鋼鐵企業是能源消耗非常大的企業，在鋼鐵企業的生產過程中,消耗大量的煤炭、燃油和電力等能源的同時,還產生了大量的高爐煤氣。但是，高爐煤氣中不可燃燒的惰性氣體(N2和CO等)約占75%,可燃成分(CO和H2)僅為25%左右,低位發熱值極低(3 050～3 470kJ/Nm3),相當于一般發生爐煤氣的60%、轉爐煤氣的44%、焦爐煤氣的17%、天然氣的9%、液化石油氣的3%。由于熱值低、可燃范圍窄、燃燒溫度低，且壓力和燃燒不穩定,火焰易產生脈動和脫火,長期以來,對高爐煤氣的利用處于“食之無味棄之可惜”的尷尬境地。?
我國早期的高爐煤氣除了在高爐熱風爐作燃料,絕大部分白白地燒掉了,煤氣放散率達40%～60%。全國主要鋼鐵企業放散率在10%以上,每年的能耗損失達數十億元。80年代以后,人們對高爐煤氣有了新的認識,如開始將高爐煤氣用于與煤、焦爐煤氣混燒生產蒸汽,與焦爐煤氣和轉爐煤氣混合用于軋鋼加熱爐作燃料等,雖然大部分高爐煤氣得到了利用,但并未能取得突破性進展�；鞜�,高爐煤氣會與固體煤粉和分子鏈較長的焦爐煤氣爭氧,使煤粉不能很好地燃盡,焦爐煤氣直到爐頂或煙道口還在燃燒，這種燃燒方式要消耗優質燃料成本較高,同時還造成了能源的變相浪費。而且,隨著煉鐵高爐的大型化和近幾年國內煉鐵形勢發展,高爐煤氣的產生量成倍增加,小型摻燒高爐煤氣鍋爐在容量和能源利用等方面已遠不能適應國內鋼鐵工業的發展形勢。近年來，同時國內開始自主開發并引進國外全燒高爐煤氣發電技術,如首鋼的全燒高爐煤氣50MW發電機組于1993年建設、1996年底建成投產；寶鋼145MW全燒高爐煤氣發電機組于1997年11月底建成投產(當時是世界上規模最大和最先進的高爐煤氣發電技術)；同時由于國家對于節能減排技術的大力支持，而且對于污染物的排放標準制定更為嚴格，所以有多家鋼鐵企業進行了燃煤鍋爐改燒高爐煤氣的改造，如：包鋼熱電廠4號鍋爐改燒高爐煤氣、湘鋼熱電廠75t/h煤粉鍋爐改燒高爐煤氣的改造。至此,高爐煤氣的有效、高效利用取得了突破性的進展。?
在燃煤鍋爐改燒高爐煤氣的改造過程中，由于鍋爐燃料由固體的煤變成了氣體的高爐煤氣，熱值大幅減小，且氣體中CO2，N2含量大，不參與產生熱量，也不能助燃，反而吸收大量的熱量，所以大量的熱量轉移到煙氣中，從而使得燃高爐煤氣產生的煙氣量遠大于燃煤時產生的煙氣量；一般氣體的層流火焰傳播速度約為0.3～0.8m/s,而高爐煤氣的火焰傳播速度較低,火焰穩定范圍狹窄,且其理論燃燒溫度低,約1 149℃,點火困難，如果進入鍋爐的高爐煤氣不能被迅速點燃,將有可能引起鍋爐爆炸,非常危險。因此，在改造過程中，一方面為了保證鍋爐的出力，另一方面保證燃燒的穩定。除爐膛、受熱面改造的計算及選擇之外，燃燒器的選擇與改造也是一個很重要的部分。?
而我國目前常用的燃燒器改造技術有以下幾種：?
1 采用帶預燃燒室的鈍體燃燒器?
高爐煤氣燃燒器改用帶預燃室的開縫鈍體燃燒器,以使低熱值的高爐煤氣快速穩定著火、高效燃燒，煤氣燃燒器采用了比原設計假想切圓大得多的切圓布置。大切圓布置可進一步強化煙氣對水冷壁管的直接沖刷,增加水冷壁的對流吸熱量。采用這種方式有湘鋼熱電廠改造的75t/h鍋爐。?
2 采用絕熱式爐膛，配合旋流燃燒器前后墻布置?
本技術采用無錫鍋爐廠首創的全國最大型絕熱室爐膛,旋流式燃燒器前后墻布置。在改造的過程中為保證高爐煤氣能夠穩定燃燒，在原冷灰斗的位置增加了蓄熱穩燃室（采用耐火材料，不鋪設水冷壁），減少了原爐膛的蒸發受熱面。同時為了使每個燃燒器的高爐煤氣壓力一致，在條件具備的基礎上，在燃燒器上加裝自動調節閥或在煤氣管道上加裝調節閥。采用這種方式有包鋼熱電廠改造的130t/h中溫中壓鍋爐［2］。?
3 爐膛穩燃柱技術?
這種改造技術通過把原鍋爐的冷灰斗去掉，水冷壁拉直的方法大大增加了爐膛受熱面積。為使高爐煤氣在爐膛內能夠穩定燃燒，在爐膛中央砌一座類似煙囪形狀，高鋁耐火磚材料構成的穩燃柱，燃燒器布置為四角切圓燃燒，并用耐火材料在水冷壁上敷上衛燃帶。在點火時要慢慢地吸熱，使穩燃柱溫度升高。要求在運行時，其溫度達到1 000℃以上。穩燃柱的存在提高了燃燒器區域的溫度場的水平，使煤氣燃燒速度更快、更完全，在較小的區域內放出的熱量更多，溫度也進一步升高，直到平衡在高溫度場下。同時水冷壁吸收的熱量更多，火焰的假想切圓與蓄熱穩燃裝置相切，沒燃盡的煤氣掠過穩燃裝置外表面，高溫進一步加熱了煤氣使之燃燒干凈。另外大切圓燃燒增加了水冷壁的吸熱量。采用這種方式有包鋼改造的220t/h高溫高壓鍋爐［3］。?
4 無焰燃燒器?
為了進一步縮小燃燒設備的體積和增大爐膛的容積熱負荷，同時考慮操作方便及燃燒器數目不能過多這兩個因素，開發了預混型無焰燃燒器，就是在一般的預混可燃氣流的預混型燃燒器的出口處加裝一段容積熱負荷很大的多孔耐火填料層。預混氣體在填料層的孔隙中穿過時，被分成很多股并發生燃燒，使得耐火材料保持高溫，而能可靠的將預混氣體快速點著，用這種燃燒器是時，在填料層外基本上看不到火焰，或只能看到不長的火苗，因此成為“無焰燃燒器”采用此種燃燒器可以使得燃燒高爐煤氣時的火焰長度縮短，同時可以在預混管的出口處加裝冷卻水套，使得鋼管的溫度保持在較低的值，同時可以減少回火的發生。?
由此可以看出，在進行燃煤鍋爐改燒高爐煤氣的改造過程中，燃燒器的選擇可以是多種多樣的。而在實際中具體采用哪一種方式，要考慮包括燃燒器與受熱面的配合，原有爐型的限制等諸多因素后，并對鍋爐及改造后的爐型進行熱力校核計算后再作出選擇，有條件的通過數值模擬計算對改造后的流場進行分析，對改造設計更有幫助。
