吹風氣余熱回收裝置運行優(yōu)化

王軍 王海英 郭亨林

摘要：本文主要介紹我公司吹風氣裝置運行過程中存在的一些問題，如蒸汽過熱器使用周期短、余熱鍋爐積灰嚴重等，通過查找問題、分析原因，提出相應的解決方法，通過引進新技術、小技改以達到該裝置高效、節(jié)能、穩(wěn)定運行的目的。

Abstract： This article mainly introduces some problems that exist in the operation of our company's air blowing device， such as the short cycle of the steam superheater and the serious dust accumulation of the waste heat boiler. Through finding the problem and analyzing the reasons， we propose corresponding solutions， through the introduction of new technologies， small technical transformation to achieve the purpose of high efficiency， energy saving and stable operation of the device.

關鍵詞：吹風氣;蒸汽過熱器;余熱鍋爐;穩(wěn)定運行

Key words：air blow;steam superheater;waste heat boiler;stable operation

中圖分類號：TQ440.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0100-02

1? 概況

我公司現有UGI型煤氣爐15臺，其中？準3200爐8臺，？準3600爐3臺，？準2650爐4臺，設計生產能力36萬噸合成氨/年。我公司2005年以前使用燃燒室回收吹風氣中的潛熱，熱能未能充分回收，且高上氣道溫度的操作方法影響了煤氣爐的節(jié)能降耗。2004年12月我公司第一套50t/h吹風氣回收裝置建成開車后，吹風氣集中進裝置回收熱量，裝置發(fā)揮了較好的效益。隨著2007年型煤制氣項目的4臺？準2650煤氣爐投產，將有約18000Nm3/h的吹風氣產生，我公司又上了一套25t/h吹風氣回收裝置。

吹風氣回收裝置其工藝原理為將各單爐吹風氣經過總管集中，在燃燒爐內與空氣經混合后進行充分燃燒，然后經換熱器（鍋爐）多級回收熱能，尾氣經引風機、煙囪排放。排放溫度一般為140-180℃。燃燒爐的型式為上燃式即吹風氣從燃燒爐上部進入。

吹風氣余熱回收裝置主要工藝指標：

燃燒爐出口溫度：750-900℃;

除鹽水溫度：100℃;

吹風氣溫度：250℃;

排煙溫度：140-170℃;

馳放氣壓力：1.0MPa;

鍋爐液位：液位計（1/2-2/3處）;

主蒸汽壓力：3.82MPa;

主蒸汽溫度：450℃。

2? 存在的問題及原因分析

吹風氣裝置在運行10年后，相繼出現了一些問題，如蒸汽過熱器周期性使用較短，達不到工藝使用要求、余熱鍋爐列管積灰嚴重，尾氣溫度高、煙囪尾氣排放不達標、燃燒爐進口混合器使用周期短等，整體運行效率不高，需要做出技術改進來提高設備綜合穩(wěn)定運行效率。

2.1 蒸汽過熱器使用周期短

吹風氣蒸汽過熱器投用約1年左右，發(fā)現正壓時從鍋爐本體泄露處有白煙噴出，且煙囪處也有明顯的白煙冒出，另外蒸汽過熱器下部與余熱鍋爐接縫處有水流出，且有一定的溫度，崗位人員反映鍋爐用水量增加，蒸汽產量明顯變少，初步判斷是蒸汽過熱器泄露。停車熄火降溫后檢查結果如下：迎風面蛇形管變形嚴重，進口處測厚顯示有減薄趨勢，下部U型彎固定管夾處有漏點。產生該漏點的原因分析如下：

①該過熱器蒸汽流向與煙氣流動方向相反，屬于逆流式。逆流布置時具有較大的傳熱溫差，可節(jié)省金屬耗量，但蒸汽出口恰好處于較高的區(qū)域，金屬壁溫高，容易造成蛇形管變形。變形后的蛇形管與固定管束在開停車時受溫度變化產生相對滑動。

