京津冀节能技术改造与服务供需对接会|北京永博洁净王超：钢铁烧结机脱硝系统中内置式直燃炉的创新与应用

2019年6月5日，京津冀节能技术改造与服务供需对接会在北京渔阳饭店召开。大会包括了四个分会。在分会场一“工业领域节能技术改造供需对接会”上，北京永博洁净科技有限公司总经理王超作《钢铁烧结机脱硝系统中内置式直燃炉的创新与应用》的主题分享。

以下是发言原文：

主持人丁玉欣：下面请北京永博洁净科技有限公司总经理王超介绍钢铁烧结机脱硝系统中内置式直燃炉的创新与应用。

王超：我给大家介绍一下钢铁烧结机脱硝系统中内置式直燃炉的创新与应用。我的介绍分四个部分，一是公司的简单介绍，二是内置式直燃炉的应用系统和说明。三是重点介绍内置式直燃炉的特点和创新，最后是我们的诉求。北京永博洁净科技有限公司是一家专门从事洁净燃烧的高技术公司，公司的技术团队拥有20年以上电锅炉的研发和改造经验，完成过近千台锅炉的调试和改造工作，在行业内有顶尖的技术水平。我们公司的传统主营业务有三种，一是传统煤粉锅炉低碳燃烧改造和各种疑难杂症，比如高炉腐蚀锅炉结焦的诊断和改造。二是硫化床锅炉低氮燃烧改造，我们仅通过硫化床锅炉的低碳改造和SNC2的优化，可以使锅炉达到超低排放要求。三是旁路烟道改造，通过系统优化，使工程建设投资减少一半，工程的施工停炉时间由30天下降到15天。因为我们主要技术精力全部来自于电站锅炉，所以在研发内置式直燃炉的时候，充分借鉴电站锅炉的设计理念，这让我们创造完全不同于以前的方式。

内置式直燃炉的应用背景和系统说明。从去年5月7日环保部发布征求意见稿以来，钢铁行业的环保压力越来越大。烧结机作为减排重点首当其冲，它的脱硝主要路线之一就是SCR加上加热设备。我们这个内置式属于这条技术路线中的加热设备，接下来给大家分享一下研发历程。去年有一家环保公司找到我们希望给他提供一套加热设备，有三点要求，一是在烧结机脱销系统中使用采用中低温，采用中低温SCR，温升30度到50度，二是燃用高温煤气，三是高度的烧结机烟气进行助然。他们咨询国内很多厂家，但是没有一家敢接，主要是因为节能环保燃气中的氧含量只有16%，而高温煤气又特别难烧，难以点燃，所以一般用氧化量21%的空气进行助燃。

高炉煤气的燃烧特性。高炉煤气中可燃物质一氧化碳含量只有20%到30%，剩余全部都是惰性气体，所以它的热值很低，只有750大卡左右，高温煤气点火温度在700度以上，而电厂常用的优质烟煤点火温度在400到550度之间，对比一下不难看出高炉煤气难燃程度，怎么才能烧好呢？传统加热炉布置方式，一般是在烟道外布置一个绝热炉，目的是保持炉膛内的温度在800到900度之间，这样进入炉膛的高温煤气可以稳定的燃烧，至于点燃一般都采用高热值的气体，比如天然气、交流煤气等进行点燃和伴烧。先用高热能的气体把炉膛温度轰热800到900度，再投入高温煤气，这可以解决高炉煤气点燃和稳燃位置，但是采用高热值的气体点火，必然要增加高热值气体的储存和运输系统，这在现场留下危险点，不安全。同时采用近乎密闭的气体燃烧，如果燃气控制不好，容易引发堆积，从而引发爆炸。这一点我们认为也是不安全的，所以我们选择把燃烧时布置在烟道中，因为烟道中高负压环境大概是4000到6000左右，速度是10到15米，这样继续控制不好，也会被迅速抽走，不会留下安全隐患。同时我们采用电厂常用的等离子进行点火，火焰中心温度在8000到10000摄氏度，点燃高度煤气没有问题，然后我们在燃烧气上布置稳燃措施，形成局部的高温区域，这样进入燃烧时的高温煤气就可以稳定的燃烧，结果点火之后稳燃效果非常好，整个等离子点火之后半个小时之内就可以测出，火焰依然非常稳定。同时因为把燃烧室布置在烟道上，给我们带来一个意想不到的惊喜，后面介绍。

