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화로와 고로 가스 전 분석 기술자 논문은 긴급히 5000 자가 필요하다
키워드: 고로 가스; 석탄 연소 보일러 혼합 연소
철강 기업은 생산 과정에서 대량의 석탄, 연료, 전기를 소비하면서 동시에 용광로 가스, 화로가스, 전로가스 등 2 차 에너지를 생산한다. 생성 된 에너지는 철강 생산 자체의 소비를 제외하고 다른 산업 또는 민간인에게 사용됩니다.
고로 가스는 제철의 부산물이다. 그것은 용광로에서 코크스가 부분적으로 연소되고, 철광석이 부분적으로 복원되어 생기는 기체이다. 무색, 무미, 가연성입니다. 주요 가연성 성분은 일산화탄소와 소량의 H2 이다. 불연성 성분은 불활성 가스, 이산화탄소, N2 이다. CO 의 볼륨 점수는 일반적으로 2 1%-26% 로 발열량이 높지 않고 일반적으로 낮은 발열량은 2760-3720 kJ/m3 입니다. 고로 가스의 점화 온도는 약 600 C 이고, 그 이론적 연소 온도는 약1150 C 로 석탄의 이론적 연소 온도보다 훨씬 낮다. 연소 온도가 낮아 용광로 가스가 완전히 연소되기 어렵고 연소 안정성이 떨어진다. 고로 가스에는 질소와 이산화탄소가 다량 함유되어 있어 연소 온도가 낮고 속도가 느리며 연소가 어려워 많은 철강업체들의 용광로 가스 방출률이 높다. 용광로 가스를 이용하여 전기를 생산하는 것은 연료 원가가 낮고 시스템이 간단하기 때문에 연료 운송 비용과 인프라 비용을 낮추어 기업의 전력 긴장을 완화하고, 환경에 대한 CO 오염을 줄이고, 에너지 절약, 전기 증가 및 환경 개선의 이중효과를 달성함으로써 기업에 상당한 경제적 효과를 창출할 수 있을 뿐만 아니라 포괄적인 사회적 효과를 창출할 수 있다.
철강업계 용광로가스의 주요 활용 방식에 따라 석탄보일러에 용광로가스를 섞어서 전연소 용광로가스 보일러로 개조하는 이론적 분석과 그에 따른 개조 조치를 실시했다.
1 용광로 가스가 보일러 성능에 미치는 영향
1..1노 내 연소 특성에 미치는 영향.
석탄 연소 보일러가 용광로 가스를 섞을 때, 용광로 가스의 낮은 발열량은 매우 낮다 (2760
-3720 kj/m3) 반면 일반 역청탄의 저 발열량은 약 18000 kj/kg 이다. 따라서 난로 안의 이론적 연소 온도는 반드시 낮아져 미분탄 연소 안정성이 나빠지고, 미분탄 입자의 불완전 연소량이 증가하여, 플라이 애시의 탄소 함유량을 늘리고, 기계적 불완전 연소 손실을 증가시켜 보일러 효율을 떨어뜨린다. 한편 용광로가스를 섞은 후 난로에 들어가는 흡열 매체가 증가하고, 연기의 열용량이 증가하고, 화염센터 온도 수준이 낮아지고, 화염센터 위치가 위로 올라가면서 석탄가루가 난로 안에 머무는 시간이 짧아지고, 석탄가루가 불완전하게 연소되고, 잿가루의 탄소 함량이 증가한다. 셋째, 용광로가스를 섞은 후 난로 안의 연기량이 증가하고 (표 1), 난로 안의 연기유속이 증가하여 연탄가루가 난로 안의 체류 시간을 줄여 연탄가루가 완전히 연소되지 않도록 한다. 넷째, 용광로 가스와 혼합 후, 용광로 가스에 대량의 질소 등 불활성 가스가 가연성 성분과 공기의 충분한 혼합을 방해하여 연소 반응이 발생하는 분자간 충돌 확률을 낮췄다. 미분탄 입자가 불안정하고 불완전하게 연소되어 플라이 애시의 탄소 함량을 증가시켰다. 용광로 가스를 섞은 후, 잿가루의 탄소 함량이 증가하여 보일러 효율이 떨어지는 것을 볼 수 있다. 실험 결과 [1], 플라이 애쉬 탄소 함유량으로 볼 때 난로 온도 수준을 높이지 않고 용광로 가스의 최적 혼합률은 25% 이내여야 한다.
표 1 연료 생성 1MJ 의 연기 연소열.
