CN102588994B - 一种锅炉燃气混合燃烧供气管及供气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锅炉燃气混合燃烧供气管，其包括主煤气供气管道(1)和与所述主煤气供气管道中部气密封连接的掺混煤气供气管道(2)的燃气供气管体，在所述主煤气供气管道上设置有水封阀(3)和混合煤气流量调节阀(5)，在所述掺混煤气供气管道上设置有掺混煤气流量调节阀(4)。在主煤气供气管道内部还设置有多块导流板(6)。本发明还公开了一种基于上述锅炉燃气混合燃烧供气管的供气方法。所述供气管及供气方法，在不改变燃气锅炉原有燃烧***和燃烧设备的前提下，以直接管道混合的方式，将单一烧高炉煤气的燃气锅炉改为多种煤气混合煤气燃烧。部件满足锅炉稳定运行的需求，还充分利用其他副产煤气，实现二次能源的充分利用。

Description

一种锅炉燃气混合燃烧供气管及供气方法

技术领域

本发明涉及一种给燃烧锅炉供气的混合燃气供气管及通气方法，属于供气供热领域。特别适用于给钢铁企业生产中的各种锅炉供气。

背景技术

钢铁企业在生产过程中，产生大量的高炉、转炉、焦炉煤气等副产煤气。其中高炉煤气因热值较低，燃烧不稳定，一直较难得到充分利用。近年来，随着技术的不断进步，以低热值高炉煤气为燃料的燃气锅炉被开发并得到广泛使用。该种锅炉的应用，大量利用了钢铁企业低热值的高炉煤气，提高了企业二次能源的利用水平。由于高炉煤气的产生量受高炉生产影响较大，因此，燃气锅炉多采用重油或天然气作为保安或稳燃的辅助燃料，以确保高炉煤气热值不稳定或供应不足时锅炉的稳定生产。但由于重油和天然气成本较高，油、气切换较为复杂，加上不利于环保等因素，以重油或天然气为保安措施给锅炉的运行、操作带来诸多困难。

另一方面，由于钢铁企业生产过程中，不仅产生大量的高炉煤气，还产生大量的转炉、焦炉煤气，如何充分利用这些二次能源，实现企业的节能减排，需要企业采取必要的技术手段不断提高这些副产煤气的回收利用水平。

已经公开的中国专利申请号为：CN200910243176.9，名称为：一种燃气锅炉用三气混烧调量方法的专利文件中，公开了一种燃气锅炉用三气混烧调量方法，其应用的烧嘴燃烧器为旋流式结构，空气和燃料流经导向旋流叶片喷出，卷吸高温烟气后被点燃并稳定燃烧，燃烧器分四层，最外层热空气，第二层低热值燃气，第三层中等热值燃气，最后为高热值燃气及自动点火装置；燃气使用量随烧嘴半径增大而递增，通过燃料质量及供应量的变化做出额定调整，当某一燃料质量或供应量发生变化，相应地对其余的两种燃料做出入炉量的调整，核定指标为发生蒸汽质量、炉膛温度、排烟温度、烟气氧含量负荷锅炉标准参数，控制参数如下：当中、低热值燃料供应不稳定，有波动时，控制的参数为：低热值燃气用量在燃料总量中份额85％～90％，中热值燃气10.2％～15％，高热值燃料用量控制在0～0.15％；当低热值燃气质量不佳而中热值燃料供应中断时，控制的参数为：低热值燃气用量90％～99％；天然气用量≤1％。

该专利的缺点在于实现三气混烧，需要将锅炉燃烧器改为四层结构，锅炉原有设备必须进行改动。同时，在具体参数控制上，只是较为宽泛的根据中、低热值供应不稳定或质量不佳的情况设定各种煤气的比例范围，该方法无法根据锅炉的不同负荷或锅炉燃料总量进行精确调节，也无法根据掺混煤气供应量大小精确调节主煤气量，从而保证锅炉的稳定燃烧。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种锅炉燃气混合燃烧供气管，其不需要对锅炉原有设备进行改进，就可以实现对锅炉进行混合燃气供气。

