全燒高爐煤氣鍋爐燃燒穩(wěn)定性影響因素分析.doc

全燃高爐煤氣鍋爐燃燒穩(wěn)定性影響因素分析摘要：高爐煤氣的特性和燃燒環(huán)境對(duì)全燃高爐煤氣鍋爐的穩(wěn)定燃燒起重要作用，高爐煤氣的著火及穩(wěn)定燃燒與燃燒環(huán)境是影響全燃高爐煤氣鍋爐燃燒穩(wěn)定性的主要因素，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行有著重要影響。從高爐煤氣和燃燒環(huán)境兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)全燃高爐煤氣鍋爐燃燒穩(wěn)定性因素進(jìn)行了詳細(xì)分析。關(guān)鍵詞：全燃高爐煤氣鍋爐 ； 燃燒穩(wěn)定性；影響因素；0 前言高爐煤氣作為冶金行業(yè)的副產(chǎn)品被再次利用作為蒸汽鍋爐的動(dòng)力燃料極具意義，既可減少污染又可節(jié)約資源，減少鍋爐對(duì)動(dòng)力用煤的要求。隨著冶金行業(yè)的高爐大型化，高爐煤氣的產(chǎn)量成倍增加。純?nèi)几郀t煤氣的鍋爐已由中低壓向高壓鍋爐邁進(jìn)，并有向大型化發(fā)展的趨勢(shì)。鍋爐的安全運(yùn)行主要表現(xiàn)為燃燒的穩(wěn)定性。純?nèi)几郀t煤氣的鍋爐與燃煤鍋爐所使用的燃料不同，所以不但在鍋爐的結(jié)構(gòu)有它的特點(diǎn)而且影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的因素也有所不同。分析純?nèi)几郀t煤氣鍋爐燃燒不穩(wěn)定的原因，找出該類鍋爐燃燒不穩(wěn)定的癥結(jié)所在，對(duì)大力推廣高爐煤氣鍋爐，指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行正確操作，尋找合適的燃燒優(yōu)化方案具有重要意義。1 影響因素分析 燃燒的穩(wěn)定性直接影響鍋爐的安全性，即鍋爐是否穩(wěn)定持續(xù)的燃燒是關(guān)系燃燒安全的重要因素。鍋爐燃燒是一個(gè)復(fù)雜而多變的過程。鍋爐的燃燒穩(wěn)定性既反映了過來著火的難易程度又體現(xiàn)了著火后的燃燒狀況。合理的燃燒工況應(yīng)該是迅速著火，快速的火焰轉(zhuǎn)播，強(qiáng)力的燃燒和充分的燃盡。著火階段是整個(gè)燃燒過程的關(guān)鍵。要使燃燒在較短的時(shí)間完成，必須強(qiáng)化著火過程，即要保證著火過程能夠穩(wěn)定迅速的進(jìn)行。穩(wěn)定的著火是燃燒過程良好的開端，而充分燃燒且燃盡是實(shí)現(xiàn)鍋爐穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)燃燒所必須的。要組織良好的燃燒過程其標(biāo)志就是盡量接近完全燃燒。保證燃燒在爐膛內(nèi)完全燃燒的條件是：著火要及時(shí)穩(wěn)定；適合的燃燒速度并使燃燒完全。高爐煤氣是一種低熱值氣體燃料，其主要成分CO 、CO2、 N2 和少量的H2 、H2O等，熱值約為3000KJ/ Nm。所以純?nèi)几郀t煤氣的鍋爐在組織燃燒時(shí)采用了一些強(qiáng)化燃燒的措施如：采用雙縮腰爐膛將燃燒區(qū)單獨(dú)隔開并在燃燒器處敷設(shè)衛(wèi)燃帶，燃燒區(qū)加設(shè)蓄熱器，燃料、空氣同時(shí)預(yù)熱，雙旋流平焰燃燒器、新型鈍體隙縫式燃燒器等。對(duì)于全燃高爐煤氣鍋爐的穩(wěn)定完全燃燒主要體現(xiàn)在形成穩(wěn)定的火炬和尾部煙道CO的含量接近于0。