纯燃高炉煤气锅炉热值对运行的影响.doc

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纯燃高炉煤气锅炉热值变化对运行的影响
秦小东朱宇翔
摘要：本文通过对高炉煤气特性的分析，以及三台高温高压锅炉受热面比较，得出高炉煤气热值变化对锅炉运行的影响。
关键字：纯燃高炉煤气锅炉吸热特点运行
EffectofHeatingValueChanginginPureBurningBFGBoiler
QinXiao-dong,ZhuYu-xiang
Abstract:AsperanalysisofBFG(blasterfurnacegas)characteristicproperty,aswellasthreeboilerscomparison,obtainheatingvaluechangingeffecttheboileroperation.
Keywords:PurefiringBFGboiler;Charactersofabsorbingheat;
Operation.

0.前言
高炉煤气是冶金行业在高炉炼铁过程中的一种副产品，高炉煤气作为一种动力燃料具有热值低，不易着火，燃烧不稳定的缺点而且气源不稳定。相对于燃煤锅炉，燃气锅炉的研究与设计要薄弱得多，特别由于高炉煤气作为锅炉的完全燃料，使锅炉的结构和运行都具有其特有的特性。本文以三台高温高压锅炉受热面数据比较（一台燃煤，两台燃高炉煤气），上海威钢能源公司的一台220T/H的纯然高炉煤气的为例，介绍了全然高炉煤气高温高压锅炉的特点，并着重阐述分析燃料热值下降对锅炉运行的影响。
1.高炉煤气的特性
1.1高炉煤气的成分及发热量
高炉煤气其主要可燃成分是CO和少量的H2，其余为惰性气体N2和CO2,与其它动力燃料相比它是一种低热值燃料。表1为上海威钢利用的高炉煤气具体成分指标。
表1高炉煤气各成分的体积分数%
燃料成分COCO2H2N2含尘量含水量变化范围21-2519-251-450-57≤50mg/m3＜10g/m3
根据CO及H2的低位发热量可计算出高炉煤气的低位发热量，见表2。
表2CO、H2低位发热量及高炉煤气的低位发热量
COH2高炉煤气低位发热量kJ/Nm312644107942763-3592
一般说来，理论燃烧温度随着燃气低位发热量的增大而增大。高炉煤气的理论燃烧温度比高发热量的燃料低得多，各种燃料的理论燃烧温度见下表3
表3各种燃料理论燃烧温度对比
燃料类别烟煤燃油天然气高炉煤气理论燃烧温度1900-2100℃2000-2200℃1800-2000℃1100-1300℃
通过上表，可发现高炉煤气的理论燃烧温度较其它燃料相比要低很多，即使将其预热至
180℃其理论燃烧温度也仅有1300℃，而火焰的热辐射力又与其绝对燃烧温度的四次方成正比，因而，燃用高炉煤气所产生的火焰辐射力较低，同时燃用高炉煤气时与燃用煤和油时不同，烟气中不含有碳黑和灰粒，仅依靠烟气中的三原子气体传递辐射热，因而高炉煤气燃烧后所产生的烟气自身的辐射力弱，与燃用烟煤的锅炉相比全燃高炉煤气的锅炉的传热能力下降60％。
1.2高炉煤气燃烧烟气量
纯烧高炉煤气锅炉烟气量大，下表4为产生1MJ燃烧热燃料燃烧烟气量。
表4产生1MJ燃烧热各种燃料燃烧产生烟气量对比
燃料热值产生烟气量COAL25080KJ/Kg0.34M3COAL20900KJ/Kg0.37M3COG16720KJ/M30.3M3BFG3380KJ/M0.48M3
从上表可以看出，相同热负荷情况下，高炉煤气燃烧所产生的烟气量比其它燃料燃烧所产生的烟气量多30-60％。燃用高炉煤气产生的烟气量多，因而烟气的流速加快，对流换热量正比与烟气流速的0.8幂，对流加热面的换热强度势必加强，易引起对流过热器超温同时排烟损失也较大。
1.３高炉煤气不稳定性
由于高炉煤气是高炉炼铁过程中的一种副产品，其主要参数热值及压力受制于高炉运行工况。当高炉工况发生变化时会引起高炉煤气热值、压力大幅变化，在笔者从事的七年高炉煤气锅炉运行生涯中，这种高炉煤气热值、压力大幅变化时有发生，热值最大波动幅度超过３０％多，这一点与燃煤锅炉有着很大区别。

2.锅炉受热面及吸热比较
2.1220T/H威钢、首钢高压纯燃高炉煤气锅炉与燃烟煤锅炉受热面对比(比较数据来自文献[1])。以下表格中以（高炉煤气*）表示威钢锅炉数据。
2.1.1炉膛
表6为炉膛热力计算数据。高炉煤气理论燃烧温度比烟煤低600℃左右，火焰黑度约比烟煤弱45%，使得炉膛辐射换热量大大减少，比烟煤降低了31.6-39.3%。而炉膛辐射受热面需增加15.9-23.6%，同时炉膛出口温度下降34.4-46℃。
表6炉膛计算数据
燃料种类辐射受热面积m2理论燃烧温度℃炉膛出口温度℃吸热量MW烟煤756.91995102795.2高炉煤气877.4134798157.8高炉煤气*9361418992.665.