管式加热炉焦炉煤气掺烧高炉煤气工程应用研究

摘要

我国拥有着种类繁多低热值气体，然而一直以来都被视为“废气”大部分白白排放掉，既污染环境，又浪费能源，还带来一系列社会问题。在钢铁、化工等行业都会产生一些低热值的气体燃料。随着我国能源的紧缺和环保要求的日益严苛，使用低热值气体作为管式加热炉的主要或者部分燃料已经在全国推广。但是低热值气体发热量低，燃烧不稳定，在全国推广应用中出现了不少问题，因此做好管式加热炉的低热值气体替换或者掺烧的研究就显得尤为重要。
　　本文就是在此背景下对导热油管式加热炉进行BFG掺烧COG改造的工程应用研究。原有管式加热炉使用热值为1.75x104KJ/Nm3的BFG，为了达到节能环保的目标，现在需要改造为使用BFG掺烧热值为3.3x103KJ/Nm3的COG。针对此工程实况，分析了低热值气体并着重介绍了高炉煤气的特性和低热值气体燃烧条件，NOx生成机理。进行了焦炉煤气掺烧高炉煤气改造方案，主要从掺烧的热力计算、燃烧系统设计、控制逻辑、工艺系统、节能效益等方面进行分析研究。并利用计算机数值模拟计算对加热炉不同掺烧比例的工况进行仿真模拟计算，分别计算按热量比使用20％焦炉煤气、50%焦炉煤气、80%焦炉煤气几种工况的速度场、温度场、NOx含量等进行分析比较，优化燃烧系统。
　　由于高炉煤气热值很低，达到要求热负荷需要的高炉煤气体积增加很多而且火焰高度容易上升导致出口烟温增加降低加热炉效率，所以采用加装下沉式绝热燃烧室的设计，并在燃烧室中间设置稳焰柱促进低热值的高炉煤气稳定充分的燃烧。比较不同掺烧比例模拟结果，分析得出20%焦炉煤气时温度较低，80%焦炉煤气时由于温度增高NOx含量骤增，50%焦炉煤气时温度较高且NOx含量在国家标准范围内，并且节能效益也十分可观。

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1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

2 低热值气体燃烧及NOx生成机理

2.1低热值气体燃烧

2.2 NOx生成机理

2.3本章小结

3掺烧高炉煤气改造方案

3.1工程概况简介

3.2热力计算对比

3.3燃烧系统

3.4控制逻辑

3.5节能效益

3.6工艺系统

3.7本章小结

4数值模拟和改造结果对比分析

4.1加热炉模型简述

4.2网格划分

4.3数学模型

4.4模拟结果分析

4.5改造结果对比分析

4.6本章小结

5总结及展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献