影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的因素除與鍋爐本身結(jié)構(gòu)有關(guān)，燃料本身的因素與燃燒條件對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行 起著重要的作用。全燃高爐煤氣的鍋爐燃料由冶金行業(yè)的高爐運(yùn)行工況決定。高爐煤氣成分、壓力、熱值隨之波動(dòng)。有時(shí)高爐煤氣的供應(yīng)量也會(huì)波動(dòng)，這些對(duì)于全燃高爐煤氣的鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的影響。本文主要討論高爐煤氣本身因素和燃燒環(huán)境變化對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定性的影響。通過高爐煤氣的著火機(jī)理的研究和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況的了解，可以知道影響全燃高爐煤氣鍋爐的燃燒穩(wěn)定性的主要因素為：高爐煤氣成分變化（高爐煤氣熱值變化）；高爐煤氣壓力變化；高爐煤氣入爐初溫；助燃空氣量和空氣溫度；鍋爐負(fù)荷。 1.1 高爐煤氣成分、熱值變化 高爐煤氣時(shí)一種低熱值的氣體燃料，其主要可燃成份為CO和少量的H2，其余大部份是惰性氣體CO2、和N2，還有少量的水。當(dāng)高爐煤氣成分發(fā)生變化時(shí)熱值也隨之變化。當(dāng)高爐煤氣可燃成份減少，高爐煤氣的熱值隨之下降，同樣的燃料量所產(chǎn)生的燃料熱少了很多，爐膛溫度下降。而且高爐煤氣中隨著可燃成份的減少，不可燃成份的相對(duì)增加，要吸收大量的燃燒熱，著火熱相對(duì)增加，造成燃燒不穩(wěn)定、不完全甚至?xí)l(fā)生滅火事故。因此高爐煤氣的熱值較低時(shí)，著火相對(duì)更困難些。高爐煤氣中H2含量的增加有利于提高高爐煤氣的熱值，因?yàn)镠2是一種高熱值氣體燃料，它的含量的增加對(duì)于高爐煤氣的燃燒穩(wěn)定是有利的。高爐煤氣中的含水量增加時(shí)，將會(huì)吸收部分燃燒熱，著火熱也隨之增大，這對(duì)著火顯然是不利的。所以在高爐煤氣進(jìn)入爐膛前的應(yīng)盡量將水過濾盡。但可燃?xì)怏w的反應(yīng)都是鏈反應(yīng)，少量的水分會(huì)強(qiáng)化CO和O2的反應(yīng)。CO和O2之間的反應(yīng)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，通過試驗(yàn)已經(jīng)證明干燥的CO和空氣的混合物在7000C 不起化學(xué)反應(yīng)。而溫度7000C時(shí)也只是在容器壁上有緩慢反應(yīng)，但當(dāng)混合物種引入少量的水分或H2，就會(huì)使整個(gè)容器中的混合物產(chǎn)生反應(yīng)，在火焰中出現(xiàn)OH，O和H的活化中心。用H2 O 催化的CO燃燒反應(yīng)過程歸納起來如下：1、H2 O+CO= CO2 總之，高爐煤氣成分的變化將會(huì)在高爐煤氣的熱值上得到反映，熱值降低，鍋爐的燃燒穩(wěn)定性將會(huì)受到影響。1.2 高爐煤氣壓力高爐煤氣時(shí)一種低熱值的氣體燃料，隨著壓力的變化氣體的濃度會(huì)發(fā)生變化。在一相對(duì)密閉的容器中體積與壓力成反比，參與反應(yīng)的燃料的摩爾濃度隨相對(duì)體積減少而增加，燃燒反應(yīng)的速度與參與反應(yīng)的濃度n次冪成正比。當(dāng)高爐煤氣的壓力升高時(shí)相對(duì)來說高爐煤氣的濃度增加，而其高爐煤氣流速增加，擴(kuò)散能力加強(qiáng)，對(duì)增加燃燒反應(yīng)的速度是有利的。