140 t/h 干熄焦余熱鍋爐過熱器超溫原因分析及措施

袁振峰,劉 偉,王慶豐

（安陽(yáng)鋼鐵公司動(dòng)力廠，河南安陽(yáng) 455004）

1 前言

我公司煉焦車間7#、8#焦?fàn)t為2×55 孔6 m JN60-6 焦炭產(chǎn)量為110 萬(wàn)t/a，采用干法熄焦，熄焦能力為140 t/h。干法熄焦利用惰性氣體，在密閉系統(tǒng)中將紅焦熄滅，吸收紅焦顯熱熄滅紅焦的循環(huán)氣體經(jīng)過干熄焦鍋爐后產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，用于發(fā)電，可以避免相同規(guī)模的常規(guī)燃媒鍋爐對(duì)大氣的污染，并且減少了溫室氣體的排放量，改善焦化廠區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量，環(huán)境效益顯著。同時(shí)干法熄焦提高了焦炭質(zhì)量，使焦炭M40 提高3%～8%，M10 改善0.3%～0.8%；提高了塊度的均勻性；降低了焦炭的反應(yīng)性。這對(duì)降低煉鐵成本，提高生鐵產(chǎn)量極為有利。

2 干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)工藝流程

如圖1 所示，循環(huán)氣體在干熄爐1 中冷卻紅焦，吸收了紅焦顯熱的循環(huán)氣體達(dá)到920 ℃，再經(jīng)過一次除塵器2 除去粗顆粒粉焦后，通過內(nèi)襯磚墻的煙氣通道從上端水平進(jìn)入鍋爐8 入口煙道。在入口煙道出口處煙氣轉(zhuǎn)過90°向下流動(dòng)。煙氣首先將熱量傳遞給由前墻水冷壁拉稀而成的預(yù)置蒸發(fā)器，然后依次流經(jīng)由水冷壁包圍的高溫過熱器3、低溫過熱器4、光管蒸發(fā)器5 和鰭片管蒸發(fā)器6，鍋爐的水冷壁設(shè)計(jì)成為蒸發(fā)器系統(tǒng)的受熱面，吸收煙氣流程中的輻射放熱。隨后煙氣進(jìn)入下部的高壓省煤器7 和低壓蒸發(fā)器8，最后煙氣流經(jīng)低壓省煤器9，利用煙氣的剩余熱量加熱鍋爐低壓給水。最后煙氣溫度降到135℃左右，轉(zhuǎn)過90°，沿水平方向從出口煙道進(jìn)入二次除塵器11 除去細(xì)顆粒粉焦后，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)12 升壓后進(jìn)入干熄爐，繼續(xù)循環(huán)冷卻紅焦。

3 過熱器超溫現(xiàn)象

實(shí)際運(yùn)行中，鍋爐負(fù)荷：62 t/h，蒸汽壓力：8.83 MPa 時(shí),在鍋爐噴水減溫水閥門全開情況下，主蒸汽溫度滿足不了汽輪機(jī)正常進(jìn)汽溫度535-10+5℃，過熱蒸汽溫度達(dá)到552 ℃，過熱器超溫。主蒸汽溫度過高時(shí)，汽缸、汽閥、高壓軸封緊固件等易發(fā)生松弛，將導(dǎo)致設(shè)備使用壽命縮短。過熱器、主蒸汽管道、閥門、汽缸等金屬部件的機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)下降，蠕變速度加快，嚴(yán)重時(shí)過熱器發(fā)生爆管。為防止主蒸汽溫度超溫，機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中處于低負(fù)荷運(yùn)行，無(wú)法達(dá)到滿負(fù)荷。

4 過熱器超溫的原因分析

圖1 140 t/h 干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)工藝流程圖

4.1 140 t/h 干熄焦鍋爐設(shè)計(jì)的循環(huán)氣體流量198800 m3/h。而實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)氣體流量在110000～120000 m3/h。從而使通過受熱面的煙氣流速降低，減弱了對(duì)流傳熱，光管蒸發(fā)器和鰭片管蒸發(fā)器吸熱量降低，蒸汽流量降低。在鍋爐入口煙氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度920 ℃，蒸汽壓力達(dá)8.83 MPa 情況下，進(jìn)入過熱器的蒸汽量卻沒有達(dá)到設(shè)計(jì)流量67 t/h，因過熱器的總吸熱量未變，蒸汽流量的減少使工質(zhì)焓升增加，造成過熱器超溫。

4.2 干熄爐的風(fēng)料比是循環(huán)風(fēng)量與處理量的比值，這是干熄焦鍋爐入口循環(huán)氣體溫度調(diào)整的一個(gè)重要參數(shù)，它的大小直接影響到鍋爐入口循環(huán)氣體溫度的高低。在實(shí)際運(yùn)行中，干熄爐的風(fēng)料比控制不穩(wěn)定，當(dāng)風(fēng)料比過小時(shí)，鍋爐入口循環(huán)氣體溫度超過設(shè)計(jì)溫度920 ℃，使鍋爐的進(jìn)口溫度劇增，過熱器吸熱量增加，而蒸汽流量和壓力的變化滯后，過熱蒸汽的焓增提高，從而導(dǎo)致蒸汽溫度超過額定值。