고체의 방사능 능력은 가스보다 훨씬 크다는 것은 잘 알려져 있다. 용광로가스를 태우는 연기 중 방사능을 가진 삼원자 가스의 비중은 석탄보다 훨씬 낮지만, 기체의 상당 부분을 차지하는 이원자 가스는 N2 와 같은 방사능 능력이 없다. 또한 용광로 가스를 연소시켜 나오는 연기 속의 삼원자 가스는 주로 CO2 와 소량의 H2O 로, CO2 의 복사 능력은 H2O 보다 낮다. 그래서 용광로 가스를 섞은 후 난로 안의 화염 복사 능력이 약화되고 더 많은 열이 후면 과열기로 흐릅니다. 보일러 가스를 섞은 후 난로 안의 열 전달 능력이 낮아졌다. 난로 수벽을 주요 증발 가열면으로 하는 보일러의 경우 보일러 구조를 조정하지 않으면 보일러의 증발량이 떨어질 수 있다.
1.2 난로 뒤의 연도 열 전달 특성에 미치는 영향
대류 열 교환기 시스템이 연기 열을 흡수하는 것은 주로 열 교환 온도, 압력 및 열 교환 계수에 따라 달라집니다. 석탄이 용광로가스를 섞은 보일러의 경우 난로 출구 연기 온도 차이가 크지 않아 열 전달 온도와 압력 차이가 크지 않다. 그러나 용광로가스를 섞은 보일러 연기의 부피가 석탄 보일러보다 크고 대류 가열면 연기 유속이 높아져 열전도율이 높아지고 과열기의 흡열이 높아져 과열기 출구 온도가 과열된다. 마찬가지로, 연기의 양이 증가함에 따라, 난로 뒤의 가열면이 변하지 않으면 난로 뒤에 놓인 과열기, 이코노마이저, 공기 예열기의 흡열이 증가하지만, 연기 배출 온도를 이전 온도 수준으로 낮추기에는 부족하기 때문에 연기 배출 온도가 높아지고, 연기 열 손실도 증가한다.
고로 가스 연소가 보일러 성능에 미치는 영향
2. 1 노의 연소 특성에 미치는 영향
용광로가스에 대량의 N2, CO2 등 불활성 가스가 연소할 때 연소반응에 참여하지 않고, 오히려 대량의 가연성 가스가 연소할 때 방출되는 열을 흡수하여 용광로가스의 연소 온도를 낮춘다. 용광로 가스는 가스 연료이지만 이론적 연소 온도 (-1150 C) 는 미분탄 입자 (1800 C-2000 C℃) 보다 훨씬 낮지만 용광로 가스에는 포함되어 있습니다 용광로 가스에는 회분이 거의 없다. 연소할 때 화염은 기본적으로 복사 에너지를 생산하지 않는다. 연소로 인한 연도 가스 중 3 원자 가스 만이 복사 능력을 가지고 있으며 고로 가스의 많은 질소는 복사 능력을 가지고 있지 않습니다. 이에 따라 용광로가스를 태우는 보일러로 내 연기의 복사 열 전달 능력은 석탄 보일러보다 낮다. 이에 따라 난로 안의 수벽 흡열 감소로 보일러 증발량이 줄었다.
퍼니스 후 굴뚝의 열 전달 특성에 미치는 2.2 의 영향
고로 가스에는 먼지가 거의 없기 때문에 고로 가스를 태우는 연도 가스에서 발생하는 플라이 애쉬는 무시할 수 있으므로 대류 가열면의 오염 계수 ξ는 0.0043 으로 매우 낮으며 석탄 연소 보일러의 경우 연도 가스 유속이 10m/s 이면 오염 계수 ξ는 0.0/Kloc-입니다.
용광로 가스에는 대량의 타성 가스가 함유되어 있으며, 같은 연소 에너지를 가진 용광로 가스는 순수 석탄 연소보다 더 많은 양의 연기를 생산한다. 따라서 대류 가열면을 통과하는 연기의 양이 증가하고 연기 유속이 증가하여 유열과 대류 흡열에 대한 열 전달 계수가 증가합니다. 따라서 대류 가열면에서 열을 흡수하는 과열 증기 온도가 높아진다. 마찬가지로, 연기의 양이 증가함에 따라, 난로 뒤의 가열면이 변하지 않으면 난로 뒤의 담뱃길에 놓인 과열기, 이코노마이저, 공기 예열기의 흡열이 증가하지만, 연기 온도를 이전 온도 수준으로 낮추고, 연기 온도를 높이고, 연기 열 손실을 늘리기에는 충분하지 않다.