但實(shí)際運(yùn)行中高爐煤氣壓力的變化往往是突然性的，對(duì)燃燒的穩(wěn)定性影響很大。高爐煤氣壓力突變的時(shí)候，鍋爐的負(fù)壓變化顯著。壓力突然增加，高爐煤氣的流速變大，如若超過火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒂锌赡茉斐擅摶瓞F(xiàn)象。高爐煤氣壓力突減，高爐煤氣流速突然下降，燃燒反應(yīng)速度下降，極限情況下可能造成滅火。若高爐煤氣輸送管道中漏入空氣，高爐煤氣壓力下降很多，還可能造成回火，管道爆炸。目前一般采用在高爐煤氣進(jìn)入鍋爐前增設(shè)壓力式煤氣貯氣柜的方式來保證高爐煤氣壓力的穩(wěn)定。1.3 高爐煤氣的初溫提高高爐煤氣的初溫，減少把高爐煤氣加熱到著火溫度所需要的熱量，從而加速高爐煤氣的著火，有利于高爐煤氣的穩(wěn)定燃燒。根據(jù)相關(guān)計(jì)算，高爐煤氣入爐前的初溫每提高100C其理論燃燒溫度將增加560C，實(shí)際運(yùn)行中再全燃高爐煤氣的鍋爐的尾部煙道可加設(shè)熱管式煤氣加熱器，既提高了高爐煤氣入爐前的溫度又降低了鍋爐的排煙溫度，提高了鍋爐的效率。1.4 送風(fēng)空氣量和空氣風(fēng)溫進(jìn)入爐膛的空氣溫度的提高，可以減少空氣在爐膛的吸收熱量，也是有利于鍋爐穩(wěn)定燃燒的一項(xiàng)措施。常溫常壓下氣體的燃料著火極限的化學(xué)當(dāng)量比為50%，無論層流還是紊流火焰，氣體燃料的濃度變化在化學(xué)當(dāng)量比處或稍富一側(cè)火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，穩(wěn)定性最好，試驗(yàn)表明高爐煤氣的著火容積濃度界限為35%71%，當(dāng)過量空氣系數(shù)為0.61.0時(shí)燃燒速度最快，所以全燃高爐煤氣的鍋爐在配風(fēng)上應(yīng)采用低于過量空氣系數(shù)的方法。保證高爐煤氣完全燃燒的前提下采用低過量空氣系數(shù)不僅利于穩(wěn)定燃燒還可以用減少煙氣量，減少排煙然損失。1.5 鍋爐負(fù)荷鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化的時(shí)，爐膛的平均煙溫發(fā)生變化，燃燒區(qū)的煙溫也隨之變化，從而引起鍋爐燃燒穩(wěn)定性發(fā)生變化。鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，進(jìn)入鍋爐的燃料減少，進(jìn)入爐膛的熱量也減少，盡管爐膛的吸熱量也下降了，但兩者綜合起來后，爐膛的平均溫度仍然是下降的，燃燒區(qū)的溫度也下降。鍋爐穩(wěn)定性下降，克服外界的干擾能力下降，諸如高爐煤氣熱值、壓力波動(dòng)等。所以鍋爐負(fù)荷下降對(duì)燃燒穩(wěn)定性不利。全燃高爐煤氣鍋爐對(duì)負(fù)荷影響往往來自于燃料側(cè)，因?yàn)樗娜剂蠟楦郀t生產(chǎn)時(shí)的副產(chǎn)品，高爐運(yùn)行工況決定高爐煤氣的產(chǎn)量和品質(zhì)。當(dāng)然，還有爐膛負(fù)壓波動(dòng)、燃燒器被雜質(zhì)堵住等也會(huì)影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。2、結(jié)論（1）高爐煤氣著火和燃燒穩(wěn)定及燃燒條件對(duì)全燃高爐煤氣鍋爐的燃燒穩(wěn)定性至關(guān)重要。（2）在對(duì)高爐煤氣著火、穩(wěn)燃機(jī)理