李 丁

(安陽(yáng)化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 ， 河南 安陽(yáng) 455133)

0 前言

安陽(yáng)化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司所屬安陽(yáng)龍宇新材料公司原有4臺(tái)YJL-14540MJ型的燃水煤漿鍋爐，燃料以水煤漿為原料，根據(jù)《河南省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)河南省2018年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案的通知》(豫政辦〔2018〕14號(hào))8.1要求“淘汰省轄市規(guī)劃區(qū)內(nèi)35蒸噸/小時(shí)及以下燃煤鍋爐”，為確保后期裝置不受環(huán)保因素影響，聚酯生產(chǎn)裝置安全長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行環(huán)保技術(shù)改造，以達(dá)到環(huán)保管控要求。而天然氣是一種清潔能源，把原有的水煤漿設(shè)計(jì)燃料改為天然氣，使煙氣排放符合環(huán)保要求，并能滿足安全生產(chǎn)需求，確保聚酯裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 原水煤漿鍋爐工藝及設(shè)備基本情況

原水煤漿鍋爐燃料使用水煤漿，設(shè)計(jì)單爐負(fù)荷52.33×106kJ，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷為單爐29.31×106～36.84×106kJ，鍋爐共4臺(tái)，3開(kāi)1備，燃燒熱效率在75%左右。鍋爐水煤漿燃燒器布置在鍋爐穩(wěn)燃室東側(cè)，水煤漿燃燒后的煙氣經(jīng)過(guò)爐膛、上部輻射受熱面、對(duì)流受熱面，然后進(jìn)入SCR、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅱ、空氣預(yù)熱器Ⅰ、布袋除塵器后由引風(fēng)機(jī)將煙氣引至脫硫塔、脫水桶達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪排入大氣；同時(shí)汽提塔及污水處理系統(tǒng)尾氣送鍋爐進(jìn)行燃燒，其中污水處理系統(tǒng)收集廢氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)入口吸入鍋爐進(jìn)行燃燒。

水煤漿鍋爐主要配套運(yùn)行設(shè)備有氨水卸車(chē)、儲(chǔ)存及輸送設(shè)備，水煤漿卸車(chē)、儲(chǔ)存及輸送設(shè)備，柴油儲(chǔ)存及輸送設(shè)備，鍋爐除渣機(jī)、脫硫循環(huán)泵、沉灰池、干灰倉(cāng)、工藝水箱及水泵、聲波吹灰器、鍋爐自動(dòng)吹灰器、干灰發(fā)送罐及管線、渣漿泵及壓濾機(jī)等。

2 環(huán)保技術(shù)改造前基本情況

水煤漿鍋爐煙氣排放指標(biāo)情況：水煤漿鍋爐運(yùn)行期間，公司煙氣污染物排放指標(biāo)：煙塵≤10mg/Nm3，二氧化硫≤35 mg/Nm3，氮氧化物≤50mg/Nm3。

水煤漿鍋爐存在的安全和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)：水煤漿鍋爐煙氣處理工藝流程較長(zhǎng)，附屬設(shè)備較多，占用大量人力、物力，且由于流程長(zhǎng)，設(shè)備多導(dǎo)致安全操作風(fēng)險(xiǎn)增加；同時(shí)其脫硝反應(yīng)器配套的氨水系統(tǒng)，卸車(chē)環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)、管線沖洗環(huán)節(jié)等均存在灼傷皮膚或吸入造成人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。水煤漿鍋爐運(yùn)行期間受倒?fàn)t、停爐、脫硫塔噴嘴堵塞、布袋除塵器布袋破損、脫硝反應(yīng)器堵塞漏風(fēng)、吹灰等影響，易導(dǎo)致煙氣指標(biāo)較多頻次波動(dòng)超標(biāo)，嚴(yán)重威脅公司的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

水煤漿鍋爐運(yùn)行時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況：水煤漿是由煤、水和添加劑通過(guò)物理加工得到的一種低污染、可管道輸送的煤基流體燃料。它改變了煤的傳統(tǒng)燃燒方式，有一定的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，但其燃燒本質(zhì)還是燒煤，必定產(chǎn)生爐渣、爐灰、煙塵等污染物，以上固體廢物均需定期清理，人工壓濾及清運(yùn)，同時(shí)也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境造成影響。

水煤漿鍋爐控制系統(tǒng)情況：水煤漿鍋爐控制系統(tǒng)為4套西門(mén)子S7-300 PLC系統(tǒng)，輸灰系統(tǒng)為1套三菱PLC系統(tǒng)。因該系統(tǒng)內(nèi)部供電及現(xiàn)場(chǎng)儀表供電、接線不合理，是鍋爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行存在的較大隱患，該隱患曾多次導(dǎo)致后續(xù)裝置被迫減量及影響系統(tǒng)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 技術(shù)改造目的

