全烧高炉煤气锅炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全烧高炉煤气锅炉，与已有的全烧高炉煤气锅炉技术相比，本实用新型专利技术在低温过热器与上级省煤器之间增设了对流蒸发器，在不加大炉膛尺寸的情况下解决了既有技术中上级省煤器沸腾度过高的技术问题；并以系统简单、成本低廉的给水加热器代替常用的分离式热管煤气预热器，解决了排烟温度高的技术问题。应用本实用新型专利技术能弥补全烧高炉煤气锅炉炉膛吸热量的不足，降低上级省煤器的沸腾度，降低排烟温度，可达到保证省煤器安全运行、提高锅炉效率、降低锅炉造价的目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于钢铁冶金二次能源回收、锅炉
，特别涉及一种全烧高炉煤气锅炉。
技术介绍
目前我国大型钢铁企业吨钢能耗比发达国家高10%，中小型企业吨钢能耗比发达国家高25%，极大地影响了我国钢铁工业的竞争力和可持续发展的能力。这其中，对钢铁冶炼过程中的副产煤气进行回收利用的水平低是一个很重要的因素，钢铁企业中“三气”(高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气)的能量综合利用是实现节能降耗的突破口。高炉煤气是高炉炼铁过程中的一种副产品，由焦炭在高炉中经气化后转变而得，由于其组成中可燃成份少，仅为20 30%的一氧化碳及少量碳氢化合物，其余均为不可燃成份，其中氮约占55%，因此发热值很低。一般小高炉的高炉煤气发热值为3344 3756kJ/Nm3 ;大高炉由于焦比先进，热值还要低，一般仅为3000kJ/Nm3左右。在钢厂三气中，虽然高炉煤气可燃气体含量最低，但其排放量最大。据统计，在“三气”二次能源总量中，高炉煤气约占64%，焦炉煤气约占29%，转炉煤气约占7% ;从整个企业来看，高炉煤气所含能量占钢铁企业总能量的18 24%。因此，高炉煤气的有效利用是钢铁企业节能降耗的重中之重。在我国钢企现有技术水平下，高炉自身热风炉只能用掉40°/Γ50%的高炉煤气，其余部分基本对空排放，不仅浪费能源，而且高炉煤气中所含的CO和CH4等气体还会对环境造成极大的污染。如能利用这部分原来放散的高炉煤气进行燃烧发电，既解决了 CO的污染，又回收了二次能源、增加了电力，对于降低钢铁企业能耗、增强钢铁企业的竞争力、保证钢铁企业的可持续发展具有重大意义。上世纪80年代以来，我国钢铁企业对富余高炉煤气的利用水平逐步上升，从将高炉煤气用于与煤、焦炉煤气、转炉煤气混烧生产蒸汽或作加热炉燃料，发展到全烧高炉煤气发电。全烧高炉煤气锅炉发电技术是利用钢铁企业中大量低热值高炉煤气进行发电的一项新技术，在实际使用中通过调整发电负荷能够增减高炉煤气的使用量而不影响锅炉的安全运行，既有效利用了高炉煤气资源，又作为缓冲用户稳定了煤气系统管网的波动。研制高温高压、高效、安全、稳定的全烧高炉煤气锅炉是高炉煤气发电技术的关键。针对高炉煤气热值低、理论燃烧温度低、着火难、烟气量大等特点，国内开发了一系列全烧高炉煤气的锅炉技术，如“全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉”(ZL97203451. Χ)、“不对称缩腰双室炉膛纯烧高炉煤气锅炉”(ZL200920080259. 6)、“一种全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉”(ZL200910062806. 2)。这些技术解决了全烧高炉煤气锅炉着火难、炉膛温度低、燃烧不稳定等问题，通过设置高沸腾度省煤器部分解决了因高炉煤气热值低带来的炉内蒸发吸热量不足的问题，为全烧高炉煤气发电技术的推广做出了贡献。 在实际运行中发现，由于高炉煤气热值波动或汽包蒸汽清洗水分流使进入高温段省煤器的水量减少，经常使得高温段省煤器沸腾度超过20%，甚至达到25%，使得省煤器的流阻过大而使给水泵消耗过多的电能，同时高沸腾度也使省煤器中工质的压力增大，对省煤器的安全运行造成威胁，并有爆管事故发生的案例。为解决省煤器沸腾度过高，设计中经常采用加大炉膛尺寸、增加炉膛吸热的措施，但加大炉膛尺寸使钢材耗量和占地面积增加，提高了锅炉的造价。同时，由于高炉煤气热值低，而超高压锅炉给水温度高，约240°C左右，且高炉煤气锅炉燃烧所需空气量又少等原因，造成高炉煤气锅炉空气预热器出口烟气温度均在200°C左右。为解决排烟温度高的问题，常采用在空气预热器后加装分离式热管煤气预热器的方案，如“全烧高炉煤气的高温高压电站锅炉”(ZL97203451. X)。