CN101776280B - 一种燃气锅炉用三气混烧调量方法 - Google Patents

Abstract

一种燃气锅炉用三气混烧调量方法，属于水管燃气锅炉技术领域。应用的烧嘴的燃烧器为旋流式结构，空气和燃料流经导向旋流叶片喷出，卷吸高温烟气后被点燃并稳定燃烧，燃烧器分四层，最外层热空气，第二层低热值燃气，第三层中等热值燃气，最后为高热值燃气及自动点火装置；燃气使用量随烧嘴半径增大而递增，通过燃料质量及供应量的变化做出额定调整，当某一燃料质量或供应量发生变化，相应地对其余的两种燃料做出入炉量的调整，核定指标为发生蒸汽质量、炉膛温度、排烟温度、烟气氧含量负荷锅炉标准参数。优点在于，克服了低热值燃气应用面窄，高热值燃气供应量不足，同时达到节约能源，减少大气污染物排放量的问题。

Description

一种燃气锅炉用三气混烧调量方法

技术领域

本发明属于水管燃气锅炉技术领域，特别是提供了一种燃气锅炉用三气混烧调量方法，适用于水管燃气锅炉的运行。基于冶金企业附属产品煤气的使用，也可推广至其它有多气源条件的水管燃气锅炉使用。

背景技术

目前锅炉水管燃气锅炉为单一燃气或两种燃料气体混合燃烧的锅炉，用于蒸汽发生或热水供应。这种采用单一燃气或两种燃料气体混烧的锅炉其优点是司炉工易操作，设备数量相对较少。众所周知每台锅炉都有安全生产最低蒸汽发生量，而该种单一或两种燃气燃烧锅炉的缺点是当燃料短缺或质量较差时，可调控程度低，会发生因燃料短缺停炉或因燃料质量差引发锅炉灭火等安全事故的情况。锅炉的安全运行是顺利生产的前提，锅炉的安全已纳入国家特种设备管理。河北某宽厚板钢铁企业为中温中压锅炉，所产中压蒸汽供应联合钢铁企业的各项应用，设计工况为100％负荷的高炉煤气，可掺烧40％负荷的转炉煤气，也可掺烧15％负荷的天然气，点火稳燃采用天然气。但是铁钢轧全线投产后，该企业高炉煤气总量不足，高炉煤气无法平衡，而煤气的回收有一定的不确定因素，燃料天然气又采用完全外购的方式，天然气源的供应因气候、路况及地区供应情况而存在相当的不确定性，同时因天然气是高密度高热值燃气，燃烧时和助燃空气需要较长时间的混合才能达到完全燃烧状态，存在因不完全燃烧而造成的燃料浪费情况，高炉煤气又因品质低达到引燃温度同样一定时间。以上情况对于锅炉的经济顺稳运行存在隐患，因此需要新的运行方式和技术方法来解决此问题。经过调研考查应用于该中温中压燃气锅炉的三气(高炉煤气、转炉煤气、天然气)混烧技术应运而生，经投产验证，达到顺稳经济运行。解决了单一或两种燃料气体混合燃烧情况运行下的安全隐患，同时由于高、低热值燃料在炉膛的有效混合，缩短了低品质高炉煤气的引燃时间及高密度天然气和助燃空气的混合时间，提高了经济性，充分满足了企业的生产需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气锅炉用三气混烧调量方法，运用于燃气锅炉的三种不同气体的混合燃烧技术，特别是对于有多种气源且供应不稳的生产环境，克服了低热值燃气应用面窄，高热值燃气供应量不足的，同时达到节约能源，减少大气污染物排放量的问题。

本发明所应用的烧嘴特点：燃烧器为旋流式结构，空气和燃料流经导向旋流叶片喷出，卷吸高温烟气后被点燃并稳定燃烧，燃烧器分四层，最外层热空气，第二层低热值燃气，第三层中等热值燃气，最后为高热值燃气及自动点火装置。燃气使用量随烧嘴半径增大而递增。

本发明目的在于安全，核定指标为发生蒸汽质量、炉膛温度、排烟温度、烟气氧含量负荷锅炉标准参数。技术的关键是通过燃料质量及供应量的变化做出额定调整，当某一燃料质量或供应量发生变化，相应地对其余的两种燃料做出入炉量的调整，维持炉膛基础温度不变(因锅炉差异而不同)，从而解决因燃料质量波动引起的热值不稳问题，且因燃料分别进入炉膛，不存在提前混合时保证最低温度的问题。以下为本发明的核心技术，热值变动时，其余气体的调整定量。

表1燃料波动调整表

序号	主要原因	目标指标
			1	中、低热值燃料供应不稳定，有波动	低热值燃气用量在燃料总量中份额85％～90％，中热值燃气10.2％～15％，高热值燃料用量控制在0～0.15％；蒸汽产量为锅炉安全产汽量内，蒸汽温度、压力与额定范围内，炉膛温度750℃～2000℃；送风压力1.6至1.8kpa(可视使用锅炉的具体情况而定，保持炉膛负压—100Pa～—20Pa)；排烟温度120～159℃；烟气含氧量3％～4％。
2	低热值燃气质量不佳而中热值燃料供应中断	低热值燃气用量90％～99％；天然气用量≤1％；蒸汽产量为锅炉安全产汽量内；蒸汽温度、压力与额定范围内；炉膛温度735℃～2000℃；送风压力1.8～2.0kpa(可视使用锅炉的具体情况而定，保持炉膛负压-100Pa～-20Pa)；排烟温度120～159℃；烟气含氧量3％～4％。

