35 t／h燃气锅炉改造及经济效益分析.pdf

冶 金 动 力 M圈r I ．I ，URGI C A1 ．, P WE R 2 o l 0 年第 4 期 总 第 1 4 0期 3 5 t ／ h燃气锅炉改造及经济效益分析 陈素君 ， 王磊 ， 贾希存 1 、 首钢京唐钢铁联合有限责任公司， 河北唐山 0 6 3 2 0 0 ； 2 、 唐山陶瓷集团设计研究有限公司， 河北唐山 0 6 3 0 2 0 【 摘要】 介绍了首钢京唐因投产顺序的变化， 对3 5 t ， I I 燃气锅炉进行的两次改造。 详细分析了两次改造 的原因。 确定的改造方案及改造完成后取得的显著经济效益和社会环境效益。 【 关键词】 燃气锅炉； 技术改造； 效益 【 中图分类号】T K 2 2 9 【 文献标识码】B 【 文章编号] 1 0 0 6 - 6 7 6 4 2 0 1 0 0 4 - 0 0 4 4 0 3 Re f o r ma t i o n o f 3 5 t ／ h Ga s - fi r e d Bo i l e r a n d I t s Ec o n o m i c a l Be n e fit Ana l y s i s C HE N S u j u n ， WA N G L e i 2 , J I A X i e u n ．S h o u g a n g J i n g t a n g U n i t e d I r o n S t e e l C o ．，L t d ． ，T a n g s h a H e b e i 0 6 3 2 o 0 ,C h i n “ 2 ． T a n g s h a n C e r a mi c s G r o u p D e s i g n i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ，L t d ． ，T a n g s h a He b e i 0 6 3 0 2 0 ,C h i n a 【 A b s t r a c t ] A c c o r d i n g t o c h a n g e o f c o m m i s s io n i n g o r d e r o f S h o u g a n g J i n g t a n g U n i te d I r o n S t e e l Co ． ，L t d ，t h e 3 5 t ／ h g a s - fi r e d b o i l e r w a s t wi c e r e f o r me d ．T h e c a u s e s o f r e f o rm a t i o n ， r e f o r ma t i o n s c h e me ， a s we l l a s r e ma r k a b l e e c o n o mi c b e n e fit s a n d s o c i a l e n v i r o n me n t b e n e fi t s a f t e r t h e r e f o rm a t i o n we r e a n a l y z e d i n d e t a i l ． 【 K e y w o r d s ] g a s fi r e d b o i le r ； t e c h n i c al r e c o n s t r u c t i o n ； b e n e fi t 1 引言 ． 首钢京唐钢铁联合责任有限公司在投产初期， 仅以启动锅炉为公司各工艺提供启动汽源，启动锅 炉出口蒸汽压力 3 ． 8 2 MP a ， 温度 4 5 0 o C 。启动锅炉 设计初期燃用天然气 ．在公 司全面投产后燃用焦炉 煤气和高炉煤气 ，但随着市场行情的变化及各工序 投产顺序的改变，焦炉的提前投产造成焦炉煤气大 量放散． 为节约能源。 