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南鋼220th 鍋爐全燃高爐煤氣改造

文檔作者：陳雙龍孫太伏文檔來源：南京鋼鐵聯(lián)合有限公司能源中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月13日
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冶金動(dòng)力
2014 METALLURGICAL POWER 年第12 期
總第178 期
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(lián)合有限公司能源中心，江蘇南京210035）
【摘要】原來以焦?fàn)t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(yùn)
行，必須對(duì)鍋爐的煤氣系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造。通過對(duì)220 t/h 燃?xì)忮仩t煤氣系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)了一套合理而可
靠的改造方案，以保證鍋爐的正常運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】鍋爐；煤氣；改造
【中圖分類號(hào)】TF538 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1006-6764(2014)12-0019-03
Transformation of the 220 t/h Boiler from Burning Coking Gas
to BF Gas at Nanjing Steel
CHEN Shuanglong，SUN Taifu
(The Energy Center of Nanjing Iron and Steel Company, Nanjing, Jiangsu 210035, China)
【Abstract】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.
【Key words】boiler；gas；modification
1 改造的原因
南鋼的轉(zhuǎn)型發(fā)展，老焦化面臨淘汰，4.7 m 軋機(jī)
等新建項(xiàng)目即將建成投產(chǎn)，屆時(shí)焦?fàn)t煤氣將顯得不
足，只能滿足主體生產(chǎn)的需要，發(fā)電系統(tǒng)除點(diǎn)火外，
正常只能全燒高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣。而目前發(fā)電1#220 t/h
燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)使用高爐煤氣80000 m3/h，焦?fàn)t煤氣
20000 m3/h，高焦?fàn)t煤氣燃料的體積比為4：1，使以
焦?fàn)t煤氣為主燃料的鍋爐，沒有了焦?fàn)t煤氣，僅燒
80000 m3/h 高爐煤氣，鍋爐不能保證安全運(yùn)行。同時(shí)
當(dāng)高爐煤氣富裕時(shí)又無法消化勢(shì)必造成放散，因此
必須對(duì)1# 鍋爐進(jìn)行全燃高爐煤氣的改造。
2 改造的主要內(nèi)容
（1）該鍋爐原設(shè)計(jì)燃料中焦?fàn)t煤氣比例較高，由
于焦?fàn)t煤氣熱值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高爐煤氣，且焦?fàn)t煤氣燃
燒溫度高、燃燒產(chǎn)生的煙氣量較小，所以該鍋爐設(shè)計(jì)
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(huì)出現(xiàn)由于爐膛偏小，鍋爐出力降低，同
時(shí)燃燒產(chǎn)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(fēng)機(jī)出
力不夠等一系列問題，從而影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)
定運(yùn)行。必須就這些問題，對(duì)鍋爐本體和輔機(jī)設(shè)備進(jìn)
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?fàn)t煤氣將只用于點(diǎn)火，因此需要增設(shè)高爐煤
氣燃燒器，取消原有焦?fàn)t煤氣燃燒器，調(diào)整燃燒器的
布置方式和相應(yīng)的點(diǎn)火系統(tǒng)。重新澆筑燃燒器的衛(wèi)
燃帶。
（3）必須對(duì)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(jìn)行復(fù)核、改造，以滿足高爐煤
氣增量的需要。由于焦?fàn)t煤氣管道是敷設(shè)在高爐煤
氣管道上方，同時(shí)改造后管徑偏大，因此同時(shí)對(duì)焦?fàn)t
煤氣管道進(jìn)行必要改造。
3 改造的具體方案
3.1 目前的現(xiàn)狀
發(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐煤氣；焦?fàn)t煤氣3 臺(tái)鍋爐共用一根
DN900 母管，通過支管DN600、DN300 和DN500 分
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冶金動(dòng)力
METALLURGICAL POWER 2014 年第12 期
總第178 期
別供1#~3# 鍋爐使用。
由于燃?xì)鈼l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(shè)計(jì)80000 m3/h 增量至
約180000 m3/h，而現(xiàn)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(jìn)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(shè)計(jì)20 萬m3/h 的高爐煤氣，母管的輸送能力要達(dá)
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(duì)應(yīng)關(guān)系。
表1 DN2400 母管流量與阻力的對(duì)應(yīng)關(guān)系
由表1 可知，當(dāng)流量大于36 萬m3/h 時(shí)，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(xiàn)有母管無法滿足要求。
另外，還有一些因素導(dǎo)致高爐煤氣母管阻力增
大：（1）DN2400 母管上設(shè)有靜態(tài)煤氣混合器（摻燒
轉(zhuǎn)爐煤氣），內(nèi)部設(shè)有較多的導(dǎo)流管板，現(xiàn)場測算阻
力達(dá)1 kPa；（2）DN2400 母管上有兩處變徑加電動(dòng)
閥門，增大了系統(tǒng)阻力。
綜上，1# 鍋爐煤氣支管相對(duì)過小，DN2400 母管
流通能力不夠，總管局部阻力大，因此必須對(duì)總管氣