고로 가스 혼합 후 3 가지 개혁 조치
위의 분석에서 용광로 가스를 섞은 후의 일련의 문제를 해결하기 위해 난로의 온도가 떨어지는 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 난로의 온도, 가스, 가스, 가스, 가스, 가스, 가스, 가스) 과열 증기 온도 상승; 플라이 애시의 탄소 함량 증가; 배기 온도가 더욱 높아졌다. , 그리고 다음과 같은 솔루션을 제안합니다.
3. 1 버너 개조
용광로 가스 버너는 일반적으로 미분탄 버너의 하부에 배치된다. 용광로 가스 버너가 보일러를 작동시키는 기능을 가지고 있을 때, 이 배치는 연소와 공기 온도 조절의 이점을 얻을 수 있다. 석탄의 연소로 용광로가스의 연소를 안정시키면 온도 조절에만 도움이 된다. 용광로 가스 혼합 연소 후 난로 안의 화염 중심 위치가 위로 올라가면서 미분탄 연소가 불완전해지고 연기 배출 온도가 높아지는 등의 문제가 발생할 경우 버너 위치를 최대한 아래로 내리고 버너 노즐을 아래로 기울이며 화염 중심 위치를 낮추고 연료가 난로 안에 머무는 시간을 늘릴 수 있다. 연탄가루 연소를 강화할 수 있는 버너 (예: 연소실 안정한 석탄가루 버너 [4]) 를 선택하여 연탄가루 입자의 연소를 강화하고, 잿가루의 탄소 함량을 줄이고, 보일러의 효율을 높인다.
3.2 과열기 개조
용광로 가스와 혼합한 후 난로 안의 복사 흡열이 감소하고 대류 흡열이 증가한다. 따라서 가능한 경우 더 많은 화면 과열기를 추가하면 대류 과열기의 가열면이 그에 따라 감소합니다. 이렇게 하면 완전 석탄과 용광로 가스가 섞인 상태에서 과열기의 온도 조절 성능을 병행하여 온수의 과다 증가를 막을 수 있다.
3.3 이코노마이저 개조
용광로 가스와 혼합한 후 난로 안의 복사 흡열 감소가 보일러 증발량과 보일러 출력에 직접적인 영향을 미친다. 또 용광로가스와 혼합한 뒤 연기량이 증가하고 연기 배출 온도가 높아진다. 따라서 난로 뒤 담뱃길에 이코노마이저의 열 교환 면적을 늘리고 끓는 이코노마이저를 사용하여 끓어오르는 정도가 20% 를 넘지 않도록 합니다. 그렇지 않으면, 이코노마이저 내의 공질 부피와 유량이 증가함에 따라, 이코노마이저의 흐름 저항이 크게 증가하여 보일러의 경제에 영향을 미칠 것이다. 이코노마이저의 열 교환 면적을 늘리고, 이코노마이저의 흡열을 높이고, 배기 온도를 너무 높게 낮추고, 배기 손실을 줄이고, 보일러 효율을 높이다.
4 고로 가스의 완전 연소 후 개질 조치
4. 1 노 개조
석탄 연소 보일러로의 복사 열 전달 에너지는 매우 크며, 난로 안에는 대량의 수냉벽이 배치되어 복사열을 흡수한다. 용광로 가스가 연소된 후 난로 안의 복사 에너지가 낮아진다. 과도한 수벽은 대량의 복사열을 흡수하여 난로 안의 온도를 더욱 낮추고 용광로 가스 연소의 불안정성을 악화시킨다. 따라서 방화대를 깔면 연소구역 하부로의 흡열을 줄이고 연소구역의 난로온도를 더욱 높여 용광로가스의 연소 안정성을 높일 수 있다. 화염 보호 구역을 늘리면 수벽 면적이 줄어들고 보일러 증발량이 줄어든다. 보일러 증발량을 보장하기 위해서는 용광로 가스량을 늘리고 난로 열 부하를 늘려야 한다. 그러나 난로 열 부하가 높으면 연기량과 난로 출구 온도도 높아져 과열 증기 과열과 연기 온도가 높아지고 보일러 효율이 떨어진다. 따라서 난로의 열 부하를 무한히 늘려 보일러 증발량을 늘리는 것은 불가능하다. 보일러가 용광로 가스를 개조한 후 난로 안의 열 전달 능력이 현저히 낮아졌다. 난로 수벽을 전체 증발 가열면으로 하는 보일러의 경우 보일러 구조에 큰 변경을 허용하지 않으면 증발량이 떨어질 것이다.
