全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐的製作方法
2023-06-03 03:39:56
專利名稱：全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明屬於電站鍋爐領域，具體涉及一種全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐。
高爐煤氣是一種鋼鐵企業生產過程中的附產能源，約佔企業總能量的18～24％。由於其熱值較低，僅為3260～3762KJ/Nm3，作為燃料直接用於工業中有較大的難度。目前，這部分能源主要作為熱風爐、焦爐的燃料，但仍有大部分高爐煤氣放散至空氣中燒掉，造成極大的能源浪費和環境汙染。
在我國，高爐煤氣主要是以輔助燃料的形式被用於高壓鍋爐中，如首鋼自備電站的500MW機組以煤粉為主要燃料，高爐煤氣的設計摻燒率為20％，實際只能摻燒7％。
本發明的目的是提供一種以高爐煤氣為燃料的、燃燒及運行穩定的全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐。
該全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐，採用單汽包、自然循環、集中下降管、倒U型布置，其特徵在於爐膛由束腰5分隔成燃燒室3和上爐膛7兩部分，爐膛的底部1為帶一定角度且封閉的平爐底，燃燒器2布置在燃燒室3的前後牆上，在燃燒室3的水冷壁上噴塗耐火材料形成衛燃帶6，水冷壁與氣包8相連，屏式過熱器10吊裝在上爐膛的頂部，高溫過熱器11、低溫過熱器12依次布置在水平煙道內，頂棚過熱器9布置在鍋爐爐膛的頂部，包牆管過熱器13布置在轉向室14內，在豎井煙道中依次布置有上級省煤器15、下級省煤器16、空氣預熱器17，尾部煙道布置有高爐煤氣預熱器的煙氣側換熱器19。
下級省煤器16一路與汽包相連，一路與上級省煤器15相連，上級省煤器15的沸騰度為5～30％。
煤氣預熱器由煙氣側換熱器19、煤氣側換熱器20組成，煙氣側換熱器19與煤器側換熱器20通過中間介質構成循環進行熱量傳遞。
一種大功率雙旋流高爐煤氣燃燒器，其特徵在於在燃燒器的外殼內從裡向外依次為中心管21、高爐煤氣通道22、助燃風道23，高能點火槍25和焦爐煤氣點火管26布置在中心管21內，火焰監測器24布置在高爐煤氣通道22內，在高爐煤氣通道22內布置有高爐煤氣旋流葉片27，在助燃風道23內布置有助燃風旋流葉片28。高爐煤氣旋流葉片27和助燃風旋流葉片28的旋流方向相同，高爐煤氣和助燃風的旋流強度分別在0.2～2.0之間。
本發明具有以下優點1.由於該電站鍋爐全燒高爐煉鐵生產過成中的附產品——高爐煤氣，節省了大量的燃煤，避免了高爐煤氣的放散，造成能源的浪費和環境汙染；2.由於高爐煤氣的熱值比較低，該鍋爐為了燒高爐煤氣而將爐膛通過中間的束腰分為兩段，使下部爐膛構成了一個相對獨立的燃燒室，再加上衛燃帶的設置，減少燃燒室的吸熱，使下部爐膛形成了一個局部的高溫區，從而保證了高爐煤氣的著火和穩定燃燒，同時當氣流流過縮腰時形成了氣體的二次混合，從而保證了高爐煤氣的完全燃燒和溫度的均勻；3.爐底為封避式結構，冷風不能從底部進入爐膛，使燃燒穩定；4.高沸騰度省煤器的採用，彌補了因高爐煤氣熱值低等原因所造成的鍋爐爐內蒸發吸熱量的不足；5.