②原料煤機械強度和熱穩(wěn)定性差，吹風氣帶出物較多，大部分是顆粒狀的細灰，沖刷比較嚴重。

③過熱器設計不合理，靠近迎風面處未設計防磨裝置，無法有效的阻擋沖刷。從停車后檢查情況看，過熱器迎風面的管道減薄較嚴重，局部有1.5mm的磨損。

2.2 余熱鍋爐列管積灰嚴重，尾氣溫度高

吹風氣余熱回收裝置檢修完開車時，引風機前溫度僅為140℃，蒸汽產量達到設計要求。運行3個月后，尾部煙氣溫度越來越高，最高時達到200℃，蒸汽產量明顯下降。雖然加強了對余熱鍋爐的排灰，但是由于負壓偏大，效果不明顯。原因分析如下：鍋爐設計本身有一定的缺陷，列管布置比較緊密，管間間距偏小，容易造成積灰，大修時也無法有效的利用人工進行清理，再加上原有的12臺SHW32聲波吹灰器由于現場環(huán)境惡劣，一半以上已經失效，清灰效果大打折扣，造成大量的細煤灰附著在鍋爐列管表面，影響鍋爐換熱效果，系統阻力增加，蒸汽產量明顯下降。

2.3 煙囪尾氣排放不達標

吹風氣裝置自建成投產以來，吹風氣尾氣粉塵達不到國家規(guī)定氣體排放指標，經過多次技術改造，但因容易堵塞及煙氣帶液的情況，除塵裝置都沒有實際效果，隨著國家對大氣污染的監(jiān)察，原有的吹風氣裝置尾氣除塵措施已不能滿足現狀。

2.4 燃燒爐進口混合器使用周期短

燃燒爐進口混合器是可燃氣體即低溫吹風放空氣與預熱后的空氣混合處，該處受熱溫差較大，原有的結構為耐火磚和耐火膠泥砌筑而成，當使用約半年左右會逐漸出現耐火膠泥脫落，導致耐火磚松動，塌落。耐火層失效后，燃燒爐殼體鋼板直接裸露在700℃左右的高溫下，墻板超溫變形嚴重，當出現泄漏時，必須被迫停車修復。

3? 解決對策

3.1 針對蒸汽過熱器的泄露情況，根據相關原因分析采取了以下幾個措施：

①過熱器的流向布置進行改進，取消逆流式結構，采用順流方式進行布置，即蒸汽流向的方向與煙氣流動方向一致，該種布置傳熱溫差較小，所需受熱面較多，蒸汽出口處煙氣溫度相對較低，受熱面金屬壁溫即較低。這種布置方式工作較安全，使用周期較長，對列管變形保護起到較好的作用，但是經濟性較差，對蒸汽產量有一定的影響。

②原料煤造成的吹風氣帶出物多問題，一方面保證造氣煤氣爐操作優(yōu)化，降低上氣道溫度，減少帶出物，另一方面加大吹風氣旋風除塵器排灰的監(jiān)控，避免因灰滿造成的大量細灰?guī)脲仩t中。

③迎風面耐磨問題，考慮在迎風面處增加材質為1Cr18Ni9Ti材質的防磨護罩，通過增加耐沖刷護罩能有效提高過熱器的使用壽命。

3.2 針對余熱鍋爐積灰的情況，采取了以下措施：

①取消原有的聲波吹灰器，改為吹灰效果更好、使用更穩(wěn)定的長伸縮式蒸汽吹灰器（C304c）。其具有集吹灰、節(jié)能、效果好、自身能耗小、使用安全、運行可靠、使用壽命長等特點。

②每次大修時，在保證下部4個排灰口通暢的情況下利用高壓水槍對余熱鍋爐、省煤器列管進行清洗，直至將列管清洗干凈。沖洗時要注意對鍋爐兩側的耐火磚進行適當的保護，延長開車前烘爐的時間。

