高炉煤气放散塔点火装置改造

高炉煤气放散塔点火装置改造

[摘要] 原有点火燃烧技术在运行中局部存在问题，采用目前工艺先进的高炉煤气点火伴烧的高炉煤气放散塔点火装置技术。所选用的设备为武汉维特拉自动化电气工程有限公司WZGLF-III高炉煤气自动放散点火装置，该装置具有使用低热值煤气（600KJ/Nm3左右）点火伴烧和燃烧稳定的特点。

[关键词] 高炉煤气放散塔点火装置；伴烧；燃烧器

1、前言

昆钢本部共有四座高炉：其中二座为400m3，一座为1000m3，一座为2000 m3。其副产品高炉煤气供炼铁、炼钢、轧钢、焦化用户，剩余高炉煤气供发电锅炉用。煤气系统隶属动力能源分公司燃气车间管辖。高炉煤气系统共配置三座煤气放散塔，分别建于第六煤气加压站、第五煤气洗涤塔站和第一煤气加压站，放散压力分别为12KPa、12KPa和11KPa。高炉煤气放散塔是煤气系统的重要设施，其作用是在系统超压时进行煤气燃烧放散，确保煤气系统的安全。

2、原有高炉煤气放散塔点火装置工艺简介

第一煤气加压站的高炉煤气放散塔，使用焦炉煤气长明火点火、伴烧，从DN600焦炉煤气总管引一根DN80的焦炉煤气伴烧主管至高炉煤气放散塔塔顶，在放散塔塔顶分支为四根DN25的焦炉煤气伴烧支管，并通过两个电子点火器点燃焦炉煤气，焦炉煤气又点燃高炉煤气。焦炉煤气连续燃烧（长明火）。年消耗量约17.52万m3（约112.6吨标准煤）。

3、高炉煤气放散塔点火装置存在的问题分析及对策

3.1存在的问题及原因

原有点火燃烧技术在运行中局部存在问题。首先，此技术需要点火装置处于持续燃烧的状态，在不放散高炉煤气的时段，点火伴烧气（焦炉煤气）连续燃烧，浪费了大量焦炉煤气。其次，在暴雨、大风天气，或者当焦炉煤气压力低时，会造成点火装置熄火，高炉煤气扩散入空气中，存在很大的隐患。同时，因为焦炉煤气中含有焦油，焦油长期聚集在点火装置的盘管中会引起火嘴堵塞，所以每半个月都需要对点火装置管道进行蒸汽吹扫，焦油堵塞严重时，还需要进行管道疏通，消耗了人力物力。

3.2改造内容

采用目前工艺先进的高炉煤气点火伴烧的高炉煤气放散塔点火装置技术。

3.2.1 主要设备特点

所选用的设备为武汉维特拉自动化电气工程有限公司WZGLF-III高炉煤气自动放散点火装置，该装置具有使用低热值煤气（600KJ/Nm3左右）点火伴烧和燃烧稳定的特点。

3.2.2 主燃烧器工作原理及特点

主燃烧器是整个高炉剩余煤气放散系统中最关键的设备。该装置摒弃了传统的补充高热值气体助燃的方法，即使在恶劣的工况（短时超负荷、放散量特别小、煤气含水量过高、大风、大雨等）下，在“煤气伴烧火焰喷射器”的伴烧下，就能使大量低热值的放散气体得以充分燃烧，从而将大大降低对环境的污染。燃烧器内布置有“空气预热器”和“伴烧煤气预热器”利用放散煤气的燃烧产生的热能将伴烧“高炉煤气火焰喷射器”所需的空气和煤气预热，使伴烧更加稳定。由于高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。所以燃烧器的2次燃烧室能将15%~30%放散煤气的燃烧热量储存，用以引燃后续放散煤气，以达到放散煤气的持续燃烧、由燃烧产生的“热风引射效应”在煤气放散口形成热负压区，使放散煤气直接以旋切形式进入燃烧器。由于通过蓄热室预热的气体量多，因此蓄热室、小烟道和分烟道的废气温度都较低。