本发明要解决的另一技术问题是：提供一种锅炉燃气混合燃烧供气方法，其能较精确地控制主煤气和掺混煤气的流量。从而一方面实现主煤气不足时，锅炉的稳定运行；另一方面，通过对锅炉进行混合燃气燃烧，有效利用企业富余的副产煤气，提高二次能源回收利用水平。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锅炉燃气混合燃烧供气管，其包括燃气供气管体，该燃气供气管体包括主煤气供气管道和掺混煤气供气管道，所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道中部气密封连接；在所述主煤气供气管道的进气口和所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之间设置有水封阀，在所述掺混煤气供气管道上设置有掺混煤气流量调节阀，在所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之后的主煤气供气管道上设置有混合煤气流量调节阀。

根据本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，较好的是，在所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之后的主煤气供气管道内部设置有多块导流板。

根据本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，较好的是，所述导流板不规则地固定在所述主煤气供气管道内壁上。

根据本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，较好的是，所述导流板所在直线与所述主煤气供气管道内壁面的夹角范围为30～60°。

根据本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，较好的是，所述导流板的长度为所述主煤气供气管道内径的2/51/2。

一种锅炉燃气混合燃烧供气方法，其采用前述锅炉燃气混合燃烧供气管对燃气锅炉进行供气，所述掺混煤气供气管道内煤气压力为所述主煤气供气管道内煤气压力的1.1～1.2倍。其中，所述主煤气供气管道中的主煤气和掺混煤气供气管道中的掺混煤气的流量满足下式要求：V₁×Q₁+V₂×Q₂＝(V₁+V₂)×Q_M

上式中：V₁、Q₁分别为主煤气流量、热值；

        V₂、Q₂分别为掺混煤气流量、热值；

        Q_M为混合煤气热值，Q_M≤1.2Q₁。

根据本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气方法，较好的是，当锅炉低于100％负荷运行时，所述掺混煤气流量V₂根据主煤气流量V₁设定，其计算公式为：

V₂＝25KV₀/Q₂

其中：V₀为燃气锅炉100％负荷时主煤气设计小时需求量；

      V₂为掺混煤气流量；

      K为煤气掺混系数；

      Q₂为掺混煤气低位热值；

上述煤气掺混系数K如下取值：

当V₁＜0.4V₀时，掺混阀严禁开启，即K＝0；

当0.4V₀＜V₁＜0.5V₀时，K＝1；

当0.5V₀＜V₁＜0.6V₀时，K＝3；

当0.6V₀＜V₁＜0.75V₀时，K＝5；

当0.75V₀＜V₁＜0.95V₀时，K＝8。

根据本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气方法，较好的是，当锅炉100％负荷运行时，根据掺混煤气流量V₂设定主煤气流量V₁，其计算公式为：

V₁＝V₀-(Q₂/Q₁)×V₂

其中：V₀为燃气锅炉100％负荷时主煤气设计需求总量；

      V₁为主煤气流量；

      V₂为掺混煤气流量；

      Q₁、Q₂分别为主煤气和掺混煤气低位热值。

本发明所述的锅炉燃气混合燃烧供气管及供气方法，其在不改变燃气锅炉原有燃烧***和燃烧设备的前提下，以直接管道混合的方式，将单一烧高炉煤气的燃气锅炉改为多种煤气混合煤气燃烧(掺混煤气可根据实际情况，可以是转炉煤气或焦炉煤气)。同时，根据不同锅炉负荷下锅炉燃料投放量的精确控制、各种煤气压力的控制，实现锅炉的混合燃烧，一方面满足锅炉稳定运行的需求，另一方面利用燃气锅炉的不同煤气混合燃烧，充分利用其他副产煤气，实现二次能源的充分利用。

