宝钢集团广东韶关钢铁有限公司 广东韶关 512123
摘要：燃气锅炉是以清洁的可燃气体、天然气、液化气等用作燃料，具有环境污染小、燃料供应方便、热效率高等优点，作为一种环保节能锅炉已得到广泛推广。特别是在钢铁生产基地，已逐步取代了运行中存在飞灰含碳量高、受热面易磨损、粉尘污染大等诸多弊端的煤粉炉和循环流化床锅炉。
关键词：锅炉；燃烧器；改造；效果
1 概述
韶钢共有3台220吨循环流化床锅炉发电机组，分别为5号、6号、7号循环流化床锅炉，其中5号锅炉于2013年8月已完成全燃煤气改造。
为积极响应国家环保政策需要，保护生态环境，切实做好大气污染防治工作，逐步淘汰落后产能和生产工艺技术，将现有的燃煤锅炉逐步改造为全燃煤气锅炉势在必行。韶钢6号锅炉改造正是在公司发展循环经济、倡导节能环保、立足消耗自产能源的生产形势下，经过前期酝酿和策划而进行的一项节能环保技改工程，同时也是效益工程。
2 锅炉全燃煤气改造技术方案
本项目即将韶钢发电工序6号220吨燃煤锅炉改造为180～200t/h全燃煤气锅炉，配套相应的工艺辅助设备、电气及控制系统的改造。
范围主要包括：
2.1 拆除原二电站范围内高炉煤气管道及烧嘴；
2.2 新建接点范围内高炉焦炉煤气管道及相应的阀门、水封和流量测量装置；
2.3 拆除原一、二次风机。在二次风机基础上新建两台送风机；
2.4拆除原有引风机，电机保留，根据锅炉烟气量重新设计风机；
2.5 拆除原有一二次风冷热风管，重新布置锅炉范围内冷热风管道；
2.6 炉膛内燃烧空间改造，将布风床用钢板密封，敷设耐火浇注料，浇注料厚度约100mm；
2.7 返料器旋风分离器中心筒拆除、炉膛返料口采用钢板封堵；
2.8 拆除锅炉范围内的附属设备设施，包括炉前油管路、下煤管、电除尘器本体、仓泵、输灰管道等机械设备和电气电缆设施，重新布置水平烟道，在水平烟道内布置低低压省煤器；
2.9新建高炉、焦炉煤气供应管道和锅炉煤气燃烧喷嘴，锅炉于2017年8月动工，12月完成主体设备安装和单体设备调试，2018年1月10日完成工程联动调试，1月11日进入试运行阶段，6月22日完成交工验收。
3 改造技术特点与先进性：
3.1本次改造最关键的部件是燃烧器的重新布置和选型，根据现有锅炉炉型及炉膛宽度远远大于炉膛深度的特点，结合本次改造的侧重点是最大限度的掺烧焦炉煤气，焦炉煤气燃烧势必产生更多的氮氧化物排放，综合以上两个因素最终选用对冲式多管旋流式低氮燃烧器，采用煤气分级，内外层空气分级掺混的新型防堵低氮型煤气燃烧器，并通过改变空煤气气流方向，形成湍流掺混结构，加强空煤气的混合燃烧。此种结构的燃烧器能有效的降低NOX排放值，改造前NOX为80-150mg/m3，改造后为≤78.7mg/m3，并同时解决了燃气喷口因煤气脏堵塞叶片的问题，点火及燃烧效果非常好，完全满足使用要求。
3.2本次改造充分利用原有二电站流化床煤炉进行改造，利旧原锅炉的炉膛、水冷壁、汽包、钢架、平台扶梯、尾部竖井对流受热面、主汽系统、主水系统以及部分电气、仪表设施等，用较少的投资取得了较大的回报。
3.3本工程项目将循环流化床锅炉改造成全烧煤气锅炉，在保证锅炉烟气排放达标和尾部受热面不发生低温腐蚀的前提下，最大可掺烧焦炉煤气20000m3/h，以减少极端条件下公司焦炉煤气放散，消耗富余煤气，节约能源和减少环境污染。。
3.4改造后锅炉配8台燃烧器，燃烧器按对冲燃烧烧布置，上下两层，每层4台。燃烧器主烧高炉煤气。燃烧器采用焦炉煤气点火，点火枪采用气动执行机构进退方式，以免点火枪始终在燃烧区里导致烧坏，点火时采用高能点火装置点燃点火气枪，再由点火气枪点燃主燃气的二级点火方式。每台燃烧器配紫外火焰检测器，用于检测燃烧器火焰状态，保护炉膛安全。
4 存在问题及改进措施：
4.1安装在燃烧器上的紫外光式防爆火焰检测器，用以检测炉膛火焰状态。由探头、风冷组件和信号处理器组成。初次安装时由于探头长度和角度选取存在偏差，造成火焰检测信号不稳定，后经重新测量并改进相关尺寸后，检测信号已非常可靠和稳定。
4.2因本次改造是最大限度的利旧了原有设备，如锅炉本体及尾部烟道基本维持原有煤炉现状，在风机试运行过程中出现振动及漏风问题，经拆开风道和空预器人孔检查，发现风道有开裂现象、空预器管子有局部磨损腐蚀现象，经风道加固支撑及空预管子修补后，故障得以解决。