③運行時加強監(jiān)控吹風氣旋風除塵器排灰、下鍋筒排灰情況，現場安排管理人員監(jiān)督，保證下灰的徹底性。如果未定期對旋風除塵、下鍋筒進行排灰，將會對鍋爐的列管和換熱效率造成一定的影響。

3.3 針對原有的煙囪除塵器排放無法達標問題，我公司采用了目前行業(yè)內技術相對領先的水膜除塵裝置，該裝置原理為鍋爐煙氣經風機后吹入塔體，切向進入主塔，在旋流柱的導向作用下螺旋上升;煙氣在與水逆向對流接觸，并在噴霧加濕的作用下形成良好的霧化吸收區(qū);煙氣在霧化區(qū)內充分接觸反應，完成煙氣的充分混合。利用煙氣本身的旋轉作用與旋流柱的導向作用，產生強大的離心力，將煙氣中的液滴甩向塔壁，從而達到除霧效果;煙氣中所含的少量煙塵也將被水膜分離下來，使煙塵的排放濃度低于排放指標。這種除塵器結構簡單，金屬耗量小，耗水量小。其缺點是高度較大，布置困難，并且在實際運行中發(fā)現有帶水現象。因此相對應的如果運行中帶水現象明顯的話，則需要在阻力可控的情況下增加絲網除霧器，以此解決帶水的問題。

3.4? 針對燃燒爐混合器墻體泄露問題，我公司在易泄露處取消耐火磚結構，采用收縮性和固化型較好的DK-2#耐磨澆注料。其特點為耐溫達1200℃，當采用DK-2#高溫澆注料進行整體搗筑時還具有很高的耐磨損、耐沖擊、抗熱震、耐侵蝕、抗結焦、壽命長等特點。整體澆筑避免了耐火膠泥易松動造成的耐火磚塌落問題。

3.5? 經改造優(yōu)化后的吹風氣生產流程如圖1。

4? 運行效果

①通過改變蒸汽過熱器的流向、增加防磨罩等改造，蒸汽過熱器的使用壽命由原來的2年左右延長至6年左右，但經過長時間的使用，換熱效率有所下降。綜合蒸汽過熱器使用壽命和換熱效率來看，設備運行的穩(wěn)定性提高，將對公司的創(chuàng)效提供有利的支撐。

②改造后，吹風氣引風機前尾氣溫度高的情況有所好轉，由停車前的200℃降至140-170℃左右。運行中每次溫度上升時通過增加吹灰頻次，有所好轉。此舉使整個吹風氣裝置熱量平衡達到設計要求，延長了引風機和水膜除塵器的使用周期。

③通過水膜除塵器改造后，尾氣綜合治理工作也取得較好的成效，已達到達標排放的要求。但運行一段時間后，會出現出口帶水的現象，公司已制定措施，增加絲網除霧器，保障設備的運行指標。

④通過在燃燒爐混合器使用新材料DK澆注料后，燃燒爐混合器的使用壽命提高至4年，使用過程中未發(fā)生一起因混合器泄露而造成的停車事件，使用效果較好。

5? 結論

吹風氣裝置運行多年來存在的一些問題經過剖析、改進，基本上解決了蒸汽過熱器使用周期過短、余熱鍋爐積灰多、水膜除塵器后尾氣不能達標排放、燃燒爐混合器使用周期短等問題，使裝置整體運行穩(wěn)定，運行效果大幅提升，為公司經濟運行打下堅實的基礎。

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作者簡介：王軍（1984-），男，浙江江山人，本科，工程師，從事機械設備方面的研究;王海英（1972-），女，江蘇贛榆人，本科，高級工程師，從事防腐、保溫、隔熱和非金屬設備方面的研究;郭亨林（1970-），男，浙江龍游人，本科，工程師，從事機械設備方面的研究。