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加熱爐燃燒系統CO減排技術應用分析
水工業網2019-12-30 16:42:04 工業爐
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  介紹了一種加熱爐燃燒系統CO減排技術,該新技術對于高爐煤氣雙蓄熱式加熱爐具有CO回收和降低排放的意義,降低了加熱爐能耗,減少了環境污染,增加了環保效益.

  對于高爐煤氣雙蓄熱加熱爐.從控制角度看.無論是集中換向控制還是分散換向控制.均存在換向閥至燒嘴噴口之前的煤氣在排煙的過程被煙氣帶走.這樣既浪費了能源又造成環境污染.針對此問題.相關設計院、熱工專家研發出加熱爐燃燒系統CO減排技術.該技術在節能減排方面有顯著效果。

  1項目介紹

  以唐山某鋼廠加熱爐項目為例.加熱爐設4個供熱段.爐溫自動控制.通過設定各部分加熱的溫度值,控制各段燃料量的輸入.保證出鋼溫度及溫度的均勻性。該加熱爐一加、二加、三加采用分段分側半分散控制.均熱段采用全分散控制。換向閥門全部為氣動,以潔凈的壓縮空氣作為動力源。

  全爐共24臺煤氣小型雙執行器三通換向閥和24臺空氣小型雙執行器三通換向閥。正常工作時換向周期40-60 s左右.以時間為控制參數。

  2存在的問題

  該加熱爐采用高爐煤氣雙蓄熱式燃燒.分段分側控制方式.每個供熱段的左右兩側交替燃燒和排煙,采用三通換向閥進行換向,約60s換向一次。

  每個三通換向閥之間的煤氣、煙氣管道是相互獨立的.但是三通閥到燒嘴之間的管道(包括燒嘴本體)則是煤氣和煙氣共同使用的。在正常生產時.燃燒側的燒嘴將會由燃燒狀態切換到排煙狀態.即三通換向閥將會由進煤氣狀態切換到排煙氣狀態.換向后公共管道內的高爐煤氣將會被抽到排煙管道中f圖1中云線區域管道),導致煤氣浪費以及排放污染。

  1.jpg

  而且由于換向閥每60 s將換向一次.加熱爐的四個控制段將會周而復始不停地排放公共管道中的煤氣。這將造成每天1 440次的煤氣直接排放.每年(按330 d)47.52萬次的煤氣直接排放,既造成了煤氣的嚴重浪費,也造成了大氣的污染。

  煤氣浪費量計算值見表1。

  2.jpg

  對此數據分析:

  (1)煤氣的直接排放,造成能源的嚴重浪費,增加了生產成本:

  (2)排放物污染大氣環境:

  (3)加熱爐排放煙氣周圍可能存在公共及生活區域,存在安全隱患。

  3 CO減排技術應用

  (1)為了解決上述所說的加熱爐公共管道煤氣排放浪費及污染的問題.就需要避免換向時煤氣直接被抽到煤煙管道中直接排放。

  (2)為了解決燃燒向排煙切換時.三通閥后管道內的煤氣則被抽到煙氣管道內。在三通閥換向(即三通閥的煤氣閥板切斷)后.采用一種中介氣體將三通閥和燒嘴之間的公共管道內的煤氣吹到爐內進行燃燒,這樣再換向時.公共管道內存在的就是這種中介氣體。然后換向閥的煤煙閥板打開.進行正常的排煙工作。這樣就不會有煤氣被吸入到煙氣管道內了,避免了煤氣浪費以及排放污染。

  (3)中介氣體必須采用不與煤氣發生反應的氣體,為考慮成本因素,選擇煤煙煙氣作為吹掃氣體。

  4安全聯鎖問題

  主要安全問題是高爐煤氣防爆.因此安全防護系統是關鍵。

  高爐煤氣的成分大致為二氧化碳6%。12%、一氧化碳23%。27%、氫氣1%~4%、氮氣55%。60%、烴類0.2%。0.5%及少量的二氧化硫。高爐煤氣的著火溫度是650。700℃.爆炸極限是46%。68%.因此必須確保爐膛內的溫度高于700℃.高爐煤氣的使用才處于安全狀態。

  安全措施:

  (1)保險起見,當各段爐溫超過750℃時,煤氣反吹才允許投用:一旦各段爐膛溫度低于750℃,該段煤氣反吹停止運行。

  (2)排煙溫度高于200℃時,該段煤氣停止反吹。

  (3)在煙氣反吹風機前增加一路氮氣吹掃管路.在各支管末端閥門前增加放散管路.便于在該系統啟用前或者停用后對該段管路進行吹掃。

  (4)煙氣風機人口前設置調節切斷閥.當爐區停電時保證反吹系統與原系統能有效切斷。

  (5)所有電動閥門、氣動閥門、風機電機等全部為防爆型.確保在煤氣區域機電設備安全運行。

  5技術改造特點淺析

  該技術應考慮盡量減少對原加熱爐燃燒系統的影響。包括產量、爐壓、引風機運行、換向時間等因素,從以下幾方面進行考慮:

  (1)全部切斷用閥門采用直行程兩通換向閥,其優點在于:①相對于大口徑快切閥,直行程換向閥的換向時間足夠短:②相對于三通換向閥,其離所吹掃的管道足夠近。減少對該側燃燒系統的干擾。

  (2)反吹管道及反吹三通閥的管徑選取要適當加大.一要考慮現有的空間布置,二要考慮反吹時間.在替換煤氣的過程中,盡量接近原有的煤氣流量,模擬原有的燃燒狀況,減少對生產的影響。

  (3)設置煙氣溫度及爐內溫度聯鎖,確保反吹系統安全使用。

  (4)煙氣反吹主管帶快切功能.在系統故障或者停用時.能起到切斷作用,確保安全。

  (5)反吹煙氣排放口設置在煤煙引風機后,減少煤煙引風機的負荷波動.充分考慮現有引風機的穩定運行.不對現有引風機造成干擾、引起喘振。

  (6)在燃燒負荷變化時,可以根據實際狀況調節反吹系統煙氣量.模擬反吹前的燃燒狀態.減少對生產的影響。

  (7)重新優化原燃燒系統換向程序,反吹系統序退出時,原燃燒系統恢復到原始狀態。

  6應用效果

  技術改造前高爐煤氣蓄熱式加熱爐煤煙排放中CO含量約2.5×10-2-3×10-2,甚至更高。技術改造后.加熱爐正常運行時煤煙排放中C0含量約2.5×10-3-3×10-3。大幅降低了CO排放量.又使煤氣得到有效回收,減少了環境污染,節省了運營成本,為企業帶來了經濟效益和環保效益。

  7結論

  高爐煤氣雙蓄熱加熱爐燃燒CO減排技術既帶來了經濟效益,又兼具環保效益,因此具有很大的技術推廣前景。建議在有條件的鋼鐵企業進行推廣應用。

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