[發明專利]全燒高爐煤氣鍋爐過熱器防超溫校驗方法

有效

• 申請號: 201410115714.7
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN104949102B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 劉婕;樂江平;李曉偉;卞祖亮;張文成
• 申請（專利權）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: F22G5/00
• 分類號: F22G5/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司32206
• 代理人: 顧進

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技術領域：

本發明涉及一種鍋爐運行過程中過熱器動態特性的校核方法，尤其涉及一種全燒高爐煤氣鍋爐過熱器防超溫校驗方法，屬于鍋爐安全技術領域。

背景技術：

鍋爐是一種生產蒸汽的換熱設備。它通過燃料的燃燒釋放出化學能，并通過受熱面傳熱，將能量傳遞給給水，使水變成蒸汽，蒸汽可供給工業生產所需的熱能，也可通過蒸汽動力機械轉換為機械能，機械能可轉換成電能等。高溫高壓自然循環汽包鍋爐，其過熱器的作用是在一定的壓力下，經過過熱器受熱面金屬與高溫煙氣進行輻射、對流和導熱換熱，將從汽包引出的飽和蒸汽加熱成要求溫度壓力的過熱蒸汽。過熱器受熱面蛇形管等都是由能夠滿足工作溫度和壓力下的金屬材料制成，受熱面蛇形管道內通流的工質（蒸汽）與管外側流動的高溫煙氣進行熱交換。鍋爐是壓力容器，從安全使用角度，防止過熱器受熱面的超溫超壓問題是非常重要的、也是電力系統技術監督重點內容。

隨著國家節能、環保工作不斷推進，冶金行業中的燃煤鍋爐面臨煤改氣的轉型，同時近年來冶金行業建設的鍋爐以燃燒高爐煤氣為多，在使用中新建和改進的全燒高爐鍋爐中，有些鍋爐過熱器受熱面容易發生超溫的問題，特別是在鍋爐拉升負荷或在高負荷鍋爐負荷波動情況下，鍋爐受熱面容易超溫的問題，為此，進行了高溫高壓全燒高爐煤氣鍋爐過熱器運行狀況的研究分析，并經過多臺全燒高爐煤氣鍋爐建設和改進試驗，提出了全燒高爐煤氣鍋爐過熱器防超溫校驗方法。

????全燒高爐煤氣鍋爐與煤粉鍋爐有較大的不同，主要原因高爐煤氣燃燒產物與鍋爐過熱器熱交換的有幾方面的特性：高爐煤氣主要成分：CO、C02、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量約占25％左右，C02、N2的含量分別占15％、55％，熱值僅為3500kJ／m3左右。高爐煤氣的成分和熱值與高爐所用的燃料、所煉生鐵的品種及冶煉工藝有關，現代的煉鐵生產普遍采用大容積、高風溫、高冶煉強度、高噴煤粉量的生產工藝，采用這些先進的生產工藝提高了勞動生產率并降低能耗，但所產的高爐煤氣可燃物更少、熱值更低。據計算，同樣負荷下，燃燒高爐煤氣的煙氣量是煤粉1.3倍、是焦爐煤氣1.4倍。

全燒高爐煤氣鍋爐的過熱器受熱面在高溫煙氣和大量煙氣高流速的雙重作用下，煙氣側的對流放熱系數增大，增加了受熱面熱交換，過熱器內蒸汽吸熱量的增加溫度提高，必將引起過熱蒸汽超溫，需要通過適當減少過熱器的面積來保證鍋爐過熱器的運行安全，但是如何合理的布置全燒高爐煤氣鍋爐過熱器需要試驗和研究。

試驗條件：

1）高溫高壓鍋爐參數（負荷220t/h?出口壓力9.8MPa?出口溫度540℃），燃料100%高爐煤氣，高煤熱值3344kJ／m³；

????2）高溫高壓鍋爐過熱器常規布置形式（按照煙氣的流向，屏式過熱器布置在爐膛里位置（后墻水冷壁管束前）以吸收高溫煙氣輻射熱為主，高溫過熱器分熱段、冷段布置在爐膛出口水平煙道與高溫煙氣進行對流換熱，低溫過熱器布置在高溫過熱器后，爐膛出口水平煙道與高溫煙氣進行對流換熱。減溫水分左右各兩級：一級屏式過熱器進口、二級高溫過熱器冷熱段受熱面之間）

????3）鍋爐過熱器通過現有熱力計算和壁溫設計校核，能滿足額定工況蒸汽參數的需要。

????4）?部件吸熱比參數：（熱力計算中部件工質的吸熱量÷熱力計算燃料燃燒放出總熱量）×100%。

????試驗結果：

1）現有的熱力計算和壁溫校核方法，對屏式過熱器的設計基本與實際接近：主要原因，高爐煤氣熱值低，爐膛溫度相對穩定，受熱面之間空間大，速度對受熱面的影響小，以現有熱力計算和壁溫校核方法經過試驗證明能滿足全燒高爐煤氣實際需要。

2）現有的熱力計算和壁溫設計校核方法，對高溫、低溫過熱器設計與實際存在較大的偏差，試驗結果：鍋爐在中低負荷和負荷穩定情況下，幾種不同的設計布置基本都能滿足實際運行需要，但在鍋爐高負荷和負荷拉升過程中明顯存在不同，在幾種同樣通過熱力計算和壁溫校核鍋爐中，有正常運行能滿足要求也存在容易超溫的情況。

綜上所述，在鍋爐全燒高爐煤氣的情況下，現有熱力計算和壁溫設計校核方法，比較適合低負荷和穩定工況下的運行，但不能保證鍋爐負荷拉升和高負荷運行，根據試驗總結，發明人提出引入部件吸熱比參數校核方法，來防止全燒高爐煤氣鍋爐過熱器在負荷拉升和高負荷時的運行安全。