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余热锅炉2003.2
媒气锅炉设计浅谈
杭州锅炉集团公司蔡立颖
探索,在将这几种煤气应用于动力锅炉方面
引宮
积累了一定的经验。本文拟对较大容量煤气
在钢铁冶炼的生产工艺流程中会产生大锅炉的设计作一些简单的介绍。
量的可燃副产气,包括高炉媒气(BFG)、2气锅炉燃料特点
转炉煤气(ILDG)以及焦炉煤气(COG)
有效利用这些副产气不仅能够提高钢铁企业
上述三种媒气成分及特性如表1所示。
的经济效益,同时还能保护环境。
高炉煤气的发热值较低,在蒸发量相同
杭州锅炉集团公司通过十几年来不断的时燃用高炉煤气的锅炉要比燃煤锅炉多产生
表1媒气的成分及特性
成分(体积百分比)
含尘量
低位发「理论理论
料种
含水量
热值燃烧「空气量
mg
类
CH4cnH4」N2O2CO2
kJ/「温度m3(标)
标)し℃m(标)
高炉煤
B
21.0
53.0
7.0
3095
饱和1<10
1350-0
气
57、0
21.0
510
转L11.30148.6
18.1
6270
炉煤气焦
饱和
1420
G1.50165.0
29、4
20.7
8365
18400
煤
O
1998
G155.6
18820
70%的烟气。高炉煤气中主要可燃物为
焦炉煤气中主要可燃物为2及CH4
CO,按化学反应方程2C0+O2=2C2
着火容易且燃烧迅速稳定,但其着火反应过
知:1m3(标)高炉煤气完全燃烧所需的理程中会产生大量的H2O,若将其作为锅炉
论空气量约为0.6m3(标),故炉膛出口过的主要燃料,尾部受热面的低温腐蚀冋题必
量空气系数一般取1.05~1.15。另外高炉须予以重视。
煤气中含尘量较少,布置受热面时无需考虑
磨损及结焦。
3锅炉结构特点
转炉煤气中主要可燃物也为CO,其性
本文介绍全烧髙炉煤气锅炉和高炉煤气
质与高炉煤气相近,但发热值稍高一些。
与转炉煤气以及焦炉煤气按比例混烧锅炉两
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种形式。煤气锅炉的设计首先应保证燃料的向布置有屏式过热器、高温过热器及低温过
燃烧,在此基础上再去合理布置受热面,提热器,过热器采用两级喷水减温;尾部竖井
高锅炉的热效率。
烟道中布置有省煤器及空气预热器;为进一
步降低排烟温度,在烟气出口还会布置采用
烟气加热煤气的分体式热管煤气加热器。采
用煤气加热器加热撚料往往比加热空气更具
优越性,但煤气加热器因占地面积较大等原
因对一些用户并不合适。为充分利用烟气中
的余热,也可在尾部布置一级低压省煤器,
以凝结水作为被加热介质,这样仍可保证整
个电厂的热效率。
泥烧煤气锅炉基本结构与全烧高炉煤气
钢炉相似,由于有较高热值的燃料做点火及
稳燃用,因此对炉膛取消缩腰以简化结构
由于煤气的热值有时会发生变化(通常由不
同燃料在混合时引起,混合后的煤气热值变
化范围较大),为保证燃用不同热值燃料时
的蒸汽参数,过热器应多布置一些受热面,
并对主汽温度的控制采用灵敏度高、减温幅
度大的喷水减温结构,即使对中温中压锅炉
也应采用自制冷凝水的喷水减温形式
高炉煤气和转炉煤气理论燃烧温度低,
火焰辐射特性差,炉膛内的燕发吸热相对较
少,所以上级省煤器一般均为沸腾式省煤
器,以增加蒸发吸热,沸腾的汽水混合物需
进入锅筒内的汽水分离器中进行汽水分离;
由于煤气成分中的灰分较少,煤气锅炉一般
可采取相对较高的烟气流速来提高受热面换
图1
热系数,同时尾部省煤器多采用螺旋鳍片管
使结构布賢更紧凑。
全烧高炉煤气锅炉一般为单锅筒、自然
循环、集中下降管的倒U型布置(见图1)
4燃烧器
锅炉前部为半开式结构炉膛,全膜式水冷
对低热值煤气锅炉,燃料能否顺利点火
壁,燃烧器前后墙布置且该区域内水冷壁上并保证稳定燃烧是整台锅炉设计的关键。高
敷有卫燃带,烧燃器区域上部水冷壁釆用缩炉媒气、转炉煤气的主要可燃物为OO,尤
腰结构,以改善炉膛的火焰充满度,提高燃其是高炉煤气〔O浓度低,发热值也特别
烧区的热强度,强化燃烧;炉顶水平烟道及低,决定其燃烧是否完全的主要因素是应保
转向室内设顶棚管及包墙管,沿烟气流动方证燃料与空气之间能够充分均匀的扩散混
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合,使混合气体中O浓度达到一定水平,存在较大的相对速度,使混合强烈;由于两
并使其环境温度达到相应的着火温度。
股气流离开燃烧器后均存在切向速度,气流
在中低參数的锅炉上一般应用较多的是的扩展角增大,有利于中心回流区卷吸高温
多管式燃烧器,但随锅炉容量提高,其布置烟气,增加了着火稳定性,燃烧器的负荷变
会出现因难,若提髙喷射速度则煤气阻力增化最小可以达到设计功率的25%。
加,需要更高的炉前煤气压力,其稳定性将
受到影响;若保持喷射速度则必须增加较多
的喷口数量,炉膛上的布置将越发困难。因
此对出力较大的煤气燃烧器应选择燃烧稳定
保安食炉
且煤气侧阻力相对较小的形式。
图3复合式燃烧器
图2双旋流平面火焰燃烧器
对于混烧煤气可以采用复合式燃烧器
(如图3所示),该燃烧器由配风器及与配风
双旋流平面火焰燃烧器是适用于燃烧低器成为整体构造的髙炉煤气然烧器、转炉煤
热值燃料如高炉煤气、转炉煤气等的燃烧器气燃烧器、焦炉煤气燃烧器及保安焦炉煤气
(如图2所示),它采用的是扩散燃烧方式,燃烧器组成,必要时还可增加油燃烧器;配
火焰稳定性好,不会出现回火及脱火现象;风器带有可周向调节的叶片,使空气出口带
煤气和空气分别流经内、外套管的环行通有一定的旋流强度,高炉煤气喷口和转炉煤
道,通道内均布置有轴向导流叶片,燃烧器气喷口与空气喷口采用间隔布置,这样空气
中心留有点火通道;煤气和空气在环行通道能有效地供给各燃烧器喷射出来的燃料,使
中作螺旋运动,离开燃烧器时,在离心力的其充分混合进行扩散燃烧;焦炉煤气燃烧器
作用下进行寮流扩散形成环状气流,并从内为布置在配气器的炉内侧的环状燃烧器管
外两侧卷吸周围的介质。两股旋转气流之间上面设有煤气喷孔;保安焦炉煤气燃烧器用