锅炉掺烧焦炉煤气知识讲课.doc

55J-SM2（改） 焦炉煤气系统说明书 第 8 页 共 5页
锅炉掺烧焦炉煤气讲座
第一部分：焦炉煤气知识
焦炉煤气 定义：
煤炭炼焦过程中产生的煤热解气态产物。主要含有烃类、氢等可燃物。
一、焦炉煤气的产生
焦炉煤气，又称焦炉气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。
　　焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17~19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。
　　焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。
二、焦炉煤气有哪些特点？
　　焦炉煤气的特点：
　　1、焦炉煤气发热值高16720—18810KJ/m³，可燃成分较高（约90%左右）；
　　2、焦炉煤气是无色有臭味的气体；
　　3、焦炉煤气因含有CO和少量的H2S而有毒；
　　4、焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短；
　　5、焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，给调火工作带来困难；
　　6、着火温度为600~650 ℃。
7、焦炉煤气含有H2（55~60%），CH4（23~27%），CO（5~8%），CO2（1.5~3.0%），N2（3~7%），O2（<0.5%），cmhn(2~4%);密度为0.45~0.50 Kg/Nm3。
三、我公司使用焦炉煤气的参数：
燃气种类：焦炉煤气
煤气成分：
H2：58%；
CH4：26%；
CO：6.2%；
N2：4.5%；
CO2：2.2%；
C2H4：2.5%；
O2：0.6%；
杂质（g/m3）：
NH4：6；
H2S：6；
HCN：1.5；
B.T.X：36；
焦油：0.05；
煤气温度：常温
煤气流量（单台炉最大）： ~22500 Nm3/h
燃烧器数量： 4台／炉
单台燃烧器出力： ~5625Nm3/h
炉膛背压： 2~3Kpa
燃气压力： ≥20Kpa（燃烧器前）
燃气热值： ~17MJ/Nm3
二次风压力： 2.5~5.0Kpa
仪表用压缩空气 ： 0.4~0.7Mpa

第二部分：锅炉掺烧焦炉煤气的设备
一、 系统布置方式（见系统图）
二、 系统主要设备清单：
序号
名 称
型号
单位
数量
1
就地控制柜（一控四,含DCS接口）
DHK-II
台
1
2
焦炉煤气燃烧器本体
JRSQ-5625
台
4
3
燃烧器金属软管
JR300×1000
支
4
4
气动快关碟阀(防爆)
JQDF-16-500,DN500;PN1.6
台
2
5
气动调节阀(防爆)
JQDF-16-300,DN300;PN1.6
台
4
6
手动闸阀
Z41H-16;DN500
台
2
7
手动闸阀
Z41H-16;DN300
台
4
8
手动闸阀
Z41H-16;DN100
台
8
9
手动截止阀
J41H-16;DN25
台
4
10
阻火器
DN300;PN1.6
台
4
11
压力表组
0-40KPa
套
4
12
温度表组
0-500℃
套
5
13
压力开关
设定值40KPa
套
1
14
燃烧风通风阀
DN300,PN1.6
台
4
15
锅炉设备
让管
套
1
16
燃烧器罩壳