4.3 在煉焦和熄焦過程中循環(huán)氣體內(nèi)不可避免含有H2、CO 等可燃成分，干熄焦一般采用導(dǎo)入空氣燃燒的方法控制循環(huán)氣體中的可燃成分，當(dāng)循環(huán)氣體中H2、CO 等可燃成分的質(zhì)量濃度升高時(shí)，通過從環(huán)形煙道處導(dǎo)入適量的空氣，使可燃成分燃燒，以降低其含量。由于操作不當(dāng)，當(dāng)導(dǎo)入空氣量過多，造成鍋爐入口溫度急劇上升，從而造成過熱器超溫。

4.4 如圖2 所示，噴管式噴水減溫器外殼是一個(gè)聯(lián)箱，中間用隔板將聯(lián)箱分隔成兩段，前段接蒸汽引入管，后端接蒸汽引出管。前段聯(lián)箱中裝有一個(gè)文丘里縮放噴嘴，噴嘴的喉部沿四周方向均勻地開有許多φ3mm 的噴水孔，蒸汽引入聯(lián)箱后流至端部進(jìn)入噴管，在噴管喉部與噴入的水接觸混合，利用高速汽流將水霧化成霧狀微細(xì)水滴后加熱蒸發(fā)，與蒸汽混合在一起，從而降低過熱蒸汽的溫度。因新安裝的鍋爐的管道或聯(lián)箱中不可避免存在大量焊渣、鐵銹等雜物，造成φ3mm 的噴水孔部分堵死，使減溫水流量達(dá)不到額定流量，噴水霧化質(zhì)量差，造成過熱器超溫。

圖2 噴管式噴水減溫器

5 技術(shù)改進(jìn)措施及效果

5.1 通過干熄爐內(nèi)焦炭料位進(jìn)行強(qiáng)制校正，使干熄爐內(nèi)焦炭的料位控制在校正料位（γ 射線料位）與上限料位之間，并保證裝焦與排焦配合恰當(dāng)，逐漸提高循環(huán)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以提高循環(huán)氣體流量，使循環(huán)氣體流量逐漸達(dá)到198800 m3/h，從而增強(qiáng)對(duì)流換熱，保證蒸汽流量。

5.2 增大風(fēng)料比，即在排焦量不變的情況下，適當(dāng)增加循環(huán)風(fēng)量，其調(diào)節(jié)時(shí)幅度不要太大，以2000～3000 m3/h 為宜；或在循環(huán)風(fēng)量一定的情況下，適當(dāng)減少排焦量，排焦量減少時(shí)要緩慢，每次應(yīng)控制在10 t/h 以內(nèi)，盡量保持排焦量穩(wěn)定。

5.3 干熄爐裝紅焦時(shí)，以鍋爐入口溫度為主管理溫度，循環(huán)氣體的增減與鍋爐入口溫度的上升和下降相對(duì)應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)鍋爐入口溫度下降到比前一次入口溫度波動(dòng)下限溫度高20～25 ℃時(shí)，可再一次裝入紅焦。在裝入的紅焦將斜道蓋住后，可開始排焦作業(yè)，排焦量控制在最小，隨著料位上升可適當(dāng)增加排焦量。從而保證鍋爐入口溫度穩(wěn)定。

5.4 當(dāng)鍋爐入口溫度上升過高時(shí)，通過調(diào)整圖1 中循環(huán)風(fēng)機(jī)出口旁通流量管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，直接將循環(huán)風(fēng)機(jī)出口的低溫循環(huán)氣體導(dǎo)入干熄爐出口側(cè)的環(huán)形煙道，以抑制鍋爐入口溫度的上升趨勢(shì)。

5.5 在鍋爐點(diǎn)火升壓過程中，在蒸汽壓力達(dá)到3.0～4.0 MPa,關(guān)閉減溫水，將減溫水系統(tǒng)的疏水打開，使減溫器內(nèi)的蒸汽通過噴嘴喉部對(duì)φ3mm 噴水孔進(jìn)行反沖洗，沖洗的蒸汽通過疏水管道排入疏水箱，從而保證減溫水流量達(dá)到額定流量，提高噴水霧化質(zhì)量。

5.6 通過以上技術(shù)改進(jìn)，鍋爐運(yùn)行后，過熱蒸汽溫度大幅度下降。表1 可知，鍋爐在同樣入口煙氣溫度和蒸汽壓力的情況下，技術(shù)改進(jìn)后，循環(huán)氣體的流量達(dá)到了設(shè)計(jì)流量198800 m3/h，蒸汽達(dá)到設(shè)計(jì)流量67 t/h,減溫水流量由原10 t/h 減少至5 t/h，蒸汽溫度得到有效控制在530 ℃左右。

表1 技術(shù)改進(jìn)前、后鍋爐參數(shù)比較表

6 結(jié)束語(yǔ)

干熄焦鍋爐正常生產(chǎn)中，過熱蒸汽溫度的變化都有一定的規(guī)律，其控制范圍必須符合干熄焦工藝的設(shè)計(jì)要求。對(duì)某一個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)，可能會(huì)影響其他參數(shù)的波動(dòng)，一般情況下從某一參數(shù)出現(xiàn)非正常的變化，可以預(yù)測(cè)干熄焦系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的變化。

因此加強(qiáng)對(duì)循環(huán)氣體流量及鍋爐入口煙溫監(jiān)控和管理非常重要。

[1]潘立慧.魏松波.干熄焦技術(shù)[M],北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M],北京：中國(guó)電力出版社，2007.