①使公司鍋爐符合《河南省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)河南省2018年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案的通知》(豫政辦〔2018〕14號(hào))要求，并減少鍋爐煙氣指標(biāo)波動(dòng)，使煙氣指標(biāo)符合GB13271—2014 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的燃?xì)忮仩t大氣污染物排放指標(biāo)要求：煙塵≤5 mg/Nm3，二氧化硫≤10 mg/Nm3，氮氧化物≤30 mg/Nm3。避免因環(huán)保管控造成生產(chǎn)裝置被動(dòng)降負(fù)荷或停車(chē)風(fēng)險(xiǎn)。②減少附屬設(shè)備，優(yōu)化工藝流程，減少操作頻次，減少危險(xiǎn)化學(xué)品的使用，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高裝置本質(zhì)安全水平。③減少鍋爐固體廢物產(chǎn)生，改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生環(huán)境。④提高鍋爐燃燒效率至90%±1%，提高單爐運(yùn)行負(fù)荷至50.23×106kJ，雙爐運(yùn)行可滿足聚酯裝置滿負(fù)荷運(yùn)行。⑤優(yōu)化鍋爐控制系統(tǒng)，整合鍋爐及聚酯控制室，消除控制室安全隱患，提高鍋爐智能化水平，穩(wěn)定熱媒總管溫度在315～318 ℃指標(biāo)范圍內(nèi)。同時(shí)使其滿足鍋爐改造要求，又能加強(qiáng)聚酯和鍋爐控制室崗位溝通效率。

4 具體實(shí)施方案

4.1 系統(tǒng)說(shuō)明

燃水煤漿鍋爐改造說(shuō)明：原鍋爐是雙盤(pán)管強(qiáng)制循環(huán)有機(jī)熱載體鍋爐，鍋爐采用組裝結(jié)構(gòu)，由三大件組成，下部大件為爐膛燃燒室，上部大件為爐膛輻射受熱面，后部大件為鍋爐對(duì)流受熱面，鍋爐爐膛部分全部采用密排管組成，后部大件由蛇形管組組成，兩者通過(guò)連接管連接，煙氣經(jīng)過(guò)爐膛燃燒、上部輻射受熱面、對(duì)流受熱面后進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅱ、空氣預(yù)熱器Ⅰ后進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)排入大氣。

對(duì)現(xiàn)有鍋爐的改造主要是針對(duì)鍋爐燃料改變，由燃燒水煤漿改成燃天然氣而進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算，鍋爐的排煙溫度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，鍋爐大部分輔機(jī)也能滿足鍋爐額定負(fù)荷要求，鍋爐在使用天然氣燃料前根據(jù)圖紙要求修改爐膛燃燒室部分以適應(yīng)天然氣的燃燒。同時(shí)改造后的天然氣鍋爐設(shè)置煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)，使鍋爐具備普通燃燒模式和低氮燃燒模式。