煤氣預熱器採用了分離式熱管換熱器，避免了煤氣直接與煙氣接觸，安全、可靠，由於高爐煤氣入爐溫度的提高，一方面為高爐煤氣的穩定燃燒創造了條件，另一方面提高了爐膛溫度；6.該鍋爐所用的燃燒器由於採用高爐煤氣和助燃風強旋流混合，為本發明在較低負荷下的穩定運行創造了條件；7.該鍋爐設計合理，熱效率高，經濟效益顯著，如一臺220t/h的鍋爐，每小時可利用20萬Nm3的高爐煤氣，年節省標準煤約15萬噸，直接經濟效益可達7000萬元以上。
本發明的實施例參見下列各圖
圖1為全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐的剖視2為大功率雙旋流高爐煤氣燃燒器的半剖視圖本發明是一種以高爐煤氣為唯一燃料的高參數電站鍋爐如圖1，採用單汽包、自然循環、集中下降管、倒U型布置。高爐煤氣從燃燒器2噴入燃燒室3燃燒，高溫煙氣被布置在爐膛四周的水冷壁和上爐膛7上部的屏式過熱器10吸熱後，相繼流過水平煙道的高溫過熱器11、低溫過熱器12，煙氣被它們以及頂棚過熱器9和布置在轉向室的包牆管過熱器13吸熱後，在尾部豎井中進一步被上、下級省煤器15、16、空氣預熱器17降溫，乏氣通過煤氣預熱器的煙氣側換熱器19預熱高爐煤氣，最後由引風機送往煙囪排放。
鍋爐爐膛是一種半開式爐膛，由縮腰5將爐膛分成燃燒室3和上爐膛7。燃燒室3的水冷壁上噴塗了耐火材料形成衛燃帶6，爐膛底部採用了帶一定角度的平爐底1並封閉，由於縮腰5使燃燒室相對獨立，再加上衛燃帶6的設置，從而保證了高爐煤氣的著火和穩定燃燒，同時當氣流流過縮腰15時形成了氣體的二次混合，從而保證了高爐煤氣的完全燃燒。
省煤器是一種分兩級的省煤器，上級省煤器15為高沸騰度省煤器，下級省煤器16產生欠飽和的爐水，一部分作為清洗水引入汽包8，其餘被送往上級省煤器15產生帶一定沸騰度的汽水混合物。高沸騰度省煤器的採用，彌補了因高爐煤氣熱值低等原因所造成的鍋爐爐內蒸發吸熱量的不足。
煤氣預熱器是一種分離式熱管換熱器，它由煙氣側換熱器19和煤氣側換熱器20兩部分組成，中間由連通管進行汽或水的輸送。由於煙氣和煤氣遠距離獨立，它比常規煤氣換熱器的安全係數大大提高。本發明採用分離式熱管煤氣換熱器後，由於高爐煤氣入爐溫度的提高，一方面為高爐煤氣的穩定燃燒創造了條件，另一方面提高了爐膛溫度。
本發明在上爐膛7的前後牆布置了15隻大功率雙旋流高爐煤氣燃燒器2，前牆分三層布置了9隻，後牆分兩層布置了6隻。
高爐煤氣燃燒器如圖2所示，它是一種鍋爐用的大功率雙旋流高爐煤氣燃燒器，由中心管21、高爐煤氣通道22、助燃風通道23、火焰監測槍24、高爐點火槍25、焦爐煤氣點火管26組成。在高爐煤氣通道22和助燃風通道23內設置了旋流葉片27、28，高爐煤氣旋流葉片27和助燃風旋流葉片28旋流方向相同。助燃風通過進風口29進入渦殼，渦殼的出風口經助燃風道23、助燃風旋流葉片28進入爐膛，高爐煤氣通過進氣口30、高爐煤氣通道22、旋流葉片27進入爐膛。高爐煤氣流量由控制閥控制，助燃風流量由電動控制閥控制。該燃燒器由於採用高爐煤氣和助燃風強旋流混合，在4000-16000Nm3/h的燃燒能力範圍內都能保證高爐煤氣與助燃風有充分地混合，為本發明在較低負荷下的穩定運行創造了條件。
本發明的點火燃料為焦爐煤氣，其點火順序為先點燃各層的焦爐煤氣，而後引燃前牆下層的高爐煤氣，然後引燃後牆下層的高爐煤氣，最後引燃其它層的高爐煤氣。高爐煤氣引燃後焦爐煤氣切斷。