源和1# 爐煤氣管道進(jìn)行改造。
3.2 改造技術(shù)方案
（1）1# 爐煤氣系統(tǒng)改造方案
將1# 鍋爐高爐煤氣管徑改為DN1800，焦?fàn)t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(jì)算和性價(jià)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?fàn)t煤
氣只用于點(diǎn)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(shè)置DN1400 聯(lián)通管道，
同時(shí)對(duì)1#、2# 爐共用DN2400 高爐煤氣母管局部阻
力大的情況進(jìn)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(xiàn)狀看，將DN2400 管道拆下更改為
較大管徑的管道不必要，也不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)?# 鍋爐的
煤氣母管為DN2200，有較大的富余能力，且可摻混
轉(zhuǎn)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(shè)置DN1400 連通管
道，流通能力約為6~8 萬m3/h，以平衡兩個(gè)母管的流
量。設(shè)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(duì)1#、2# 爐高爐煤氣總管
的混合器采用去除內(nèi)部的導(dǎo)流管板，去除原管道上
兩只縮徑DN2000 電動(dòng)閥，改為一只DN2400 電動(dòng)
閥，改善管道阻力。加之考慮摻混轉(zhuǎn)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(tǒng)示意如圖1。
流量/m3·h-1 母管阻力/Pa
18 萬1500
25 萬2300
30 萬3300
36 萬4500
圖1 改造后系統(tǒng)圖
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冶金動(dòng)力
2014 METALLURGICAL POWER 年第12 期
總第178 期
（3）1# 鍋爐煤氣燃燒及點(diǎn)火系統(tǒng)改造
目前，1# 鍋爐高爐煤氣管徑DN1200，焦?fàn)t煤氣
管徑DN600，切斷裝置采用手動(dòng)蝶閥+U 型水封+
快速切斷閥和調(diào)節(jié)閥，鍋爐高、焦?fàn)t煤氣混燃，分別
設(shè)有6 只燃燒器，高爐煤氣燃燒器為下層前后墻對(duì)
沖布置，支管管徑為DN700，設(shè)DN700 快切閥和調(diào)
節(jié)閥；焦?fàn)t煤氣燃燒器為前墻雙層布置，支管管徑為
DN400，設(shè)DN400 快切閥和調(diào)節(jié)閥，點(diǎn)火管路從總
管抽頭，管徑DN100，設(shè)1 只DN100 快切閥，前后墻
支管DN100，設(shè)12 只DN50 點(diǎn)火快切閥和手動(dòng)閥供
各燃燒器，系統(tǒng)如圖2。
改造后1# 鍋爐高爐煤氣管徑DN1800，焦?fàn)t煤
氣管徑DN300，切斷裝置采用電動(dòng)硬密封三偏心蝶
閥+V 型水封+ 快速切斷閥門，不設(shè)調(diào)節(jié)閥，鍋爐全
燃高爐煤氣，設(shè)有12 只燃燒器，布置方式調(diào)整為上
下層前后墻對(duì)沖布置，支管管徑改為DN900，設(shè)
DN900 快切閥和調(diào)節(jié)閥；點(diǎn)火管路從總管抽頭，管
徑DN200，設(shè)DN200 快切閥1 只，前后墻支管
DN100，設(shè)12 只DN50 點(diǎn)火快切閥和手動(dòng)閥供各燃
燒器，管路、控制系統(tǒng)隨燃燒器及布置改變做相應(yīng)改
造。
（4）1# 爐本體及輔機(jī)改造方案
1# 爐由高焦?fàn)t煤氣混燒改成全燃高爐煤氣，由
于燃料結(jié)構(gòu)的變化就導(dǎo)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(yù)熱器等受熱面的吸熱量發(fā)生了很大的
變化。出現(xiàn)鍋爐蒸發(fā)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(jī)容量不夠等一系列問題。
經(jīng)鍋爐各個(gè)系統(tǒng)的理論計(jì)算，我們認(rèn)為鍋爐本
體改造采用保持鍋爐結(jié)構(gòu)不做大的改動(dòng)，對(duì)受熱面
進(jìn)行改造，保證鍋爐安全運(yùn)行，具體方案為：①將下
部水冷壁（含燃燒器區(qū)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(qū)域并加長1 m
與斷口處相接，并將側(cè)墻及爐底的衛(wèi)燃帶全部清理
干凈，重新布置前后墻衛(wèi)燃帶；下降管母管同時(shí)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(nèi)切割短接的方式改造；③適當(dāng)減少下級(jí)省煤器
受熱面，更換下級(jí)省煤器；④為降低排煙溫度，尾部
加設(shè)低壓省煤器；⑤與此相關(guān)的連接管道、燃燒器、
煙風(fēng)煤氣管路、護(hù)板、外護(hù)板、固定裝置、爐墻金屬
件、鋼架及平臺(tái)等做相應(yīng)改造；⑥根據(jù)計(jì)算結(jié)果選型
更換引風(fēng)機(jī)。
改造后，滿足鍋爐安全運(yùn)行的要求，鍋爐出力可
以達(dá)到190 t/h。
4 結(jié)論
1#220 t/h 鍋爐全燃高爐煤氣改造勢(shì)在必行，在
保持鍋爐結(jié)構(gòu)不做大的改動(dòng)的情況下，對(duì)受熱面進(jìn)
行改造，可以保證長期安全運(yùn)行，出力可以達(dá)到190
t/h，考慮摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣，負(fù)荷情況還可以適當(dāng)增加，
從發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況以及1000 萬t 項(xiàng)目建成后
的煤氣平衡分析，完全可以滿足發(fā)電要求。
本方案于2013 年11 月20 日正式實(shí)施，2014
年3 月12 日改造完畢，正式投運(yùn)。改造后，1# 爐運(yùn)行
工況良好，全燃高爐煤氣工況均達(dá)到本方案的要求。
收稿日期：2014－09－01
收到修改稿日期：2014－09－18
作者簡介：陳雙龍（1982－），男，2004 年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院熱能與
動(dòng)力工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事發(fā)電系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)工作。
圖2 改造前1# 爐煤氣系統(tǒng)圖
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