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燃氣鍋爐摻燒多種尾氣的實踐

文檔作者：王進兵文檔來源：兗礦國泰化工有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月12日
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第6期2015年11月中 氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．6NOV．2015燃氣鍋爐摻燒多種尾氣的實踐王進兵(兗礦國泰化工有限公司，山東滕州277527)[摘要]利用燃氣鍋爐摻燒煤化工裝置中的多種尾氣，生產(chǎn)蒸汽提供給主工藝生產(chǎn)線使用，減少現(xiàn)有燃煤鍋爐產(chǎn)生的污染和煤耗。實踐表明，摻燒達到了節(jié)能減排的目的，并取得了良好的經(jīng)濟效益。[關鍵詞]燃氣鍋爐；尾氣回收；摻燒；技術與安全特性；經(jīng)濟效益[中圖分類號]TK 229．8 [文獻標志碼]B [文章編號]1004—9932(2015)06—0052一03兗礦國泰化工有限公司是一家大型煤化工企業(yè)，現(xiàn)生產(chǎn)能力為800 kt／a醋酸、300 kt／a甲醇、100 kt／a醋酸乙酯、150 kt／a醋酸丁酯、150kt／a丁醇，聯(lián)產(chǎn)80 MW電能(發(fā)電)。各裝置排放的尾氣、弛放氣(如醋酸高壓尾氣、甲醇弛放氣、丁醇尾氣等)有效成分(CO、H：)含量較高，這些尾氣，回收技術比較成熟的均已作為化工產(chǎn)品原料進行了回收利用，剩下的醋酸I、Ⅱ(系統(tǒng))低壓尾氣，膜分離裝置放空氣，變壓吸附一段放空氣和氨弛放氣(來自鄰廠)等，全部排放至火炬燃燒，主要是因為這些尾氣組分差異較大，如果作為化工產(chǎn)品原料集中回收利用，分離比較困難，回收成本會很高。這些尾氣持續(xù)排放到火炬燃燒，熱能被白白浪費，為充裝置，生產(chǎn)蒸汽供主工藝生產(chǎn)線使用，減少現(xiàn)有燃煤鍋爐產(chǎn)生的污染和燃料消耗。2014年上半年，公司建成了1套35 t／h燃氣鍋爐，摻燒各工藝裝置排放的可燃尾氣。運行實踐表明，摻燒達到了節(jié)能減排的目的，并取得了良好的經(jīng)濟效益。1系統(tǒng)尾氣情況由于上述尾氣流量、壓力、組分各異，有些組分具有腐蝕性，有些組分會引起某些催化劑中毒，混合后再集中分離的難度大，而單獨分離成本高、效益低。通過調(diào)研，上述尾氣作為燃氣鍋爐燃料是可行的。1．1尾氣參數(shù)據(jù)計量顯示及分析化驗，各尾氣部分參數(shù)分回收利用這部分熱能，公司決定建設余熱回收 (平均值)如表1。表1各尾氣部分參數(shù)1．2尾氣熱力計算(1)查表得，3．82 MPa、450 oC過熱蒸汽的焓值為796 kcaL／kg。(2)據(jù)氣體成分計算各可燃尾氣的熱值為：醋酸I低壓尾氣2 186 kcalfm3；醋酸Ⅱ低壓尾氣[收稿日期]2015—05—25 [修稿日期]2015-06·06[作者簡介]王進兵(1978一)，男，湖北黃岡人，工程師，主要從事生產(chǎn)技術管理工作。3 275 kcal／m3；膜分離裝置放空氣2 468kcal／m3；變壓吸附一段放空氣889 kcal／m3；混合氣體1 241 kcalZm3。(3)1～4尾氣混合后，氣體中的H：s含量為0．88％(體積分數(shù))。燃燒后煙氣中SO：含量高，經(jīng)計算排煙溫度定為190 oC。煙氣排至大氣中前，先經(jīng)熱電車間氨法脫硫裝置處理至達標。(4)現(xiàn)有可燃尾氣(15 200 n13／h)生產(chǎn)蒸萬方數(shù)據(jù)第6期 王進兵：燃氣鍋爐摻燒多種尾氣的實踐 ·53·汽量，經(jīng)計算，燃燒后可產(chǎn)生3．82 MPa、450℃的過熱蒸汽22 t／h左右。(5)現(xiàn)有可燃尾氣燃燒所需配風(空氣)量為39 670 m3／h，達到額定產(chǎn)汽量時總配風量為60 544～68 796 m3／h。(6)現(xiàn)有可燃尾氣燃燒后產(chǎn)生的煙氣量為51 146 m3／h，達到額定產(chǎn)汽量時總煙氣量為78 058～86 568 m3／h．2尾氣回收方案為了給續(xù)建項目尾氣回收留下余量，公司決定上馬1臺額定蒸發(fā)量35 t／h、蒸汽壓力3．