以上定量调整过程都是通过燃气入炉流量控制阀(通常为蝶阀)的开度来完成。调整步骤及要点：

1.点火操作：

1)打开炉膛底部炉门，启动吸风机，保持炉膛负压58～98帕(6～10mn水柱)通风20～25分钟，关闭炉膛底部炉门，启动吹风机，吹扫热风管9～12分钟，停吹风机并关闭燃烧器热风翻板。

2)将点火枪(自动点火器)插入高热值燃气燃烧嘴处，缓慢开启入炉蝶阀将高热值燃气点燃，严禁先开高热值燃气后点火。

3)燃烧正常后点燃对面或对角的另一个高热值燃气燃烧器，一一点燃至将需要投入的燃烧嘴全部点燃。

4)高热值燃气嘴均燃烧正常后，根据升压、升温、升负荷的需要逐个投入中热值燃气燃烧嘴；

5)待中热值燃气燃烧稳定后，炉膛温度达到390～410℃时，根据升压、升温、升负荷的需要逐个对角投入低热值燃气燃烧嘴，投中、低热值燃气燃烧嘴时应先投高热值灭火保护嘴，燃烧正常后再投中、低热值燃气，并控制燃烧稳定。

注意点不着火或点火后又熄灭，必须做到：

关闭所有燃气入炉阀，将点火枪抽出

加大炉膛负压至60～100帕，通风5～8分钟再按顺序重新点火。

点不着或点着后又熄灭，应认真分析原因，方可逐个试点火，严禁违章进行点火操作；点火时身体侧向一边，不能面向炉膛和点火孔。

本发明所应用的烧嘴特点：燃烧器为旋流式结构，空气和燃料流经导向旋流叶片喷出，卷吸高温烟气后被点燃并稳定燃烧，燃烧器分四层，最外层热空气，第二层低热值燃气，第三层中等热值燃气，最后为高热值燃气及自动点火装置。燃气使用量随烧嘴半径增大而递增。

2.燃烧调整：

1)监视燃气压力：

低热值燃气压力6000帕～1兆帕

高热值燃气压力5000帕～1兆帕

中热值燃气压力3000帕～1兆帕

2)本着“先气后风”的调整原则，增减燃气流量、加减引风量，

3)待中、低煤气燃烧至火焰连续，外焰呈蓝色后，将高热值燃气流量调至最小(0，1％]，整个过程保证锅炉炉膛温度735℃～2000℃，排烟温度120℃～180℃(炉膛温度及排烟温度应以每台锅炉的具体额定为准)。

4)中热值燃料控制在0～15％以内，使燃烧均匀，以炉膛温度和蒸汽质量达标为基准。

5)过程中应注意保持炉内温度均匀变化，承压部件受热均匀，膨胀指示器的差值不超过10mm。

6)因局部受热不均匀，膨胀指示器的差值超过10mm出现影响膨胀时，对比四个联箱膨胀指示器显示值，给显示值最小的联箱进行放水，使其受热均匀，但必须使水位稳定正常；

7)低负荷运行或中、低燃料供应不正常及燃烧不稳定时，不停高热值燃料。

3.停炉操作

1)停炉过程中应控制0.13～0.18MPa/min的速度降低锅炉负荷，随负荷的降低，逐渐减少燃气进气量和供风量，直到停止燃气供应，停气时先停低热值燃气燃烧器，再停中热值燃气燃烧器，后停高热值燃气燃烧器。

2)在降负荷停炉过程中，密切监视水位计，保持水位正常并要有专人监视，负荷降到50％时，改自动调节为手动调节。

3)负荷降到零，停止燃烧，熄灭炉膛火焰，关闭热风门，打开省煤器再循环门后停止上水。

发明的效果：

表2技术实施燃气使用对照表

通过燃烧方式的调整，使高、转炉煤气得到了充分地利用，在减少放散的同时，大大减少了天然气的投入量，以年300天工作日计算，实施前后，年天然气的总消耗量节约828kNm3，折合人民币约207万元，减少转炉煤气放散量37296km³，实现了真正意义上的“节能减排”。