附图说明

图1为本发明所述锅炉燃气混合燃烧供气管的结构示意图。

具体实施方式

以下，用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例

如图1所示，所述锅炉燃气混合燃烧供气管包括燃气供气管体，该燃气供气管体包括主煤气供气管道1和掺混煤气供气管道2，所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道中部气密封连接，形成主煤气供气管道的一条支路。在所述主煤气供气管道1的进气口和所述掺混煤气供气管道2与主煤气供气管道连接处之间设置有水封阀3。在所述掺混煤气供气管道2上设置有掺混煤气流量调节阀4，在所述掺混煤气供气管道2与主煤气供气管道3连接处之后的主煤气供气管道1上设置有混合煤气流量调节阀5。该混合煤气流量调节阀5一方面控制混合煤气流量，另一方面，通过与掺混煤气流量调节阀4联锁，控制掺混煤气流量。

优选的是，在所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之后的主煤气供气管道内部设置有多块导流板6，该导流板6可以不规则地固定在所述主煤气供气管道内壁上，其与主煤气供气管道内壁面的夹角范围为30～60°，该导流板的长度为所述主煤气供气管道内径的2/5～1/2。这样保证了煤气混合后充分扰动，形成紊流，从而实现煤气的充分混合。

一种锅炉燃气混合燃烧供气方法，其采用前述锅炉燃气混合燃烧供气管对燃气锅炉进行供气，所述掺混煤气供气管道内煤气压力为所述主煤气供气管道内煤气压力的1.1～1.2倍。其中，所述主煤气供气管道中的主煤气和掺混煤气供气管道中的掺混煤气的流量满足下式要求：V₁×Q₁+V₂×Q₂＝(V₁+V₂)×Q_M

上式中：V₁、Q₁分别为主煤气流量、热值；

        V₂、Q₂分别为掺混煤气流量、热值；

        Q_M为混合煤气热值，Q_M≤1.2Q₁。

优选的是，当锅炉低于100％负荷运行时，所述掺混煤气流量V₂根据主煤气流量V₁设定，其计算公式为：

V₂＝25KV₀/Q₂

其中：V₀为燃气锅炉100％负荷时主煤气设计小时需求量；

      V₂为掺混煤气流量；

      K为煤气掺混系数；

      Q₂为掺混煤气低位热值；

上述煤气掺混系数K如下取值：

当V₁＜0.4V₀时，掺混阀严禁开启，即K＝0；

当0.4V₀＜V₁＜0.5V₀时，K＝1；

当0.5V₀＜V₁＜0.6V₀时，K＝3；

当0.6V₀＜V₁＜0.75V₀时，K＝5；

当0.75V₀＜V₁＜0.95V₀时，K＝8。

当锅炉100％负荷运行时，根据掺混煤气流量V₂设定主煤气流量V₁，其计算公式为：V₁＝V₀-(Q₂/Q₁)×V₂

其中：V₀为燃气锅炉100％负荷时主煤气设计需求总量；

      V₁为主煤气流量；

      V₂为掺混煤气流量；

      Q₁、Q₂分别为主煤气和掺混煤气低位热值。

以75t/h燃气锅炉为例，详细介绍所述锅炉燃气混合燃烧供气管及供气方法：

(1)当锅炉低于100％负荷运行时

当高炉煤气供应不足，或转炉煤气富余，需要调节消化时，锅炉房得到调度指令，需要掺混转炉煤气。此时，控制转炉煤气压力不低于11kPa，调节混合煤气流量调节阀F₂(F₂与掺混煤气流量调节阀F1联琐)，此时，F₂将流量信号反馈给F₁，F₁则根据设定的控制逻辑进行动作，自动调节转炉煤气流量。转炉煤气进入高炉煤气主管道后，与高炉煤气混合，混合煤气经过导流板后，充分扰动，形成紊流后，通过F₂后进入燃烧器。掺混过程结束。根据掺混公式，转炉煤气掺混量控制如下：

