三废混燃锅炉的技术改造小结

三废混燃锅炉的技术改造小结

郭晓燕   ,司俊超

鹤壁宝发能源科技股份有限公司    河南 鹤壁 458000

摘要：介绍了三废混燃锅炉在固定床间歇气化炉技改纯氧连续气化炉项目技改中出现的问题，找出原因，提出解决思路，按照思路进行了技改，技改后实际运行效果达到了预期目的，为同行业技改提供参考思路。

关键词：三废混燃锅炉，烟气氧含量过高，蒸汽产量。

鹤壁宝发能源科技股份有限公司拥有产能400kt/a及300kt/a二甲醚、10kt/aLNG的生产能力，是“国家高新技术企业”。公司原有2台55t/h三废混燃锅炉，其型号为QCL180/950-55-3.82/450，设计工况燃煤部分为25t/h，吹风气部分为30t/h，正产工况下满负荷生产。2021年为响应河南省相关政策，对固定床间歇气化炉进行技改为纯氧连续气化工艺，技改后气化炉将没有吹风气送进三废混燃锅炉，只凭燃煤部分25t/h的蒸汽产量，不仅锅炉设备使用效率将大大降低，还会因蒸汽产量减少制约背压发电机组的正常运行。经过综合考虑，公司决定对两台三废混燃锅炉进行技改。经过四个月的技改，试运行后各项数据达到了设计要求，运行稳定可靠。本文就把技改原因、过程和结果予以总结，为同行业在固定床间歇气化炉技改纯氧连续气化炉项目中提供参考。

1.1技改原因：

1.1.1增加蒸汽产量，确保发电机组

三废混燃锅炉产蒸汽后流程为：锅炉产3.80 MPa的蒸汽送至配套背压发电机组，经过发电机组后蒸汽压力约0.20MPa送至纯氧气化炉工序蒸汽系统。

燃煤部分最大产蒸汽量为23t/h，而背压发电机组安全运行要求在额定压力和温度下，流量大于25 t/h，如果不进行技改增加蒸汽产量，此背压发电机组将无法正常运行，该背压汽轮发电机组吨蒸汽发电量为100KW·h，损失无疑是巨大的。另外，纯氧气化炉技改后蒸汽分解率虽然会有大幅度的提升，届时会减少蒸汽用量，但显然一台炉23t/h吨的蒸汽产量，是满足不了配套的纯氧气化炉所需要的。经过综合考虑，决定对两台三废混燃锅炉进行技改，单台炉蒸汽产量达到40t/h左右。

1.1.2烟气中氧含量超标：

在锅炉无造气吹风气送入的情况下，燃煤部分调整可达到23t/h，但突出问题是：由于没有造气吹风气的进入稀释，烟气中氧含量达到了12.0～13.0%，致使烟气外排各种折算值大幅的上升，虽经过努力调整，但收效甚微，仍降不到烟气中基准氧含量值9.0%以下。为了确保在超低排放指标之内，只有加大烟气脱硫、脱硝流量，相对也增加了处理成本。经过调查发现，各厂三废混燃锅炉在没有造气吹风气进入的条件下，烟气中氧含量均偏高，有的甚至达到15.0%左右。

鉴于以上情况，对锅炉技改势在必行，以确保整个生产系统的安全、经济运行。

2.技改前锅炉状况：

2.1运行现状：

有吹风气时运行时，燃料煤为烟煤掺烧一定比例的固定床间歇气化炉残渣（残渣中含有10～20%的固定碳），混合后热值在17166kJ/kg，经过实际测算，燃煤部分产汽量在20t/h，吹风气产汽量在33 t/h左右。锅炉总产蒸汽量为53t/h，基本处于满负荷运行状态。

2.2设备现状：

   三废炉炉膛布风板有效直径为4000毫米，小孔风帽个数2627个，小孔直径为4.2毫米，大孔风帽个数539个，大孔直径为5.5毫米，风帽采用蘑菇头风帽。

风机配备：一次风机流量63305m3/h，全压13035Pa；二次风机流量36189m3/h ，全压7009Pa；引风机流量319000m3/h，全压4119Pa。

3.技改过程

3.1技改工艺设计

通过计算，单独燃煤(17166kJ/kg)时，蒸汽产量达到35t/h（蒸汽压力3.82MPa，温度450℃），送入脱碳工序送来的解析气，产蒸汽量达到40t/h。

为增大燃煤产蒸汽量，需要加大一次风的风量，需要改变现有风帽的小孔直径，风帽材质RTSi-5。增加一台烟气循环风机，不仅强制将炉膛内的热量循环带入蒸发段，还能降低烟气中的氧含量，达到降低氮氧化物的目的。

二次风机及引风机满足改造后的使用要求，余量很大，依旧用变频调节。

炉内水冷件上联箱中心高度和余热锅炉锅筒中心高度相差3米左右，基本达到了保证自然循环的最低高度要求。

3.2技改设备方面

通过计算做如下改动：

（1）更换一台一次风机Q=90000Nm3/h，全压13000Pa，替代现有的一次风机。

（2）增加一台烟气循环风机Q=40000Nm3/h，全压13000Pa，采用变频调节，用来提高换热效率，增加蒸发段热量，降低烟气中的氧含量和烟气中的氮氧化物的生成量。

（3）纯氧气化炉除尘细灰通过输灰系统直接进入炉膛燃烧。

4.技改效果

经过三个月的订货、施工，与纯氧气化炉同步试车开炉，运行数据达到了技改目的。

4.1蒸汽产量：

燃煤部分可达到35～36t/h；送入脱碳工序送来的解析气（气量18000Nm3/h，成分CO2：90% ，CO：8.0%， H

2+CH4：2.0 %），达到40～41t/h；纯氧气化炉除尘细灰入炉膛（50kg/h）产蒸汽量：1.5～2.5t/h；总产蒸汽量：41～43t/h。

4.2烟气中氧含量：

烟气中氧含量由原来的12.0～13.0%左右降到5.0%左右，考虑氧含量过低对燃烧不利，故烟气中氧含量操作指标暂定为6.0～7.0%。随着烟气中氮氧化物和氧含量的降低，脱硝仅仅SNCR工艺就能满足超低排放需要，烟气中NOx指标稳定在35mg/Nm³以下，单台三废混燃锅炉所用氨水比技改前节约6～7t/d，综合节约了2/3左右。

由于没有吹风气的进入，单台三废混燃锅炉烟气排放总量下降了60000Nm3/h左右。

5.技改后操作注意事项：

5.1加负荷时增加一次风量，并根据炉膛负压适当增加引风机负荷，一次风机增到最大时，可相应增加循环风机量。

5.2减负荷时减一次风量，并适当增循环风机量以保持炉膛沸腾良好，并调整引风机量，但要注意烟气中氧含量随之降低，烟气中氧含量过低燃料将燃烧不完全。

5.3一次风机和循环风机调整风量利用风门开关调节，若用变频调节，须同步调节，以防出现串风现象

6.结论

通过这次技改，不仅使配套的背压发电机组正常运行，满足整个生产系统蒸汽需要，还能减少烟气氮氧化物含量，尤其是对烟气中氧含量可控调节，变被动为主动，不再因烟气中氧含量折算值偏高而束手无措，在同行业固定床间歇气化炉技改纯氧连续气化炉项目实施过程中极具借鉴意义。