三、燃烧设备说明
1. 燃气燃烧器本体
燃气燃烧器本体具有以下特点:
l 喷头采用耐热不锈钢材质,使用寿命长；
l 采用比例调节燃烧器，燃烧器的操作弹性大；
l 燃烧器烧咀采用耐热不锈钢材质，大大延长了燃烧器使用寿命；
l 喷嘴双旋流结构，因而很好地解决了喷嘴堵塞、结焦问题；
l 火焰刚性强，火焰喷射速度高；
l 燃烧风采用旋流式,是燃气混合均匀,燃烧充分；
l 燃烧充分不冒黑烟，燃烧产物中污染物少，低于国家环保局规定的各项指标；
l 安装方便：安装时将燃烧器通过连接法兰与炉壁罩壳对接即可；
燃料类型
焦炉煤气
耗气量
2000～6700NM3/h可调
额定耗气量
5625 NM3/h
调节范围
35%～120%
火焰长度
2～4m
火焰直径
1.5m
额定燃气压力
20KPa
燃烧风风压
6-10KPa
燃烧头压力损失
1000Pa
燃尽率
99.9%
设计计算标准
73年热力计算标准,燃气工程技术手册
第三部分：锅炉掺烧焦炉煤气的优缺点，如何优化
一、锅炉掺烧煤气可行性
1. 通过对锅炉进行改造，使锅炉能够大比例的掺烧焦炉煤气，同时保证增加的焦炉煤气燃烧器能够适应循环流化床锅炉的特点，在保证额定负荷的情况下，能安全稳定的燃烧焦炉煤气，并节省燃煤。
2. 每台锅炉床上设置4套焦炉煤气掺烧燃烧器，布置在锅炉左右侧墙，每侧两只。为了保证膨胀顺畅焦炉煤气燃烧器与焦炉煤气管道采用金属软管连接。将二次风管道引出一路接到燃烧器上进行混合后喷入炉膛燃烧，同时冷却燃烧器。焦炉煤气燃烧器喷嘴采用耐热的不锈钢制作，保证使用和使用安全性。焦炉煤气燃烧器设有观火孔，以便观察火焰状况。
3. 焦炉煤气燃烧器运行时，二次风即对焦炉煤气具有助燃作业，又对喷口具有冷却作用。焦炉煤气燃烧器不运行时，二次风具有防爆密封作用。由于焦炉煤气燃烧器没有设计独立的点火和火焰监测装置，焦炉煤气燃烧器必须在锅炉燃煤达到一定负荷后才允许投入。焦炉煤气燃烧器投运数量应根据锅炉负荷变化逐渐增加。
二、必要性
1. 通过焦炉煤气的掺烧可以进一步做实公司综合利用工作，实现龙固园区资源的综合利用和循环利用，拓宽企业的生存空间和生存质量。
2. 通过掺烧焦炉煤气可以降低对龙固矿煤炭的依存关系，拓宽燃料供应渠道，增加煤炭采购议价能力，降低煤炭采购成本。
3. 由于焦炉煤气含硫量极低，可以减少污染物的排放，实施清洁生产。
三、锅炉掺烧煤气后的运行特点分析：
（一）掺烧焦炉煤气可能获得的收益：
1. 锅炉燃用焦炉煤气属于低品位能源的循环利用和综合利用，属于国家政策鼓励的项目，有利于解决公司生存问题，同时便于争取政策扶持。
2. 焦炉煤气低位发热量和单位热值价格与龙固矿供应的煤炭相当，有利于改善公司燃料供应结构，增加公司燃料议价能力，便于平衡煤价，降低燃料成本。
3. 焦炉煤气成分中90%为可燃气体，容易燃烧。锅炉掺烧煤气后，锅炉燃烧效率可以进一步提高。
4. 灰渣量降低，灰、渣物理热损失降低。
5. 灰渣输送设备损耗降低，节约检修费用。
6. 锅炉排渣量减少，炉渣在炉内停留时间增加，降低炉渣含碳量。
7. 锅炉燃用煤气后，系统上煤量减少，降低上煤、碎煤耗电量，节约厂用电。同时降低上煤碎煤系统设备维护时间和费用。
8. 焦炉煤气含硫量低，降低尾部受热面低温腐蚀程度。
9. 通过在二次风支管内设置焦炉煤气燃烧器，可以减少二次风支管通流面积，提高出口二次风初速度，增强二次风穿透能力，可以有效降低飞灰含碳量。
（二）掺烧焦炉煤气可能存在的问题：
1. 由于焦炉煤气的主要成份为氢气、甲烷、乙烷，焦炉煤气燃烧后，将生成大量的水蒸气，导致烟气水蒸气份额增加，造成尾部烟道受热面（主要是下一次风空气预热 器和二次风空气预热器下部）低温腐蚀情况加剧。
2. 烟气水蒸气份额增加后，灰尘粘度增大，锅炉受热面的积灰可能性增大。
3. 锅炉大量掺烧焦炉煤气后，由于炉内循环灰料浓度降低，一方面影响锅炉水汽系统吸热份额，造成水系统吸热降低，汽系统吸热增加，造成主蒸汽温度超温；另一方面可能对系统物料循环有影响，导致循环倍率降低，造成床温升高。
四、锅炉掺烧煤气后出现问题的解决方案
1. 针对空气预热器低温腐蚀问题：龙固公司通过咨询和考察，决定对空气预热器进行改造。改造方案为：对下一次风空预热器全部和二次风空预器下部的管道材质进行调整，用耐腐蚀的不锈钢（304）和烤镫钢组合管代替原来的普通钢管。
2. 针对受热面积灰加剧现象：龙固公司拟对锅炉吹灰器进行改造，改造方案采用燃气激波吹灰器代替原有老式声波吹灰器，为了加深焦炉煤气的利用程度，我公司正在与激波吹灰器厂家沟通使用焦炉煤气替代燃气的可行性。
3. 针对炉内循环灰料浓度降低，导致床温升高问题：龙固公司拟对锅炉分离器中心筒进行改造，以提高分离器工作效率，增加循环灰料浓度，减轻和消除锅炉掺烧煤气对床温的影响。我公司#2炉中心筒已经进行改造且效果明显。
4. 针对炉内循环灰料浓度降低，导致主蒸汽温度升高问题：目前锅炉运行时主蒸汽温度本来就比设计值偏低10度左右，炉内循环灰料浓度降低导致主蒸汽温度升高正好可以解决这个问题。同时龙固公司锅炉蒸汽系统设计有两级利用高加出水的喷水减温器，能够有效控制主蒸汽温度，且不会降低热效率。
综合上述分析，说明锅炉掺烧煤气是可行的，且能够做大扬长避短。