内置式直燃炉一般布置在GGH的U型烟道中，它分为三个系统，分别是燃烧系统、控制系统和烟气系统。燃烧系统布置两个燃烧器，成对称布置，这样的布置结构有利于加热后烟气温度均匀。助燃系统采用双系统助燃，在正常情况下采用烟气助燃。在故障情况下切换到空气助燃。烟气系统分为分流装置，气分为左中右三股。两侧从燃烧系统外流入燃烧室，利用燃烧时的散热加热自身，同时也可以提高能源的利用效率。

接下来重点给大家介绍一下内置式直燃炉的特点和创新。内置式直燃炉相对于传统加热炉，在安全性、经济性、可靠性方面都有显著优势。把燃烧室布置在烟道中，给我们带来一个惊喜，那就是相对于传统加热炉内置式能节省20%到25%，一是因为能够引燃烟气中的一氧化碳，二是具有极高的能源利用效率。我分别对这两个原因进行解释。烟气中含有大量的一氧化碳，如果把烧结机中的一氧化碳全部提取出来，能够使其温升50度以上，这个量很大，这是我们通过计算得出的引燃一氧化碳含量和节省高炉煤气之间的关系，每引燃1000PPM一氧化碳能节省高温煤气用量31%，增量很大。这是我们在两个现场分别实测前后一氧化碳变化情况，在现场一，一氧化碳从5400PPM下降到5200PPM，节省高炉煤气用量13.4%。在现场二，一氧化碳从5500PPM下降到5100PPM，引燃一氧化碳节约高炉煤气用量14%。这是第一个原因。

第二个原因是内置式直燃炉具有极高的利用效率，因为它采用高温的烟气助燃，燃烧的初始温度和排烟温度是一样的，所以助燃风损失为零，而传统加热炉由于采用冷空气进行助燃，这一部分损失是在3%到6%。第二部分是化学物燃烧损失，这两者相差不大，对于锅炉散热损失，由于燃烧时布置在烟道中所有的散热都用来加热，本来就应该加热的烟气，所以散热损失为零。而传统加热炉由于布置在烟道外，锅炉本体和热管道不可避免会有散热损失，大概是在2.5%到5%。由于这两个能量损失的减少，使得内置式直燃炉比传统加热炉能源利用效率高5%到10%，能够节省高炉煤气用量5%到10%，由于上述两种原因，使得内置式比传统加热炉节省高炉煤气20%到25%，增量也是很大。

下面分别以265平烧结机和180平烧结机进行比较，分别温升是在20度、30度、40度，节气20%、25%的情况进行比较，燃气的价格按照1毛钱一方，每年最高的是能够节省528万元，最低的能节省211万元。整个经济效益还是非常可观。同样是在温升20度、30度、40度进行比较，最高有365万元，最低有140多万元，整个投资一年基本上能收回来。

安全性前面已经提到过了，我们用等离子进行点火，没有无线电。布置在烟道中，采用敞口设计，基本上没有爆炸的可能性。我们采用一用一备的设计结构，在单侧可以满足满出力70%以上。综合性方面，在温升相应速度方面，燃烧温升直接作为于烟气，所以温升响应速度更快。由于消除了安全隐患，所以使温升的吸引能力更强，还有一点，外挂式的加热炉占地面积很大，对于应用场地很受限的钢厂，我们这块有明显的优势。

内置式直燃炉现在有六条线，五条线已经投入使用，都是在唐山，唐银钢铁180平烧结机、河北津西钢铁265平米烧结机。我们觉得这一块还是有一些可以挖掘的潜力，内置式直燃炉还不是一个特别成熟的产品，在性能上还有很多的潜力可挖，这是我们下一步的工作方向。

最后是我们的需求，有两点。一是技术上合作，我们主要是从电力系统，对钢铁系统不是很熟悉，有些系统和运行状况，如果和钢铁专家合作，在技术上还有一些新的拓展。二是商务合作，希望推广我们的产品。新生事物肯定是伴随质疑成长，很多年前我们进行低碳燃烧改造的时候，一样质疑很多回，目前为止也是受到很多质疑，能不能点着能不能烧得好，节气率有没有这么大，肯定是有质疑，我非常理解。但是我们经得起时间的考验，我们的所有的数据都是真实的。希望有兴趣的朋友到我们现场参观检验实测，谢谢大家。