锅炉改造过程中，不可避免的出现了一些设备安装、调试、及试运方面的问题，经过现场专业技术人员共同改进和把关，最终工程得以顺利进行。
5 改造效果和效益分析
该工程项目2018年初投产后，收到了立竿见影的效果，一方面在煤气平衡方面，充分消耗了公司富余煤气，尤其是其它煤气用户单元检修或故障情况下，最大限度地发挥了煤气缓冲和灵活调节生产组织的作用。另一方面，本工程项目全燃煤气锅炉投运后，宣告煤炉已正式退出韶钢生产序列，原燃煤锅炉较大污染烟气的排放得到有效的遏制，用企业自产煤气替代一次能源，在节能环保方面的应用取得较大的成效。
5.1 直接经济效益
锅炉2017年8月动工，12月完成主体设备安装和单体设备调试，2018年1月10日完成工程联动调试，1月11日~4月10日进入试运行，改造完成后，6#锅炉随即进入投产运行，直接产生效益为：
5.1.1 2018年1-10月份高炉煤气放散同比减少17520.5万GJ：
效益=17520.5万/0.0142857*0.88*0.409=44.1419万元；
5.1.2 3#锅炉1月14-30日停运内检（共385h），期间开启6#锅炉运行，减少煤气放散，增加发电量：
效益=6#炉产汽量/0.0044*0.88*0.409=605.639万元；
5.1.3 一电站10月19-29日全停进行母管监测（235h），期间开启6#锅炉运行，减少煤气放散，增加发电量：
效益=6#炉产汽量/0.0044*0.88*0.409=325.3922万元；
效益合计=44.1419+605.639+325.3922=975.1731万元。其中二电站发电平均单耗按0.0142857GJ/kWh，汽耗率为0.0044t/kWh，发电自用电成本按12%，电价按0.409元/kWh，供电煤耗按390 g/kWh计算。
具体数据如下：
5.2安全效益和社会效益
按照钢铁生产过程的“循环经济”模式和“清洁生产”要求，项目投产后，可以保障低热值高炉煤气和高热值的焦炉煤气的“零排放”，减少环境污染，回收大量的二次能源，在利用二次能源的工程中提高热能转换效率，节约能源，具有良好的社会效益。锅炉改造后以高炉煤气和焦炉煤气为燃料，燃料中灰份、硫份含量较小，燃烧后产生烟尘、SO2和NO2极少，烟气中排放的烟尘、SO2及NO2都满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）的要求，与同规模的燃煤电厂比较，不需要除尘、脱硫、脱硝设施，不用建贮灰场，也无烟尘、灰、渣对环境的污染问题。经测算改造后氮氧化物排放浓度 ≤78.7mg/m3，对环保和产品质量均产生了积极的改善作用。
6 推广应用情况：
按照钢铁生产过程的“循环经济”模式和“清洁生产”要求，项目投产后，可以保障低热值高炉煤气和高热值的焦炉煤气“零排放”，减少环境污染，回收大量的二次能源，在利用二次能源的工程中提高热能转换效率，节约能源，具有良好的社会效益。同时本项目立足积极响应国家环保政策需要，保护生态环境，切实做好大气污染防治工作，逐步淘汰落后产能和生产工艺技术，对循环流化床锅炉或其它煤炉“煤改气”改造提供了方向和很好的解决路径，对同行业锅炉具有借鉴和指导意义，有着较为广阔的发展前景。
7 结论：
全燃煤气改造技术在韶钢煤炉改造上的成功实施和应用，效果是显而易见的，经测算，项目前期可行性研究分析与项目结束后实际数据表明，结果与可研分析报告符合。项目实施后，锅炉可最大限度的掺烧焦炉煤气，发电效益与社会、安全效益显著。
参考文献
[1]华东电业管理局编，锅炉运行技术问答.北京：中国电力出版社，1997.
[2]刘德昌 陈汉平 张世红 赫俏 循环流化床锅炉运行及事故处理.中国电力出版社，2010.
论文作者:朱建锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/9
标签：锅炉论文; 煤气论文; 焦炉论文; 高炉论文; 炉膛论文; 流化床论文; 燃煤论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;