启动锅炉由烧天然气改烧为焦 炉煤气。 但因焦化厂脱硫工序无法提前投入， 造成锅 炉空气预热器低温腐蚀，为此对燃气锅炉进行了第 一 次改造。随着高炉投产后高炉煤气的进一步回收 利用， 为做好煤气的合理分配和调度减少煤气放散， 特对燃气锅炉进行了第二次改造。因时制宜的对燃 气锅炉进行技术改造， 提高热效率， 合理充分的利用 能源， 对节约能源、 降低成本、 改善环境都具有十分 重要的意义 。 2 一次改造的提出 焦炉的提前投产造成焦炉煤气大量放散，为节 约能源， 启动锅炉由烧天然气改烧为焦炉煤气。 但因 焦化厂脱硫工序无法提前投人，焦炉煤气中H 2S的 含量严重超标 如表 1 所示 ， 高达 4 0 0 0 ～ 5 0 0 0 m g ／ m 3 ， 故启动锅炉燃用焦炉煤气后 ， 出现了如下一系列 问题 1 引风机振动超标、 调节挡板经常出现卡涩现 象； 2 锅炉排烟中 C O 、 S O 含量分别为 5 6 m g ／ m 3 、 5 0 0 m m s ； 3 锅炉出力逐渐下降，由 3 5 t ／ h 降至 1 7 ～ 1 8 t ／ h 表 1 焦炉煤气成分含量 m s ／ m ’ 项目成分 C O C O 2 H 2 N 2 C 儿 0 2 C IH H 2 s 未脱硫 7 ． 1 8 2 _ 3 7 5 4 ． 1 3 6 ．9 2 2 5 ． 1 6 O ． 9 6 3 ．2 8 4 8 5 6 含量值 已脱硫 5 ． 5 7 ．0 1 ．9 2 ． 4 5 6 ． O 一 5 9 ． O 2 1 2 2 3 ． O 一 2 6 ． 0 0 3 一 O ．7 1 ．O 3 ．O R 。 此时，空预器的壁温将接近于空气温 度 ， 即 一 。 计算可得。空气预热器壁温在十分清洁情况下 为7 9 ． 7 c I 。 结垢情况下空预器的壁温将会更低。此 时， 烟气中的硫酸蒸汽结露附于壁面上， 导致受热面 腐蚀。 烟气中的灰尘也沾于壁上结成灰垢， 影响受热 面的传热效果。 3 ． 2 一次改造方案 目前， 防止低温腐蚀【2 - 3 J一般有以下几种方法 1 提高尾部受热面壁温。 2 低氧燃烧。3 使用防腐 涂料层。 4 采用热风再循环方法 。 本文针对具体情况采用提高尾部烟气温度的方 法防止尾部烟道腐蚀的问题。 提出三种方案 1 从锅炉转向室内左右两侧各引一根管道 管 道直段加装调节控制阀 ，接至低温省煤器上部空 间。 利用两处负压差将部分高温烟气短路 ， 减少换热 量以提高尾部烟道末端烟温。但此时空气预热器已 经腐蚀泄露，大量冷空气将会在低温空气预热器中 与烟气混合， 从而降低烟气温度， 而且低温烟气将携 带酸蒸汽到引风机，造成引风机叶轮腐蚀，造成振 动 。 不可行。 2 将低温空气预热器进口及高温空气预热器出 口封闭， 由送风机管道引两根管路直至炉膛， 即将高 温空气预热器和低温空气预热器全部短路。计算得 出口烟气温度为 1 4 0 ， 高于酸露点， 不可行。 3 将高温空气预热器出人 口全部封闭， 由低温 空气预热器出口引两根管路直至炉膛，即将高温空 气预热器全部短路。 冷风直接进人炉膛， 提高烟气温 度防止烟气中的酸性蒸汽凝结，从而防止腐蚀进一 步加剧。具体做法如图 1 所示。 图 1 一次改造具体实施方案示意图 冶 金 动 力 ME TA I ．1 ．I Jl i GI CAL P OW ER 2 0 1 0 第 4期 总 第 1 4 0期 4 一次改造的效果 经过上述改造 ， 引风机振动消除， 烟气中 S 0 含 量回到正常状态． 锅炉出力恢复正常。 保证了全公司 蒸汽需求。另外， 启动锅炉完全燃用焦炉煤气， 节省 了大量的天然气。 仅此一项每月就可节约资金 1 9 2 ． 5 万元。 5 二次改造的提出 随着钢厂高炉的投产，大量高炉煤气被点 “ 天 灯” 释放， 既浪费能源， 又污染环境。 为进一步回收利 用高炉煤气． 做好煤气的合理分配和调度减少煤气 放散． 