本發明每小時回收利用高爐煤氣20萬Nm3，首鋼的高爐煤氣放散率因此大大降低，發電量大大提高，每年節省標煤約15萬噸，預計本發明為首鋼帶來的年經濟效益達7000萬元。
本發明在高爐煤氣母管上和尾部煙道的側壁上裝有常規一氧化碳在線分析儀8和鍋爐安全保護系統4。
本發明的成功實施，對中國鋼鐵企業節能降耗、減少環境汙染，推動行業的技術進步產生了巨大指導意義。
權利要求
1.一種全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐，採用單汽包、自然循環、集中下降管、倒U型布置，其特徵在於爐膛由束腰(5)分隔成燃燒室(3)和上爐膛(7)兩部分，爐膛的底部(1)為帶一定角度且封閉的平爐底，燃燒器(2)布置在燃燒室(3)的前後牆上，在燃燒室(3)的水冷壁上噴塗耐火材料形成衛燃帶(6)，水冷壁與氣包(8)相連，屏式過熱器(10)吊裝在上爐膛的頂部，高溫過熱器(11)、低溫過熱器(12)依次布置在水平煙道內，頂棚過熱器(9)布置在鍋爐爐膛的頂部，包牆管過熱器(13)布置在轉向室(14)內，在豎井煙道中依次布置有上級省煤器(15)、下級省煤器(16)、空氣預熱器(17)，尾部煙道布置有高爐煤氣預熱器的煙氣側換熱器(19)。
2.根據權利要求1所述的鍋爐，其特徵在於下級省煤器(16)一路與汽包相連，一路與上級省煤器(15)相連，上級省煤器(15)的沸騰度為5～30％。
3.根據權利要求1所述的鍋爐，其特徵在於煤氣預熱器由煙氣側換熱器(19)、煤氣側換熱器(20)組成，煙氣側換熱器(19)與煤器側換熱器(20)通過中間介質構成循環進行熱量傳遞。
4.一種根據權利要求1所述的鍋爐而設計的大功率雙旋流高爐煤氣燃燒器，其特徵在於在燃燒器的外殼內從裡向外依次為中心管(21)、高爐煤氣通道(22)、助燃風道(23)，高能點火槍(25)和焦爐煤氣點火管(26)布置在中心管(21)內，火焰監測器(24)布置在高爐煤氣通道(22)內，在高爐煤氣通道(22)內布置有高爐煤氣旋流葉片(27)，在助燃風道(23)內布置有助燃風旋流葉片(28)。
5.根據權利要求4所述的燃燒器，其特徵在於高爐煤氣旋流葉片(27)和助燃風旋流葉片(28)的旋流方向相同，高爐煤氣和助燃風的旋流強度分別在0.2～2.0之間。
全文摘要
一種全燒高爐煤氣的高溫高壓電站鍋爐，其爐膛由束腰分隔成燃燒室和上爐膛兩部分，爐膛的底部為帶一定角度且封閉的平爐底，在燃燒室的水冷壁上噴塗耐火材料形成衛燃帶，尾部煙道布置有高沸騰度省煤器、高爐煤氣預熱器的煙氣側換熱器。該鍋爐的爐膛通過束腰分為兩段形成了氣體的二次混合，燃燒室獨特的結構保證了高爐煤氣的穩定燃燒和完全燃燒，燃燒器採用高爐煤氣和助燃風強旋流混合，可在較低負荷下穩定運行，該鍋爐設計合理，熱效率高，經濟效益顯著，避免了能源的浪費和環境汙染。
文檔編號F22B1/18GK1163370SQ97103909
公開日1997年10月29日 申請日期1997年4月15日 優先權日1997年4月15日
發明者楊天助, 沈月芬, 卞松, 趙長白, 張繼文, 關鍾盛, 錢凱, 沈一平, 曹子棟, 滑鐵鋼, 仲德貴, 賈志國, 黃毅興, 王守鐵, 高曉斌, 喻壽康, 王德臣, 李偉君, 吳新生, 任立兵 申請人:首鋼總公司