4.2 버너 개조
용광로 가스의 경우, 동력 연소인 무염 연소는 화염 길이가 짧고, 연소 속도가 빠르며, 강도가 높고, 온도가 높은 적절한 연소 방식이다. 그러나 그 부피가 크고, 화염도가 높고, 소음이 크고, 부하 조절이 유연하지 않고, 러너가 복잡하고, 비용이 많이 들기 때문에 실제로는 거의 사용되지 않는다. 확산연소는 화염이 너무 길뿐만 아니라 혼합차가 심하고 연소가 완전하지 않아 용광로 가스에 적합하지 않다. 실제로 대부분의 버너는 일부 공기와 미리 혼합됩니다. 이 버너는 구조가 간단하고, 불이 잘 붙지 않으며, 부하 조절이 민감하며, 가스 발열량과 공기 예열 온도 변동이 있을 경우 안정적이고, 조절 범위가 넓으며, 보일러의 최소 부하에서 최대 부하까지 안정적입니다.
버너의 배치는 주로 다음과 같은 점을 고려합니다. 화염은 난로의 기하학적 중심에 있어야 합니다. 화염이 가능한 난로를 가득 채우고, 난로 안의 열이 고르게 분산되고, 가열면의 부하가 균일하며, 국부 열로 인해 내부 응력이 증가하지 않고, 열이 고르지 않게 되는 것을 방지합니다. 배치 높이의 경우 화염 확산각에 영향을 주지 않고 버너를 낮게 배치하면 가스 연소 시간을 늘리고 난로온도를 고르게 유지하는 데 도움이 된다.
4.3 과열기 개조
용광로가스를 개조한 후 연기량의 증가는 과열 증기의 과열을 초래할 수 있으며 과열기의 면적을 적절히 줄이면 과열 증기의 온도를 규정된 범위 내에서 조절할 수 있다. 과열 증기의 온도도 감온기의 온도 조절 능력을 증가시켜 조절할 수 있다.
4.4 가스 예열 장치 증가
한편으로는 가스 예열기를 설치하면 연기 배출 온도를 더욱 낮추고 보일러 효율을 높일 수 있다. 한편, 난로 에너지를 늘리고, 연소 온도를 높이고, 화염의 방사능 능력을 강화하고, 용광로 가스의 화재와 연소 조건을 개선할 수 있다. 연구에 따르면 용광로 가스 온도가10 C 상승할 때마다 이론적 연소 온도가 4 C 상승할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 용광로 가스의 인화성과 독성으로 인해 용광로 가스와 연기의 열교환 과정이 엄격하고 누출이 없어야 하기 때문에 이론적으로 분리식 열관 열 교환기만 사용할 수 있다.
4.5 이코노마이저 개조
용광로 가스를 태운 후 연기 온도가 상승하여 보일러 증발량이 감소했다. 따라서 이코노마이저 면적을 늘리고 끓는 이코노마이저를 사용하면 이코노마이저의 흡열 능력을 높이고, 과도한 연기 온도를 낮추고, 연기 손실을 줄이고, 보일러 효율을 높일 수 있다. 한편, 용광로 가스 보일러 안의 화염 흑도와 온도가 낮기 때문에 단순히 가열면 면적을 늘려 보일러 증발량을 늘리는 것이 아니라 끓는 이코노마이저를 사용하여 보일러 증발량의 감소를 메우는 것이 보일러 출력을 높이는 효과적인 조치다.
4.6 꼬리 연도 변환
용광로 가스의 발열량이 낮고 불활성 가스 함량이 높기 때문에 용광로 가스를 태울 때 보일러의 연기량과 저항이 모두 증가한다. 따라서, 일반적으로 꼬리 담뱃대의 유통면적을 확대하여 유동 저항을 줄이고 유도 팬의 유입량을 늘리는 것을 고려해야 한다.
4.7 가스 안전 방폭 조치
안전을 감안하면 가스 보일러의 연소 시스템을 구축해야 하는데, 여기에는 자동 점화의 자동 제어, 시동 보호, 자동 연소 조절, 필요한 연쇄 보호가 포함됩니다. 동시에 폭발 시 난로와 담뱃대에 대한 피해를 줄이기 위해 가스 보일러의 난로와 담뱃길에 방폭 장치를 설치해야 한다. 또한 가스 시스템에는 복사관을 설치해야 하며, 복사점은 보일러실 흡기 총 차단 밸브의 입구 측면, 주관 끝, 파이프 및 장비의 최고점, 버너 앞에 배치해야 합니다. 상술한 안전 조치를 취한 후에 보일러의 안전한 운행을 보장할 수 있다.
참고 자료:
[1] 전시강, 석탄가루와 용광로가스 혼합 연소가 석탄가루 연소에 미치는 영향에 대한 연구 [D]. 우한: 화중과학기술대학, 2004.
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