82MPa、過熱蒸汽溫度450℃的余熱鍋爐。燃燒爐出口煙氣溫度為950～1 100℃，平均生產(chǎn)3．82MPa、450℃過熱蒸汽35 t／h，系統(tǒng)排煙溫度≤190℃；鍋爐負荷調(diào)節(jié)范圍為60％～110％，在60％～100％額定負荷時熱效率為79％。2．1尾氣余熱回收方案為滿足工藝要求，燃燒爐設計爐溫為950～1 100℃，在尾氣參數(shù)等基本條件具備的情況下，設計燃燒容積(空間)能夠保證爐溫、尾氣處理量的要求，尾氣爐內(nèi)充分燃燒釋放出熱量，使爐內(nèi)的煙氣溫度升高。考慮到投資的經(jīng)濟性，在確保滿足生產(chǎn)要求的前提下，將燃燒爐與換熱裝置分開，設計成2臺設備，這樣，燃燒爐的設計壓力不必與換熱裝置的設計壓力一樣高，可有效降低燃燒爐的設備投資及其運行維護費用，安全風險也隨設計壓力降低而降低；燃燒爐內(nèi)排出的煙氣與除氧軟水在換熱裝置中實現(xiàn)熱量交換，產(chǎn)出蒸汽，這樣，換熱過程也不會影響燃燒爐的爐溫(燃燒爐爐溫主要受尾氣進爐量控制，當然了，空氣量必須與進爐尾氣量相匹配)。與傳統(tǒng)鍋爐相比，本裝置的這種分體式設計在總圖布置上比較靈活，由于裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積相對較小，換熱裝置為定型設備，因此土建、安裝工作量也較小。為提高可燃尾氣的燃燼率，同時回收煙氣的低位熱能，可以將進爐空氣與低溫煙氣換熱，既降低了排煙溫度，又預熱了進爐空氣。2．2工藝流程簡述燃燒爐內(nèi)點火裝置啟動正常后，從尾氣混合罐來的約20℃的可燃尾氣與空氣預熱器來的140℃左右的熱空氣等量進入多對特制的燒嘴(燒嘴在圓柱形的爐體上對置式分布，使燃燒火焰盡可能集中在爐膛中心)，確保中心管噴出的可燃尾氣與夾套環(huán)隙噴出的熱空氣充分混合后進人燃燒爐內(nèi)瞬間燃燒，生成的高溫煙氣(950～l 100℃，最大煙氣量86 568 m3／h)先經(jīng)水冷屏(水冷屏作為燃燒爐與換熱裝置的連接通道)，再到換熱裝置；煙氣依次經(jīng)過蒸汽過熱器、余熱鍋爐、省煤器、空氣預熱器，溫度逐漸降低至約190℃，然后經(jīng)引風機送到熱電車間氨法脫硫系統(tǒng)進行脫硫處理，最后經(jīng)煙囪放空。壓力6．4 MPa、溫度140℃的除氧軟水先經(jīng)省煤器初步預熱到約245℃后，送水管式余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽經(jīng)過熱器與高溫煙氣換熱后，產(chǎn)生3．82 MPa、450℃的過熱蒸汽，送公司公用蒸汽管網(wǎng)。3技術與安全特性(1)燃燒爐設計結(jié)構(gòu)合理。燃燒爐采用錐頂錐底結(jié)構(gòu)，在滿足生產(chǎn)能力的前提下，該結(jié)構(gòu)有效地利用了燃燒空間。燒嘴在圓柱體形的爐體上對置式分布，正常情況下燃燒火焰集中在爐膛中心，火焰上、下方向伸長，筒體高度加上錐頂、錐底高度完全能滿足燃燒火焰最長長度要求，不會造成火焰直接接觸爐內(nèi)壁耐火磚而加速熱侵蝕。同時，其錐底設計有利于燃燒爐下方的超壓水封槽的設計，錐底結(jié)構(gòu)與水封液面接觸面較小，熱損失量也較小。另外，燃燒爐內(nèi)少量熔融狀雜質(zhì)可以通過錐底自由滑落至水封槽，避免在燃燒爐內(nèi)長時問累積。該爐燃燒空間利用率高，爐體尺寸相對較小，爐內(nèi)耐火磚等材料用量也少，設備投資費用較低。(2)加強燃燒爐內(nèi)襯施工質(zhì)量管理。爐內(nèi)耐火磚之間的縫隙如果采用普通方法及材料施工，在1 000 oC左右的高溫下，易開裂，造成熱量損失，如果不能及時檢測到磚縫開裂，可能會造成內(nèi)襯破壞，進而引起爐外壁局部過熱而損壞設備。因此，耐火磚間縫隙處理尤為重要。本裝置在設計時，考慮到極限工況下耐火磚間的縫隙變化尺寸，采用了特殊的伸縮性能較好的材料予以填充，確保了內(nèi)襯安全耐用。(3)采用新型結(jié)構(gòu)的燒嘴。本燃燒爐以可燃尾氣為燃料，其燒嘴采用夾套式結(jié)構(gòu)，中心管噴出的燃料氣與外套管環(huán)隙噴出的助燃空氣在設萬方數(shù)據(jù)·54· 中氮肥 第6期計工況下能夠充分混合，可燃尾氣燃燼率高；而流經(jīng)燒嘴的氣體溫度較爐內(nèi)溫度低，對燒嘴本身也是一種保護。