但分离式热管煤气预热器结构复杂，而且比较昂贵，增加了锅炉的造价。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种全烧高炉煤气锅炉，在不增大锅炉炉膛尺寸的情况下，弥补锅炉炉膛吸热量不足，减少上级省煤器吸热量，降低上级省煤器沸腾度，同时采用成本低廉的技术降低锅炉排烟温度。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种全烧高炉煤气锅炉，包括炉膛及其烟道，其特征在于，所述炉膛四周设有水冷壁，所述炉膛的顶部设有顶棚过热器，炉膛折焰角上部设有屏式过热器，所述屏式过热器后面的水平烟道中设有高温对流过热器和低温对流过热器，所述烟道竖井顶部设有包墙管过热器，烟道尾部竖井中依次设有上级省煤器、下级省煤器和空气预热器，所述空气预热器之后设有给水加热器，所述低温对流过热器与上级省煤器之间设有对流蒸发器。本技术采用辐射和对流相结合、多次交叉混合、两级喷水调温的典型过热器系统。与已有的全烧高炉煤气锅炉技术相比，在低温过热器之后、上级省煤器之前增设了对流蒸发器，在不增大锅炉炉膛尺寸的情况下，弥补锅炉炉膛吸热量不足，减少上级省煤器吸热量，降低上级省煤器沸腾度；在空气预热器之后采用给水加热器取代常见的分离式热管煤气预热器，降低锅炉排烟温度。本技术的技术方案还可以进一步完善作为优选，所述水冷壁包括前墙水冷壁和后墙水冷壁，其采用光管加扁钢焊接成膜式水冷壁结构，每面墙沿宽度分成多个管屏；所述后墙水冷壁在炉膛出口处向内凸出形成折焰角；以改善炉膛上部空气动力场；所述前、后墙水冷壁下部内折形成倾角，组成炉膛炉底。作为优选，所述屏式过热器包括前屏过热器和后屏过热器；所述高温对流过热器分为冷段和热段，冷段布置在两侧，热段布置在中间。作为优选，所述高温对流过热器与低温对流过热器以及前屏过热器和后屏过热器之间设有过热蒸汽温度调节器；过热蒸汽温度调节采用给水喷水减温方式，二级布置；在前屏过热器与后屏过热器之间布置第一级喷水点，为粗调；也可以对后屏过热器起保护作用；在一级高温对流过热器与低温对流过热器的冷段和热段之间布置第二级喷水点，为细调。作为优选，所有过热器均通过吊杆悬吊在顶部钢架上。作为优选，所述对流蒸发器由管束构成。作为优选，所述上级省煤器和下级省煤器采用螺旋鳍片管，错列布置在烟道尾部竖井中，双级布置。工质与烟气呈逆流。作为优选，所述空气预热器采用立式管箱结构的，单级单行程布置，为防止空气预热器的震动，在管箱中装有防震隔板；空气预热器管为薄壁碳钢螺旋槽管。与现有技术相比，采用本技术具有如下优点I、由于在低温过热器之后、上级省煤器之前增设了对流蒸发器，因而可以在不增大锅炉炉膛尺寸的情况下，弥补锅炉炉膛吸热量不足，有利于减小锅炉占地面积和钢材耗量，降低锅炉造价；2、增设对流蒸发器后，上级省煤器吸热量减少，上级省煤器沸腾度能可靠地控制在15%以下，省煤器中工质的流阻减小，从而使得水泵的电耗减小，降低了运行成本；3、上级省煤器沸腾度降低后，省煤器中工质的压力减小，保证了省煤器的安全运行，排除了爆管的危险；4、在空气预热器后设置给水加热器，可将排烟温度从200°C左右降低到130°C左右，大大降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉效率，而与在空气预热器后设置分离式热管煤气预热器相比，给水加热器系统简单、成本低廉，降低了锅炉的造价。附图说明图I是本技术的装置的一种结构示意图。附图标记说明1、水冷壁，2、汽包，3、顶棚过热器，4、屏式过热器，5、高温对流过热器，6、低温对流过热器，7、对流蒸发器，8、包墙管过热器，9、上级省煤器，10、下级省煤器，11、空气预热器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全烧高炉煤气锅炉，包括炉膛及其烟道，其特征在于，所述炉膛四周设有水冷壁，所述炉膛的顶部设有顶棚过热器，炉膛折焰角上部设有屏式过热器，所述屏式过热器后面的水平烟道中设有高温对流过热器和低温对流过热器，所述烟道竖井顶部设有包墙管过热器，烟道尾部竖井中依次设有上级省煤器、下级省煤器和空气预热器，所述空气预热器之后设有给水加热器，所述低温对流过热器与上级省煤器之间设有对流蒸发器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯晓东，周勇，付宁文，王波，田东明，
申请(专利权)人：杭州锅炉集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：