管無法滿足要求。

另外，還有一些因素導致高爐煤氣母管阻力增大：（1）DN2400母管上設有靜態煤氣混合器（摻燒轉爐煤氣），內部設有較多的導流管板，現場測算阻力達1 kPa；（2）DN2400母管上有兩處變徑加電動閥門，增大了系統阻力。

綜上，1#鍋爐煤氣支管相對過小，DN2400母管流通能力不夠，總管局部阻力大，因此必須對總管氣源和1#爐煤氣管道進行改造。

3.2 改造技術方案

（1）1#爐煤氣系統改造方案

將1#鍋爐高爐煤氣管徑改為DN1800，焦爐煤氣管徑改為DN300。1#鍋爐純燒高爐煤氣的流量約18萬m3/h，通過阻力計算和性價比比較，將支管管徑增大到DN1800，改造管道總長約60 m，改造后焦爐煤氣只用于點火，管徑改為DN300即可滿足使用要求。

（2）煤氣母管改造方案

在1#、2#爐共用DN2400高爐煤氣母管與3#爐DN2400高爐煤氣母管之間設置DN1400聯通管道，同時對1#、2#爐共用DN2400高爐煤氣母管局部阻力大的情況進行改善，以解決1#、2#爐共用DN2400高爐煤氣母管流通能力不足的問題。

由目前的現狀看，將DN2400管道拆下更改為較大管徑的管道不必要，也不現實，因為3#鍋爐的煤氣母管為DN2200，有較大的富余能力，且可摻混轉爐煤氣，可在1#、2#爐共用的DN2400高爐煤氣母管與3#爐DN2400母管之間設置DN1400連通管道，流通能力約為6～8萬m3/h，以平衡兩個母管的流量。設置連通管道DN1400以后，3#鍋爐的母管流量接近30萬m3/h，1#、2#爐高爐煤氣母管流量最大也在30萬m3/h左右，考慮對1#、2#爐高爐煤氣總管的混合器采用去除內部的導流管板，去除原管道上兩只縮徑DN2000電動閥，改為一只DN2400電動閥，改善管道阻力。加之考慮摻混轉爐煤氣的因素，改造后可以滿足鍋爐的使用要求。

改造后的系統示意如圖1。

圖1 改造后系統圖

（3）1#鍋爐煤氣燃燒及點火系統改造

目前，1#鍋爐高爐煤氣管徑DN1200，焦爐煤氣管徑DN600，切斷裝置采用手動蝶閥+U型水封+快速切斷閥和調節閥，鍋爐高、焦爐煤氣混燃，分別設有6只燃燒器，高爐煤氣燃燒器為下層前后墻對沖布置，支管管徑為DN700，設DN700快切閥和調節閥；焦爐煤氣燃燒器為前墻雙層布置，支管管徑為DN400，設DN400快切閥和調節閥，點火管路從總管抽頭，管徑DN100，設1只DN100快切閥，前后墻支管DN100，設12只DN50點火快切閥和手動閥供各燃燒器，系統如圖2。

圖2 改造前1#爐煤氣系統圖

改造后1#鍋爐高爐煤氣管徑DN1800，焦爐煤氣管徑DN300，切斷裝置采用電動硬密封三偏心蝶閥+V型水封+快速切斷閥門，不設調節閥，鍋爐全燃高爐煤氣，設有12只燃燒器，布置方式調整為上下層前后墻對沖布置，支管管徑改為DN900，設DN900快切閥和調節閥；點火管路從總管抽頭，管徑DN200，設DN200快切閥1只，前后墻支管DN100，設12只DN50點火快切閥和手動閥供各燃燒器，管路、控制系統隨燃燒器及布置改變做相應改造。

（4）1#爐本體及輔機改造方案

1#爐由高焦爐煤氣混燒改成全燃高爐煤氣，由于燃料結構的變化就導致了鍋爐的水冷壁、屏式過熱器、低溫過熱器、高溫過熱器、高溫省煤器、低溫省煤器、空氣預熱器等受熱面的吸熱量發生了很大的變化。出現鍋爐蒸發量降低，蒸汽溫度超溫、鍋爐噴水減溫量過大、省煤器的沸騰率過大，鍋爐排煙溫度過高，輔機容量不夠等一系列問題。

經鍋爐各個系統的理論計算，我們認為鍋爐本體改造采用保持鍋爐結構不做大的改動，對受熱面進行改造，保證鍋爐安全運行，具體方案為：①將下部水冷壁（含燃燒器區域）整體割斷下移1 m，并以小管屏的方式更換前后墻燃燒器區域并加長1 m與斷口處相接，并將側墻及爐底的衛燃帶全部清理干凈，重新布置前后墻衛燃帶；下降管母管同時斷開并加長1 m；②大大減少低溫過熱器受熱面積，采用爐內切割短接的方式改造；③適當減少下級省煤器受熱面，更換下級省煤器；④為降低排煙溫度，尾部加設低壓省煤器；⑤與此相關的連接管道、燃燒器、煙風煤氣管路、護板、外護板、固定裝置、爐墻金屬件、鋼架及平臺等做相應改造；⑥根據計算結果選型更換引風機。

改造后，滿足鍋爐安全運行的要求，鍋爐出力可以達到190 t/h。

4 結論

1#220 t/h鍋爐全燃高爐煤氣改造勢在必行，在保持鍋爐結構不做大的改動的情況下，對受熱面進行改造，可以保證長期安全運行，出力可以達到190 t/h，考慮摻燒轉爐煤氣，負荷情況還可以適當增加，從發電機組的運行情況以及1000萬t項目建成后的煤氣平衡分析，完全可以滿足發電要求。

本方案于2013年11月20日正式實施，2014年3月12日改造完畢，正式投運。改造后，1#爐運行工況良好，全燃高爐煤氣工況均達到本方案的要求。

Transformation of the 220 t/h Boiler from Burning Coking Gas to BF Gas at Nanjing Steel

CHEN Shuanglong，SUN Taifu
(TheEnergyCenterofNanjingIronandSteelCompany,Nanjing,Jiangsu210035,China)

The 220 t/h boiler of NISCO was transformed from mainly burning coking gas to fully burning blast furnace gas,so the gas system of the boiler had to be properly modified in order to ensure the safe and reliable operation of the boiler.Through analysis of the gas system of the 220 t/h boiler,a rational and reliable modification program was designed to ensure the normal operation of the boiler.

boiler；gas；modification

TF538

B

1006-6764(2014)12-0019-03

2014－09－01

2014－09－18

陳雙龍（1982－），男，2004年畢業于江蘇工業學院熱能與動力工程專業，助理工程師，現從事發電系統專業技術工作。