(4)優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)。為節(jié)省投資，本方案中的立式鍋爐不采用流化床純立式結(jié)構(gòu)，而是采用z型結(jié)構(gòu)設計，即前面是膜式壁水冷屏，水冷屏上面是蒸汽過熱器，蒸汽過熱器后面是鍋爐本體，鍋爐本體后面是省煤器，省煤器上面是空氣預熱器。即煙氣下進上出，N型折返排出。(5)采用變頻節(jié)能技術。考慮到前系統(tǒng)運行工況調(diào)整，尾氣量可能會隨之波動，為降低裝置運行費用，運轉(zhuǎn)設備采用變頻調(diào)速。(6)強化煙道防腐質(zhì)量。為滿足鍋爐煙氣脫硫要求，煙氣出口管道內(nèi)部采用玻璃鱗片防腐，提高管道耐腐蝕性，延長管道使用壽命。(7)提高換熱設備密封性能。鍋爐、省煤器、空氣預熱器等外購換熱設備，要求±150mmH：0壓力下不漏煙氣，否則引風機抽吸時大量冷空氣吸人系統(tǒng)，將大大降低煙氣溫度，也就降低了熱量回收效果。(8)優(yōu)化控制方案。燃燒爐采用DCS集散控制系統(tǒng)，操作安全，簡便易行。鼓風機、引風機現(xiàn)場設置操作柱，供檢修及啟停用，同時DCS亦可實現(xiàn)對鼓風機、引風機啟停及風量調(diào)節(jié)。控制室內(nèi)DCS設置2臺操作站，鍋爐液位處安裝有攝像頭，控制室內(nèi)安裝有電視監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對鍋爐液位的實時監(jiān)控。(9)強化安全措施。可燃尾氣在進燃燒爐前首先進入混合罐，經(jīng)減壓后再進入燒嘴燃燒，防止回火爆鳴；燃燒爐頂部設置有膜片式防爆閥，燃燒爐側(cè)面設置有重力式防爆門；燃燒爐下部設置有水封槽。多重安全設施確保設備安全、可靠運行。4經(jīng)濟效益據(jù)72 h考核數(shù)據(jù)，余熱鍋爐尾氣回收裝置(總投資1 058．2萬元)蒸汽產(chǎn)量26 t／h，鍋爐給水29．8 t／h，進尾氣回收裝置尾氣量19 300m3／h，各電機功率合計為183．02 kW(包括鍋爐給水泵電機功率9．14 kW、鼓風機電機功率12．16 kW、引風機電機功率161．72 kW)。4．1主要產(chǎn)品、消耗品價格化工生產(chǎn)用電0．65形(kW·h)鍋爐給水4．5形m3蒸汽110形t4．2成本(年運行時間按300 d計)年折舊費用1058．2×10％=105．82萬元年財務費用1058．2×6．65％=70．37萬元年運行電耗 183．02×0．65×24 X 300 X10一=85．65萬元年鍋爐給水4．5 X 29．8 X 24 X 300 X 10～=96．55萬元年維修費用30萬元4．3經(jīng)濟效益年產(chǎn)汽效益26×110 X 24×300 X 10一=2 059．2萬元年經(jīng)濟效益2059．2—105．82—70．37—85．65—96．55—30=1 670．8萬元以上計算表明，采用燃氣鍋爐摻燒尾氣生產(chǎn)化工裝置所需的蒸汽，其經(jīng)濟效益是顯著的，同時也起到了節(jié)能減排的作用。《中氮肥》2016年征訂啟事《中氮肥》(ISSNl004—9932，CN51—1379／TQ)1985年創(chuàng)刊，雙月刊，系川化集團有限責任公司和全國中氮情報協(xié)作組主辦的全國化肥行業(yè)的科技刊物。辟有專論與綜述、合成氨生產(chǎn)技術、尿素生產(chǎn)技術、硝酸及下游產(chǎn)品、甲醇及下游產(chǎn)品、化工設備、分析與檢測、試驗與研究等欄目，適宜于化工、化肥行業(yè)的同行們閱讀、參考和借鑒。全年6期，定價72元／年(含平郵費；如需掛號，全年加收18元，不限份數(shù))。歡迎單位和個人訂閱，可聯(lián)系編輯部通過郵局匯款和銀行轉(zhuǎn)賬兩種方式訂閱。電話：(028)89300684，83667576；傳真：(028)89301855，83667578；E—mail：zdxz@sina．corn； nmtech@vip．163．com。◆郵局匯款四川省成都市青白江區(qū)團結(jié)路311號《中氮肥》編輯部(郵編610301)◆銀行匯款戶名：川化集團有限責任公司；開戶行：工行青白江區(qū)支行；賬號：4402231009022101425

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