随着炼钢、 热轧冷轧等焦炉煤气高端用户的投 产， 为平衡焦炉煤气的用量， 根据高炉煤气的燃烧特 性特对燃气锅炉[4 】进行了第二次改造。 6 二次改造方案的确定 6 ． 1 高炉煤气的燃烧特性 1 发热值低 高炉煤气是一种低品位 的可燃废气 ，它是高炉 中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原所产生的煤气， 可燃成分主要以C O为主， 其余大多为惰性气体， 其 成分见表 2 所示。高炉煤气的发热值约为 3 1 0 0 ～ 3 6 0 0 k J ／ m 3 , 理论燃烧温度为 1 2 0 0 1 4 0 0℃ 左右。 表 2 高炉煤气成分含量 ％ 2 着火温度和浓度界限 高炉煤气的着火温度随其成分变化而有所不 同。在大气压力下． 高炉煤气的着火温度约为 5 3 0 6 5 0 o C 而高炉煤气的着火浓度界限随着温度和压 力的降低， 其范围变窄； 同时， 散热程度越大， 着火浓 度范围也会缩小。 高炉煤气在室温、 大气压下的着火 浓度界限为容积百分含量 3 5 ％一 7 0 ％， 由于其火焰温 度较低， 而且其中含有大量的惰性气体， 使火焰传播 速度减慢，因此高炉煤气的着火和稳定燃烧都比较 困难。 6 ． 2 二次改造方案 根据高炉煤气的燃烧特性， 更换已经腐蚀的低 温空气预热器和低温省煤器。提高高炉煤气与空气 的预热温度。预热后的煤气和空气， 燃烧速度加快， 火焰温度提高， 火焰的稳定性增强， 从而达到既强化 燃烧又节约燃料的目的。 7 二次改造的效果 1 最大限度地利用了现有资源。高炉煤气是钢 铁企业的重要二次能源。燃气锅炉全燃高炉煤气的 改造 ， 可减少煤气放散 ， 提高煤气综合利用率 ， 对节 能减排和提高企业经济效益有重要意义。 2 极大降低了蒸汽成本。烧焦气时启动锅炉的 单位蒸汽成本是 1 0 7 ． 3 9 元 ， 改造后 ， 烧高炉煤气启 动锅炉的单位蒸汽成本为 9 8 ． 3 2元 。启动锅炉按额 定负荷运行， 年工作时间按 7 6 8 0 h 计算， 年节约成 本为 1 0 7 ． 3 9 9 8 ． 3 2 x 3 5 t ／ h x 7 6 8 0 2 4 3 ． 8 0 1 6万元。 3 改造费用共 3 7 ．5 3 3 6 万元 ，投资回收期为 3 7 ．5 3 3 6 ／ 2 4 3 ．8 0 1 6 x 1 2 1 ．8 个月。投资省。 效益好。 【 参考文献】 【 l 】 车得福， 庄正宁． 李军等_ 锅炉原理【 M 1 ． 北京水利电力出版社． 【 2 】沙永斌．燃油锅炉省煤器低温腐蚀的原因及对策[ 1哪． 工业锅炉 ， 2 0 0 3 ， 5 ． [ 3 】薛福连． 燃气锅炉低温腐蚀的成因及处理[J 】 ． 化工腐蚀与防护， 1 9 9 7 ， 4 ． [ 4 】张建芬． 2 0 t ／ h 工业锅炉全烧高炉煤气改造及经济效益分析m． 冶 金动力， 2 0 0 0 ， 2 ． 收稿 日期 2 0 1 0 一 O 1 2 5 作者简介 陈素 1 9 8 1 一 ， 女， 工程师， 硕士， 毕业于重庆大学热能 与动力工程专业，现从事于首钢京唐钢铁联合有限责任公司热能动 力工程、 工业余热利用技术及高效传热传质设备的技术管理。 上接第4 3页 年平均直接经济效益达 1 5 9 0 万 元 。 6 结语 马钢是国内首家采用补汽凝汽式汽轮发电机组 回收利用转炉汽化饱和蒸汽并一次性成功发电并网 的冶金企业， 取得了显著的经济和社会效益， 对推进 节能减排工作具有重大现实意义，同时也为推动饱 和蒸汽发电技术在国内冶金企业的应用起到了很好 的示范作用， 具有广阔的推广应用前景。 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 0 7 作者简介 陈道海 1 9 7 2 一 ， 男， 1 9 9 3 年毕业于重庆大学， 工程师。 现 从事热能动力设备专业技术管理工作。