整过的燃烧过程采用由PLC S7-200为主要控制核心的“燃烧器控制系统（BCS）和燃烧安全系统（FSS）”进行监控。

燃烧器控制系统（BCS）和燃烧安全系统（FSS），可对燃烧器内运行的主要参数和辅机运行状态进行连续监测并对伴烧火焰喷射器进行管理，在操作人员来不及处理的危机情况下，将燃烧系统置于安全状态，从而保证燃烧器及所有附助设备的安全。

（燃烧器的工作原理和特点见附图1）

3.2.3 煤气伴烧火焰喷射器工作原理

燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，由于高炉煤气有大量的C02、N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定，运用“回流区分级着火燃烧技术”，以及“预混引射技术”的基础上设计开发的“高炉煤气伴烧器”，通过强化燃烧的基本原理和方法解决高炉煤气因热值较低，作为伴烧长明火时燃烧不充分和易熄火的问题。喷射器的燃气喷嘴采用设计独特的环形和牛百页式蓄热设计方式,具有至少一层环形的薄层燃气射流，在每一层环形燃气射流的两侧则均为环形的空气射流。燃烧器内部的牛百页式蓄热内燃气和空气能迅速产生强烈而均匀的掺混，稳定的煤气压力（通过伴烧管道管道煤气稳压器）和可以持续的高频点火方式（能连续点火1万小时）及自吸式配风能确保火焰喷射器的火焰持续稳定燃烧。由于采用热负压自吸风方式所以燃气与空气的掺混迅速剧烈，喷射器能得到比普通燃气燃烧器更高的火焰温度，保证在大风、大雨等恶劣环境的状态下稳定燃烧。

高炉煤气中的惰性气体约占60%以上。因而火焰较长便于形成伴烧所需的正向旋转火球。

（燃烧器的工作原理和特点见附图2）

3.2.4工程及工艺流程描述

3.2.

4.1 结构叙述

从高炉煤气主管网上的放空阀处引一根管道（DN1400）到放散塔顶部平台。放散口处直接与武汉维特拉自动化电气工程有限公司的防回火装置和全天候储热燃烧器(火炬头)相接。高炉煤气自标高为36.8 m的火炬排出，并用伴烧煤气（高炉煤气）点燃。

3.2.

4.2煤气放散管路

高炉放散气经调节阀、水平工艺管、放散管筒体、阻火器、旋流片至主燃烧器燃烧放散；水平工艺管上设压力变送器，当放散管放散时将检测信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统打开伴烧阀门，执行自动点火操作。

3.2.

4.3脱水器

伴烧煤气经伴烧电动阀通过管道进入“脱水器”脱水后延管道垂直上升到顶层平台的伴烧煤气环管后直接进入伴烧煤气系统。

脱水器具备自动恒温功能，确保冬季不结冰保证设备的正常运行；

脱水器具备自动排水功能，确保容器水位不溢到煤气出口处；

脱水器具备冲洗功能，保证对容器内的杂质进行定期排除；

3.2.

4.4管道煤气稳压器（调压器）

布置在伴烧煤气电动阀前的“管道煤气稳压器”是保证伴烧煤气稳定燃烧的必须装置。

3.2.

4.5WZKZL-3型点火控制主柜

WZKZL-3型点火控制主柜主要监控对象：3台伴烧火焰喷射器、1台伴烧煤气阀、1套主燃烧器火焰燃烧工况、3台伴烧火焰喷射器的火焰燃烧工况、脱水器的稳定控制。

控制核心为西门子S7-200，并预留点对点和通讯接口与新增用户自备的PLC系统连接。

（工艺流程图见附图3）

4、高炉煤气放散塔点火装置改造后效果

本项目改造前采用焦炉煤气点火伴烧，焦炉煤气消耗量约20m³/h,年消耗焦炉煤气量17.52万m³，合合112.6吨标准煤。购买焦炉煤气费用约42万元。还出现时有熄火燃烧不稳定的情况。

投入45万元进行改造，改造后的放散塔点火成功率100%，燃烧稳定，无未燃烧的煤气放散，没有煤气放散对大气的污染，也没用对周围设备人身安全的威胁，社会效益显著。预计一年即可收回投资，经济效益显著。

6、结束语