CN1163370A - 全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉 - Google Patents

Abstract

一种全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉，其炉膛由束腰分隔成燃烧室和上炉膛两部分，炉膛的底部为带一定角度且封闭的平炉底，在燃烧室的水冷壁上喷涂耐火材料形成卫燃带，尾部烟道布置有高沸腾度省煤器、高炉煤气预热器的烟气侧换热器。该锅炉的炉膛通过束腰分为两段形成了气体的二次混合，燃烧室独特的结构保证了高炉煤气的稳定燃烧和完全燃烧，燃烧器采用高炉煤气和助燃风强旋流混合，可在较低负荷下稳定运行，该锅炉设计合理，热效率高，经济效益显著，避免了能源的浪费和环境污染。

Description

全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉

本发明属于电站锅炉领域，具体涉及一种全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉。

高炉煤气是一种钢铁企业生产过程中的附产能源，约占企业总能量的18～24％。由于其热值较低，仅为3260～3762KJ/Nm³，作为燃料直接用于工业中有较大的难度。目前，这部分能源主要作为热风炉、焦炉的燃料，但仍有大部分高炉煤气放散至空气中烧掉，造成极大的能源浪费和环境污染。

在我国，高炉煤气主要是以辅助燃料的形式被用于高压锅炉中，如首钢自备电站的500MW机组以煤粉为主要燃料，高炉煤气的设计掺烧率为20％，实际只能掺烧7％。

本发明的目的是提供一种以高炉煤气为燃料的、燃烧及运行稳定的全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉。

该全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉，采用单汽包、自然循环、集中下降管、倒U型布置，其特征在于炉膛由束腰5分隔成燃烧室3和上炉膛7两部分，炉膛的底部1为带一定角度且封闭的平炉底，燃烧器2布置在燃烧室3的前后墙上，在燃烧室3的水冷壁上喷涂耐火材料形成卫燃带6，水冷壁与气包8相连，屏式过热器10吊装在上炉膛的顶部，高温过热器11、低温过热器12依次布置在水平烟道内，顶棚过热器9布置在锅炉炉膛的顶部，包墙管过热器13布置在转向室14内，在竖井烟道中依次布置有上级省煤器15、下级省煤器16、空气预热器17，尾部烟道布置有高炉煤气预热器的烟气侧换热器19。

下级省煤器16一路与汽包相连，一路与上级省煤器15相连，上级省煤器15的沸腾度为5～30％。

煤气预热器由烟气侧换热器19、煤气侧换热器20组成，烟气侧换热器19与煤器侧换热器20通过中间介质构成循环进行热量传递。

一种大功率双旋流高炉煤气燃烧器，其特征在于在燃烧器的外壳内从里向外依次为中心管21、高炉煤气通道22、助燃风道23，高能点火枪25和焦炉煤气点火管26布置在中心管21内，火焰监测器24布置在高炉煤气通道22内，在高炉煤气通道22内布置有高炉煤气旋流叶片27，在助燃风道23内布置有助燃风旋流叶片28。高炉煤气旋流叶片27和助燃风旋流叶片28的旋流方向相同，高炉煤气和助燃风的旋流强度分别在0.2～2.0之间。

本发明具有以下优点：

1.由于该电站锅炉全烧高炉炼铁生产过成中的附产品——高炉煤气，节省了大量的燃煤，避免了高炉煤气的放散，造成能源的浪费和环境污染；

2.由于高炉煤气的热值比较低，该锅炉为了烧高炉煤气而将炉膛通过中间的束腰分为两段，使下部炉膛构成了一个相对独立的燃烧室，再加上卫燃带的设置，减少燃烧室的吸热，使下部炉膛形成了一个局部的高温区，从而保证了高炉煤气的着火和稳定燃烧，同时当气流流过缩腰时形成了气体的二次混合，从而保证了高炉煤气的完全燃烧和温度的均匀；

3.炉底为封避式结构，冷风不能从底部进入炉膛，使燃烧稳定；

4.高沸腾度省煤器的采用，弥补了因高炉煤气热值低等原因所造成的锅炉炉内蒸发吸热量的不足；

5.煤气预热器采用了分离式热管换热器，避免了煤气直接与烟气接触，安全、可靠，由于高炉煤气入炉温度的提高，一方面为高炉煤气的稳定燃烧创造了条件，另一方面提高了炉膛温度；

6.该锅炉所用的燃烧器由于采用高炉煤气和助燃风强旋流混合，为本发明在较低负荷下的稳定运行创造了条件；

7.该锅炉设计合理，热效率高，经济效益显著，如一台220t/h的锅炉，每小时可利用20万Nm³的高炉煤气，年节省标准煤约15万吨，直接经济效益可达7000万元以上。

本发明的实施例参见下列各图：

图1为全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉的剖视图

图2为大功率双旋流高炉煤气燃烧器的半剖视图

本发明是一种以高炉煤气为唯一燃料的高参数电站锅炉如图1，采用单汽包、自然循环、集中下降管、倒U型布置。高炉煤气从燃烧器2喷入燃烧室3燃烧，高温烟气被布置在炉膛四周的水冷壁和上炉膛7上部的屏式过热器10吸热后，相继流过水平烟道的高温过热器11、低温过热器12，烟气被它们以及顶棚过热器9和布置在转向室的包墙管过热器13吸热后，在尾部竖井中进一步被上、下级省煤器15、16、空气预热器17降温，乏气通过煤气预热器的烟气侧换热器19预热高炉煤气，最后由引风机送往烟囱排放。