4.2 改造方案簡(jiǎn)述

①鍋爐主機(jī)前段水煤漿穩(wěn)燃室拆除，鍋爐主機(jī)爐底改造，將爐底落灰斗取消，爐底落灰口封閉并預(yù)留天然氣燃燒器安裝孔，出渣機(jī)拆除，對(duì)流段吹灰管拆除，封閉吹灰口，對(duì)流段落灰管拆除，封閉對(duì)流段落灰口，爐門(mén)觀火孔封堵；鍋爐爐膛下部爐墻拆除重做。②天然氣燃燒器下置，每臺(tái)鍋爐布置兩臺(tái)天然氣燃燒器。原有水煤漿燃燒器拆除，在每臺(tái)鍋爐底部位置安裝兩臺(tái)9 500 kW鍋爐配套的天然氣燃燒器，鍋爐燃燒器接口改造成適合安裝天然氣燃燒器。③拆除原有的水煤漿儲(chǔ)漿供漿系統(tǒng)(卸漿泵、儲(chǔ)漿罐、供漿泵、日用漿罐等)，拆除原有的輕柴油系統(tǒng)(儲(chǔ)油槽、油泵等)。④保留尾部的余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅰ、引風(fēng)機(jī)，隔離現(xiàn)有布袋除塵器、脫硫裝置、脫硝裝置、部分煙風(fēng)道、鼓風(fēng)機(jī)等，煙氣從鍋爐出口經(jīng)省煤器(新增)、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅰ之后，直接接至引風(fēng)機(jī)入口，克服鍋爐及煙道阻力，保持鍋爐爐膛微負(fù)壓，煙氣再經(jīng)引風(fēng)機(jī)出口接煙囪，從煙囪出口排入大氣。同時(shí)在引風(fēng)機(jī)入口增加煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)，根據(jù)煙氣氮氧化物指標(biāo)，引少量煙氣至空氣預(yù)熱器新風(fēng)出口管道配風(fēng)進(jìn)爐助燃。⑤現(xiàn)有鍋爐電控系統(tǒng)整體改造為DCS控制系統(tǒng)，并適合天然氣燃燒器燃燒工況。⑥保留原有鍋爐的汽水系統(tǒng)(水處理、水箱、水泵、余熱鍋爐、分汽缸)及尾氣和臭氣回收燃燒系統(tǒng)等。⑦統(tǒng)籌筑爐和烘爐的施工關(guān)系。經(jīng)過(guò)綜合分析討論，提出筑爐完工后，對(duì)4#爐的燃燒器孔洞進(jìn)行簡(jiǎn)易封堵，提前用導(dǎo)熱油進(jìn)行低溫烘爐。通過(guò)查閱資料，根據(jù)導(dǎo)熱油的特性和爐體構(gòu)造，最后確定烘爐方案、制定烘爐曲線、列出存在的風(fēng)險(xiǎn)及解決辦法。燃燒器安裝完成后直接進(jìn)行高溫烘爐，最后經(jīng)過(guò)4#爐烘爐效果進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，采用導(dǎo)熱油中低溫烘爐技術(shù)可行，耐火材料無(wú)開(kāi)裂現(xiàn)象，且烘爐效果良好，工期縮短2天，導(dǎo)熱油烘爐解決了燃燒器未到貨不能烘爐這一瓶頸。⑧控制室整合。將聚酯總控室、水煤漿爐控制室搬遷至廠前區(qū)辦公樓一樓西側(cè)。對(duì)辦公樓一樓內(nèi)部進(jìn)行改造，作為總控室使用。

5 實(shí)施后效果分析

①鍋爐已改造完成、安全投運(yùn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，并已經(jīng)順利通過(guò)鍋檢所驗(yàn)收。天然氣爐的投運(yùn)避免了清渣、吹灰等定保作業(yè)，有效降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)不再使用氨水，提高了本質(zhì)安全水平。②煙氣數(shù)據(jù)傳至鍋爐DCS后，經(jīng)過(guò)11月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，煙氣顆粒物指標(biāo)范圍為0.3～4 mg/Nm3，二氧化硫指標(biāo)范圍為5.5～8 mg/Nm3，氮氧化物指標(biāo)范圍為14～25 mg/Nm3，煙氣各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB 13271—2014 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的燃?xì)忮仩t大氣污染物排放指標(biāo)要求，且對(duì)后期環(huán)保強(qiáng)化管控留有充分余量空間。③天然氣爐的投運(yùn)，避免了因水煤漿儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)造成的水煤漿泄漏問(wèn)題，有效改善了熱媒站的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生面貌，同時(shí)減少了固體廢物。④3#爐負(fù)荷為50.49×106kJ時(shí)，其天然氣流量為1 514 Nm3/h，按照35 587 kJ/Nm3計(jì)算，3#爐的熱效率為93.71%，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。4#負(fù)荷顯示50.66×106kJ時(shí)，其天然氣流量為1 546 Nm3/h，按照35 579×104kJ/Nm3計(jì)算，4#爐的熱效率為92.08%，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。綜合單耗為79.2 Nm3/t，低于成果實(shí)施前的天然氣能耗預(yù)期值100 Nm3/t。按照天然氣單價(jià)2.28元/Nm3計(jì)算，噸成本降低20.8元。⑤推廣用導(dǎo)熱油低溫烘爐技術(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn) 2#爐烘爐時(shí)間由6天縮短為3天。⑥控制室優(yōu)化整合后，裝置系統(tǒng)集中控制，整體達(dá)到良好效果，也滿足了水煤漿鍋爐改造將控制室移位和天然氣爐對(duì)機(jī)柜室空間的需求。

6 結(jié)語(yǔ)

水煤漿鍋爐經(jīng)過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)了環(huán)保效果，同時(shí)本質(zhì)安全方面也得到一定的提升。但在日常操作中還需進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)天然氣鍋爐工藝操作的培訓(xùn)，提升職工操作水平，同時(shí)做好對(duì)天然氣鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)分析，制定并嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)安全管控措施。