燃料总量3万m³/h时，转炉煤气掺混量应控制在1000m³/h；

燃料总量4万m³/h时，转炉煤气掺混量应控制在3000m³/h；

燃料总量5万m³/h时，转炉煤气掺混量应控制在5000m³/h；

燃料总量6万m³/h时，转炉煤气掺混量应控制在8000m³/h；

(2)当锅炉满负荷运行时

由于生产需要，需要掺混转炉煤气时，控制转炉煤气压力不低于11kPa，调节混合煤气流量调节阀F₂(F₂与掺混煤气流量调节阀F₁联琐)，此时，F₂将流量信号反馈给F₁，F₁则根据设定的控制逻辑进行动作，自动调节转炉煤气流量。转炉煤气进入高炉煤气主管道后，与高炉煤气混合，混合煤气经过导流板后，充分扰动，形成紊流后，通过F₂后进入燃烧器。掺混过程结束。根据掺混公式，转炉煤气掺混量控制如下：

转炉煤气掺混量为1000m³/h时，BFG投放量应控制在75000m³/h；

转炉煤气掺混量在2000m³/h时，BFG投放量应控制在70000m³/h；

转炉煤气掺混量在4000m³/h时，BFG投放量应控制在65000m³/h；

转炉煤气掺混量在6000m³/h时，BFG投放量应控制在60000m³/h；

转炉煤气掺混量在8000m³/h时，BFG投放量应控制在55000m³/h。

Claims (5)

1.一种锅炉燃气混合燃烧供气方法，其特征在于：采用下述锅炉燃气混合燃烧供气管对燃气锅炉进行供气，

所述锅炉燃气混合燃烧供气管，包括燃气供气管体，其特征在于：所述燃气供气管体包括主煤气供气管道和掺混煤气供气管道，所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道中部气密封连接；

在所述主煤气供气管道的进气口和所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之间设置有水封阀，在所述掺混煤气供气管道上设置有掺混煤气流量调节阀，在所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之后的主煤气供气管道上设置有混合煤气流量调节阀，

所述掺混煤气供气管道内煤气压力为所述主煤气供气管道内煤气压力的1.1～1.2倍；

所述主煤气供气管道中的主煤气和掺混煤气供气管道中的掺混煤气的流量满足下式要求：V₁×Q₁+V₂×Q₂＝(V₁+V₂)×Q_M

上式中：V₁、Q₁分别为主煤气流量、低位热值；

V₂、Q₂分别为掺混煤气流量、低位热值；

Q_M为混合煤气热值，Q_M≤1.2Q₁,

当锅炉低于100％负荷运行时，所述掺混煤气流量V₂根据主煤气流量V₁设定，

其计算公式为：

V₂＝25KV₀/Q₂

其中：V₀为燃气锅炉100％负荷时主煤气设计小时需求量；

V₂为掺混煤气流量；

K为煤气掺混系数；

Q₂为掺混煤气低位热值；

其中，煤气掺混系数K如下取值：

当V₁<0.4V₀时，掺混阀严禁开启，即K＝0；

当0.4V₀<V₁<0.5V₀时，K＝1；

当0.5V₀<V₁<0.6V₀时，K＝3；

当0.6V₀<V₁<0.75V₀时，K＝5；

当0.75V₀<V₁<0.95V₀时，K＝8，

或当锅炉100％负荷运行时，根据掺混煤气流量V₂设定主煤气流量V₁，

其计算公式为：

V₁＝V₀-(Q₂/Q₁)×V₂

其中：V₀为燃气锅炉100％负荷时主煤气设计需求总量；

V₁为主煤气流量；

V₂为掺混煤气流量。

2.一种用于权利要求1所述的锅炉燃气混合燃烧供气方法的锅炉燃气混合燃烧供气管，其特征在于：在所述掺混煤气供气管道与主煤气供气管道连接处之后的主煤气供气管道内部设置有多块导流板。

3.根据权利要求2所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，其特征在于：所述导流板不规则地固定在所述主煤气供气管道内壁上。

4.根据权利要求2或3所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，其特征在于：所述导流板所在直线与所述主煤气供气管道内壁面的夹角范围为30～60°。

5.根据权利要求2或3所述的锅炉燃气混合燃烧供气管，其特征在于：所述导流板的长度为所述主煤气供气管道内径的2/5～1/2。