锅炉炉膛是一种半开式炉膛，由缩腰5将炉膛分成燃烧室3和上炉膛7。燃烧室3的水冷壁上喷涂了耐火材料形成卫燃带6，炉膛底部采用了带一定角度的平炉底1并封闭，由于缩腰5使燃烧室相对独立，再加上卫燃带6的设置，从而保证了高炉煤气的着火和稳定燃烧，同时当气流流过缩腰15时形成了气体的二次混合，从而保证了高炉煤气的完全燃烧。

省煤器是一种分两级的省煤器，上级省煤器15为高沸腾度省煤器，下级省煤器16产生欠饱和的炉水，一部分作为清洗水引入汽包8，其余被送往上级省煤器15产生带一定沸腾度的汽水混合物。高沸腾度省煤器的采用，弥补了因高炉煤气热值低等原因所造成的锅炉炉内蒸发吸热量的不足。

煤气预热器是一种分离式热管换热器，它由烟气侧换热器19和煤气侧换热器20两部分组成，中间由连通管进行汽或水的输送。由于烟气和煤气远距离独立，它比常规煤气换热器的安全系数大大提高。本发明采用分离式热管煤气换热器后，由于高炉煤气入炉温度的提高，一方面为高炉煤气的稳定燃烧创造了条件，另一方面提高了炉膛温度。

本发明在上炉膛7的前后墙布置了15只大功率双旋流高炉煤气燃烧器2，前墙分三层布置了9只，后墙分两层布置了6只。

高炉煤气燃烧器如图2所示，它是一种锅炉用的大功率双旋流高炉煤气燃烧器，由中心管21、高炉煤气通道22、助燃风通道23、火焰监测枪24、高炉点火枪25、焦炉煤气点火管26组成。在高炉煤气通道22和助燃风通道23内设置了旋流叶片27、28，高炉煤气旋流叶片27和助燃风旋流叶片28旋流方向相同。助燃风通过进风口29进入涡壳，涡壳的出风口经助燃风道23、助燃风旋流叶片28进入炉膛，高炉煤气通过进气口30、高炉煤气通道22、旋流叶片27进入炉膛。高炉煤气流量由控制阀控制，助燃风流量由电动控制阀控制。该燃烧器由于采用高炉煤气和助燃风强旋流混合，在4000-16000Nm³/h的燃烧能力范围内都能保证高炉煤气与助燃风有充分地混合，为本发明在较低负荷下的稳定运行创造了条件。

本发明的点火燃料为焦炉煤气，其点火顺序为：先点燃各层的焦炉煤气，而后引燃前墙下层的高炉煤气，然后引燃后墙下层的高炉煤气，最后引燃其它层的高炉煤气。高炉煤气引燃后焦炉煤气切断。

本发明每小时回收利用高炉煤气20万Nm³，首钢的高炉煤气放散率因此大大降低，发电量大大提高，每年节省标煤约15万吨，预计本发明为首钢带来的年经济效益达7000万元。

本发明在高炉煤气母管上和尾部烟道的侧壁上装有常规一氧化碳在线分析仪8和锅炉安全保护***4。

本发明的成功实施，对中国钢铁企业节能降耗、减少环境污染，推动行业的技术进步产生了巨大指导意义。

Claims (5)

1.一种全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉，采用单汽包、自然循环、集中下降管、倒U型布置，其特征在于炉膛由束腰(5)分隔成燃烧室(3)和上炉膛(7)两部分，炉膛的底部(1)为带一定角度且封闭的平炉底，燃烧器(2)布置在燃烧室(3)的前后墙上，在燃烧室(3)的水冷壁上喷涂耐火材料形成卫燃带(6)，水冷壁与气包(8)相连，屏式过热器(10)吊装在上炉膛的顶部，高温过热器(11)、低温过热器(12)依次布置在水平烟道内，顶棚过热器(9)布置在锅炉炉膛的顶部，包墙管过热器(13)布置在转向室(14)内，在竖井烟道中依次布置有上级省煤器(15)、下级省煤器(16)、空气预热器(17)，尾部烟道布置有高炉煤气预热器的烟气侧换热器(19)。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于下级省煤器(16)一路与汽包相连，一路与上级省煤器(15)相连，上级省煤器(15)的沸腾度为5～30％。

3.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于煤气预热器由烟气侧换热器(19)、煤气侧换热器(20)组成，烟气侧换热器(19)与煤器侧换热器(20)通过中间介质构成循环进行热量传递。

4.一种根据权利要求1所述的锅炉而设计的大功率双旋流高炉煤气燃烧器，其特征在于在燃烧器的外壳内从里向外依次为中心管(21)、高炉煤气通道(22)、助燃风道(23)，高能点火枪(25)和焦炉煤气点火管(26)布置在中心管(21)内，火焰监测器(24)布置在高炉煤气通道(22)内，在高炉煤气通道(22)内布置有高炉煤气旋流叶片(27)，在助燃风道(23)内布置有助燃风旋流叶片(28)。

5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于高炉煤气旋流叶片(27)和助燃风旋流叶片(28)的旋流方向相同，高炉煤气和助燃风的旋流强度分别在0.2～2.0之间。

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