具体实施方式

根据实际运用需要，以试验的方式进行研讨：

试验1：针对转炉煤气供应中断和高炉煤气质量不佳以及蒸汽参数频繁波动问题进行拟定方案试验

表3试验1控制参数预计值与实际值对照表

试验2：针对高气、转气供应不稳定有波动以及蒸汽参数频繁波动的问题进行拟定方案试验，试验结果如下：

表4试验二控制参数预计值与实际值对照表

通过上述试验并结合实际情况燃气入炉量及参数调整技术参数，

表5燃气入炉量及调增参数表

序号	主要原因	目标指标
			1	高气、转气供应不稳定，有波动	转气用量0.4至0.6万m3/h；高气用量1～3.5万m3/h；天然气用量控制在0至60NM3/H；蒸汽产量65t/h左右；蒸汽温度430±5℃；蒸汽压力3.15至3.35Mpa；炉膛温度750℃以上；送风压力1.6至1.8kpa；排烟温度≤159℃；烟气含氧量3％～4％：
2	高气质量不佳而转气供应中断	高炉煤气用量≤8万m3/h；天然气用量0至60m3/h；蒸汽产量65t/h左右；蒸汽温度425±5℃；蒸汽压力3.10～3.30Mpa；炉膛温度735℃以上；送风压力1.8～2.0kpa；排烟温度≤159℃；烟气含氧量3％～4％；

Claims (2)

1.一种燃气锅炉用三气混烧调量方法，其特征在于，应用的烧嘴的燃烧器为旋流式结构，空气和燃料流经导向旋流叶片喷出，卷吸高温烟气后被点燃并稳定燃烧，燃烧器分四层，最外层热空气，第二层低热值燃气，第三层中等热值燃气，最后为高热值燃气及自动点火装置；燃气使用量随烧嘴半径增大而递增，通过燃料质量及供应量的变化做出额定调整，当某一燃料质量或供应量发生变化，相应地对其余的两种燃料做出入炉量的调整，核定指标为发生蒸汽质量、炉膛温度、排烟温度、烟气氧含量负荷锅炉标准参数，控制参数如下：

当中、低热值燃料供应不稳定，有波动时，控制的参数为：低热值燃气用量在燃料总量中份额85％～90％，中热值燃气10.2％～15％，高热值燃料用量控制在0～0.15％，低热值燃气、中热值燃气、高热值燃料用量总和为100％；蒸汽产量为锅炉安全产汽量内，蒸汽温度、压力于额定范围内，炉膛温度750℃～2000℃；送风压力1.6至1.8kpa保持炉膛负压-100Pa～-20Pa；排烟温度120～159℃；烟气含氧量3％～4％；

当低热值燃气质量不佳而中热值燃料供应中断时，控制的参数为：低热值燃气用量90％～99％；天然气用量≤1％；蒸汽产量为锅炉安全产汽量内；蒸汽温度、压力于额定范围内；炉膛温度735℃～2000℃；送风压力1.8～2.0kpa，保持炉膛负压-100Pa～-20Pa；排烟温度120～159℃；烟气含氧量3％～4％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制参数的调整步骤为：

(1)点火操作：

1)打开炉膛底部炉门，启动吸风机，保持炉膛负压58～98帕，通风20～25分钟，关闭炉膛底部炉门，启动吹风机，吹扫热风管9～12分钟，停吹风机并关闭燃烧器热风翻板；

2)将点火枪插入高热值燃气燃烧嘴处，缓慢开启入炉蝶阀将高热值燃气点燃；

3)燃烧正常后点燃对面或对角的另一个高热值燃气燃烧器，一一点燃至将需要投入的燃烧嘴全部点燃；

4)高热值燃气嘴均燃烧正常后，根据升压、升温、升负荷的需要逐个投入中热值燃气燃烧嘴；

5)待中热值燃气燃烧稳定后，炉膛温度达到390～410℃时，根据升压、升温、升负荷的需要逐个对角投入低热值燃气燃烧嘴，投中、低热值燃气燃烧嘴时应先投高热值灭火保护嘴，燃烧正常后再投中、低热值燃气，并控制燃烧稳定；

(2)燃烧调整：

1)监视燃气压力：低热值燃气压力6000帕～1兆帕，高热值燃气压力5000帕～1 兆帕，中热值燃气压力3000帕～1兆帕；

2)本着“先气后风”的调整原则，增减燃气流量、加减引风量；

3)待中、低煤气燃烧至火焰连续，外焰呈蓝色后，将高热值燃气流量调至(0，1％]，整个过程保证锅炉炉膛温度735℃～2000℃，排烟温度120℃～180℃；

4)中热值燃料控制在0～15％以内，使燃烧均匀，以炉膛温度和蒸汽质量达标为基准；

5)过程中应注意保持炉内温度均匀变化，承压部件受热均匀，膨胀指示器的差值不超过10mm；

6)因局部受热不均匀，膨胀指示器的差值超过10mm出现影响膨胀时，对比四个联箱膨胀指示器显示值，给显示值最小的联箱进行放水，使其受热均匀，但必须使水位稳定正常；

7)低负荷运行或中、低燃料供应不正常及燃烧不稳定时，不停高热值燃料；

(3)停炉操作：

1)停炉过程中应控制0.13～0.18MPa/min的速度降低锅炉负荷，随负荷的降低，逐渐减少燃气进气量和供风量，直到停止燃气供应，停气时先停低热值燃气燃烧器，再停中热值燃气燃烧器，后停高热值燃气燃烧器；

2)在降负荷停炉过程中，密切监视水位计，保持水位正常并要有专人监视，负荷降到50％时，改自动调节为手动调节；

3)负荷降到零，停止燃烧，熄灭炉膛火焰，关闭热风门，打开省煤器再循环门后停止上水。