燃氫蒸汽鍋爐的安全技術(shù).ppt

燃氫蒸汽鍋爐的安全技術(shù) 上海德洲科技發(fā)展有限公司董事長黃貴德中國氯堿網(wǎng)2011年6月 目錄 氫氣能源利用的現(xiàn)狀和安全技術(shù)概述氫氣能源回收利用中的不安全因素和對策關(guān)于進一步安全回收利用氫氣能源的建議建設(shè)燃氫蒸汽鍋爐的新型服務(wù)模式附件 一 氫氣能源利用現(xiàn)狀和安全技術(shù)概述 氫氣能源回收利用的現(xiàn)狀 2002年第一套燃氫蒸汽鍋爐在上海氯堿化工股份有限公司建設(shè)獲得成功 這是國內(nèi)外的首創(chuàng) 為此上海氯堿化工股份有限公司 上海工程化學設(shè)計院聯(lián)合申請了專利 現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)建有21套裝置 2005年起由我公司將氫氣直接引入已有爐窯設(shè)備 與煤 燃氣 燃料油混合燃燒實現(xiàn)有序回收利用 以替代和節(jié)約其它燃料 實現(xiàn)節(jié)能減排 現(xiàn)已在行業(yè)內(nèi)建有12個系統(tǒng)與裝置 還有以氫氣為能源直接為反應(yīng)釜提供熱源 完成工藝過程 以及用于垃圾 有害物質(zhì) 焚燒爐 對垃圾進行焚燒處理 對有害物質(zhì)進行熱力分解變無害排放 現(xiàn)在建有9個系統(tǒng)與裝置 經(jīng)檢索歐洲也有20 的副產(chǎn)氫氣放空處理 沒有回收利用 因此 氫氣作為能源利用建立蒸汽鍋爐這是中國的首創(chuàng) 現(xiàn)在的氫氣燃燒技術(shù)已非常先進 完善 安全可靠 燃燒器與燃燒系統(tǒng)配置 儀表控制 鍋爐結(jié)構(gòu)規(guī)格均已成系列化 已定型化標準化 燃燒器的設(shè)計和制造技術(shù)已達到很高的水平 處理能力 最小的單機處理量為100Nm3 h 最大的13000Nm3 h 這是單機的處理能力 以上是行業(yè)氫氣能源回收利用和技術(shù)設(shè)備的現(xiàn)狀 氫氣作為能源利用其產(chǎn)出的經(jīng)濟效益雖然不能與它作為化工原料產(chǎn)出的經(jīng)濟效益比 但下面一組數(shù)字可以看出氫氣利用也有很好的經(jīng)濟效益和社會效益 通過上述的介紹可以得出這樣的結(jié)論 氯堿行業(yè)利用氫氣能源已走出了堅實的一步 但還沒有形成一種共識 全面的展開 究其原應(yīng) 領(lǐng)導還是對安全有顧慮 另外投資大 產(chǎn)生的經(jīng)濟效益雖好 但在企業(yè)內(nèi)的比重不大等 但我相信隨著時間的推移 技術(shù)的進步 企業(yè)管理的進一步開源節(jié)流 國家政策的要求 供需雙方的密切配合 氫能回收利用一定會得到廣泛的重視 一定會結(jié)出豐碩的果實 那么氫能回收利用技術(shù)能否安全呢 能否讓大家放心呢 氫氣的爆炸范圍廣 燃燒速度奇快 是天然氣的8倍 極易發(fā)生回火 這些大家都知道 以往發(fā)生的許多大小不等的事故大家都聽到過 還有氫氣燃燒時的火焰界面溫度高達2000 以上 足以溶解任何金屬 由于氫能利用的核心關(guān)鍵設(shè)備即氫氣燃燒器與燃燒系統(tǒng)從2002年的第一套到現(xiàn)在已得到了極大的完善和提高 我總結(jié)了一下已到了第四代 加上鍋爐 控制系統(tǒng)基本已定形化 開車調(diào)試操作已積累了豐富的經(jīng)驗 這些都是安全的保證 現(xiàn)在的燃燒技術(shù)與燃燒系統(tǒng)解決了氫氣爆炸范圍廣 燃燒速度快的特性 不會爆炸 不會回火 不會融化金屬 同時做到了燃燒工況的寬范調(diào)節(jié)和控制 實現(xiàn)系統(tǒng)裝置長周期穩(wěn)定運行 因此氫能回收利用技術(shù)是可靠的安全的 成熟的 請各位放心大膽的使用 下面我就羅列一下不安全的幾個因素 第一 我們對燃氫技術(shù)的宣傳介紹力度不夠 再加上某些企業(yè)的市場擾亂 唯利是圖 使得我們的用戶真假難分 例如以國產(chǎn)仿制的氫氣燃燒器假冒進口的 以一種規(guī)格代替甚至全覆蓋其余規(guī)格產(chǎn)品 大的作小的用 來蒙騙用戶 為什么呢 說到底還沒有真正掌握這方面的技術(shù) 