第四部分：焦炉煤气的掺烧和退出
总则：锅炉掺烧煤气系统投入使用条件：锅炉炉膛正常燃烧，二次风投入运行，二次风压力高于1.5Kpa，炉膛中部温度在锅高于700℃。系统退出要求：锅炉停运前必须提前将煤气系统退出运行方可进行停炉操作。
一、煤气系统投入：
1、系统投入具备条件：
1)首先在启动燃烧器前先确认所有设备均正常工作（可以做启动试验），
2)锅炉掺烧煤气系统投入使用条件：锅炉炉膛正常燃烧，二次风投入运行，二次风压力高于1.5Kpa，炉膛中部温度在锅高于700℃。
2煤气系统投入操作：
1）投运前吹扫:先打开蒸汽吹扫手动阀门（主管路阀门、疏水阀均保持关闭状态，其他所有阀门打开），放散吹扫管路10分钟左右，然后关闭所有吹扫放散阀门。
2）燃烧器投入：先开启燃烧器二次风手动门，投入二次风。其次打开焦炉煤气管路所有手动阀门，确定主管焦炉煤气压力及温度是否正常，正常情况下打开主管气动快关蝶阀，调整煤气调节阀，将焦炉煤气投入锅炉炉膛，可通过观火孔查看焦炉煤气燃烧情况。投入时燃烧器对称投入，防止产生热偏差。
3）调节负荷操作：根据锅炉负荷调整需要，加负荷时先现增加二次风，再增加煤气量，控制过热器氧量在3—5%。降低负荷时先减少煤气量，待氧量升高后再调整二次风。
2、燃烧器停止运行：
1）降低煤气系统出力，将煤气调节阀逐步降低到10%。
2）关闭煤气母管气动阀及母管手动阀,
2）打开吹扫阀吹扫管路10分钟，
3）关闭吹扫阀，
4）关闭煤气调节阀
5）关闭燃烧器前手动闸阀

² 灭火保护功能实现:当燃烧器正常投入使用后,锅炉保护初步定值如下：
² MFT动作时，快关阀动作快速切断焦炉煤气；
² 焦炉煤气压力低时要快速切断焦炉煤气； （建议低于15Kpa）
² 床温低时要快速切断焦炉煤气； （建议低于700℃）
² 二次风压低时要快速切断焦炉煤气； （低于1.5Kpa）
² 二次风口处炉膛压力高时要快速切断焦炉煤气。 （高于2500Pa）
2、焦炉煤气快关阀要考虑以下闭锁：
² 二次风压力高于一定值后方可打开； （高于1.5 Kpa）
² 炉膛温度高于一定值时方可打开； （高于700℃）
焦炉煤气压力高于一定值时方可打开。 （高于15 Kpa）