開發(fā)不出系列產(chǎn)品 仿冒一定是不到位的 燃燒系統(tǒng)一定是不匹配的 這樣容易造成燃燒盤燒壞 小的爆炸極易發(fā)生 停運不斷 第二 某些企業(yè)出于利益驅(qū)使 采用一定手段 以傳統(tǒng)的已落后的不匹配的產(chǎn)品提供給用戶 以低價的手段取得項目 造成日后操作不便 運行不穩(wěn)定 備件消耗大 維護工作量大 埋下安全隱患 第三 實際性能達不到設(shè)計要求 一旦負荷提到70 80 以上時 不僅蒸汽含水量過高 品質(zhì)降低 而且各種不安全現(xiàn)象就表現(xiàn)出來了 據(jù)我估計大多數(shù)裝置產(chǎn)汽量不足七成 二 氫氣能源回收利用中的不安全因素和對策 氫氣能源回收利用系統(tǒng)的組成 氫氣燃燒器與燃燒系統(tǒng) 儀表與控制系統(tǒng) 爐窯設(shè)備和氫氣的收集處理輸送系統(tǒng)四部分 每個部分都應(yīng)按規(guī)定生成 各部分間性能要匹配 不然 會存在不安全的因素 下列是可能存在的不安全因素 第一 氫氣收集處理輸送系統(tǒng) 管路出現(xiàn)負壓 泄漏 冷凝水積聚 含酸堿成分超標 氫氣中含水率大于1 溫度大于60 增壓輸送超過允許值時 輸送管道內(nèi)氫氣流速大于12m s 管道內(nèi)有安裝殘留垃圾 接地電阻過高 沒有安全放空管和阻火裝置 氮氣置換和取樣檢測口設(shè)置不合理等 這些都是不安全因素 弄不好 或未及時發(fā)現(xiàn)就有發(fā)生事故的可能 針對上述這些不安全因素 要一一對應(yīng)給予檢查 整改 排除 具體方法見PPT的附件一 第二 燃燒器與燃燒系統(tǒng)的不安全因素和對策 這是燃氫蒸汽鍋爐保證安全的核心所在 燃燒器的設(shè)計制造必須與不同的爐型 出力 燃料成分參數(shù) 環(huán)境氣象條件等相匹配 燃燒器不是常見的燃氣噴嘴 它必須將氫氣進行強制混合 達到100 燃燒率 燃燒器必須具有導流 強制混合 負荷調(diào)節(jié) 聯(lián)動控制等功能 燃燒系統(tǒng)的高壓 低壓 切斷 檢漏 放空 穩(wěn)壓 阻燃等設(shè)備和系統(tǒng)配置要完整 而且要相互匹配 系統(tǒng)布置必須緊湊 合理 周圍環(huán)境空氣流通 建成的燃氫蒸汽鍋爐70 存在與上述要求不符的不安全因素 特別是配置問題 以燒嘴或普通燃氣燃燒器代替氫氣燃燒器 以仿制品代替 結(jié)構(gòu)固化 千篇一律 一成不變 以不變應(yīng)萬變 實際不匹配 且燃燒火焰的控制可調(diào)性差 安全控制點設(shè)置不完整 隨意性大 不規(guī)范 凡此種種 若不給予整改消除隱患 弄不好就會發(fā)生事故 屆時后果就嚴重了 那么如何整改呢 具體就不在這里講了 可看PPT附件二 第三 燃氫爐窯存在的不安全因素與對策 其一 采用標準型爐窯結(jié)構(gòu) 完全不考慮氫氣燃燒時燃燒速度快 煙氣膨脹速度 沖擊力強等特性 其二 存在燃燒火焰尺寸調(diào)節(jié)比等參數(shù)可調(diào)性差 造成爐膛 熱交換布置與燃燒狀態(tài)不相匹配 其三 泄爆口設(shè)置位置不合理 泄爆口數(shù)量和面積不夠 爐內(nèi)有死角 氫氣易積聚 爐內(nèi)壓不穩(wěn) 燃燒不穩(wěn) 還有片面的考慮了消除氫氣積聚問題而忽視了爐窯基本性能和效率 結(jié)構(gòu)很不合理 一旦提升負荷 長期運行 危險的現(xiàn)象就會產(chǎn)生 綜上所述都是爐窯不安全因素的具體表現(xiàn) 怎么來解決呢 請各位看PPT的附件三 第四 自動控制系統(tǒng)的不安全因素與對策 自控系統(tǒng)具有二大突出的功能 1 對整個系統(tǒng)的運行參數(shù)進行檢測 監(jiān)視和調(diào)節(jié)使系統(tǒng)運行正常 2 保證系統(tǒng)安全運行 從總結(jié)角度也有下列不安全因素和隱患 在系統(tǒng)內(nèi)安全控制點設(shè)置不完整 隨意性大 不規(guī)范 采用普通型燃氣燃燒器的控制程序 完全不適合氫氣燃燒的特性 還有現(xiàn)場儀表的選型不合理 材質(zhì)不符合要求 控制儀表的精度低 選型不匹配 控制元器件選擇抵擋產(chǎn)品 品質(zhì)差 施工安裝接線也有不少安全隱患存在 如何解決這些不安全因素請各位參見PPT附件四 第五 管理不嚴 操作不妥造成的不安全因素和對策 比如一開始就沒有選擇系統(tǒng)完整 配置合理 性價比高的技術(shù)和產(chǎn)品 為日后埋下安全隱患 設(shè)備投運后操作規(guī)程不全 制度不嚴 操作人員沒有上崗證 備品配件管理不全等都是不安全因素 如何解決呢 請看PPT附件五 三 關(guān)于進一步安全回收利用氫氣能源的建議 2010年5月 行業(yè)協(xié)會領(lǐng)導要求我公司進一步提高氫氣能源回收利用技術(shù)的安全性和可靠性 不久 上海氯堿化工股份有限公司 上海化學工程設(shè)計院與上海德洲科技發(fā)展有限公司三方簽訂了合作協(xié)議 我公司獲燃氫蒸汽鍋爐專利產(chǎn)品實施許可權(quán) 為此我公司盡可能的為行業(yè)安全服務(wù)好 為節(jié)能減排多做貢獻 我公司認真總結(jié)了近10年的技術(shù)和服務(wù)工作 現(xiàn)在我告訴大家 系統(tǒng)中的鍋爐自控系統(tǒng)已定型 但是針對不同的工況必須對燃燒器作逐一微調(diào)設(shè)計 產(chǎn)品從2噸 h 35噸 h已成系列 處理能力從100Nm3 h 13000Nm3 h 這里要著重提及知識產(chǎn)權(quán)的問題 浙江某企業(yè)嚴重侵犯上海氯堿化工股份有限公司的知識產(chǎn)權(quán) 背地里隱瞞實情 為用戶提供服務(wù) 把用戶一起拖進侵權(quán)行列 上海氯堿正在進行維權(quán)行動 建議如下 第一 建議在行業(yè)內(nèi)對已經(jīng)建設(shè)投入運行的裝置組織一次安全檢查 提出整改意見 并立即消除隱患 第二 在普查的基礎(chǔ)上組織有關(guān)專業(yè)人員制定氫能利用與設(shè)備系統(tǒng)的安全規(guī)程 第三 對于即將新建的系統(tǒng)和裝置 望重要把好下面這些環(huán)節(jié) 首先要尊重知識產(chǎn)權(quán) 選用真正的專利產(chǎn)品 系統(tǒng)生成要嚴格按照安全規(guī)程要求進行設(shè)計 設(shè)備配置 認真施工安裝和精心調(diào)試 對于操作人員必須經(jīng)嚴格培訓合格者上崗 第四 備品配件主要是氫氣燃燒器的備品配件 其關(guān)鍵部件按照十年使用期的要求 在簽訂合同時就給予配齊帶上 同時供應(yīng)商對易換的常規(guī)配件要備有一定數(shù)量放在倉庫內(nèi) 供用戶隨時需要之用 還要規(guī)定在12小時或24小時必須送達 真正把備品配件工作重視起來 確保裝置安全運行 關(guān)于備品件今后怎么定價 管理可以一起商定 第五 供應(yīng)商在新建裝置投運后怎么保證提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù) 我想按照事故突發(fā)和正常運行二種狀態(tài)下進行不同的處置 就是在突發(fā)事故時 售后人員最遲不得超過36小時趕到現(xiàn)場進行處理 正常狀態(tài)下一年內(nèi)作二次巡檢和參數(shù)整定以及現(xiàn)場進行交流培訓 把事故苗子提早發(fā)現(xiàn) 及時消除 第六 定期組織召開專業(yè)會議進行交流 提高管理使用水平 氫氣作為能源回收利用基本模式已形成 就是新上爐窯裝置或利用現(xiàn)有爐窯設(shè)備改造利用 二種利用方式在行業(yè)內(nèi)部得到了證實是切實可行的 為此 我認為可以縮短方案論證 市場考察 技術(shù)談判與簽協(xié) 施工調(diào)試等建設(shè)周期 搶時間多出效益 多放空1000Nm3 h氫氣一天就是少收入1萬元錢呢 四 建設(shè)燃氫蒸汽鍋爐的新型服務(wù)模式 十年來每建設(shè)一套裝置都很難 論證時間特別長 究其原因是害怕氫氣燃燒時的不安全性 各級領(lǐng)導負不起這個責任 很難下決心 其次建一套10T h蒸汽爐需投資400 500萬元 也不是小數(shù) 對企業(yè)有一定的壓力 2010年4月國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)改委財政部等四部委聯(lián)合文件 推行合同能源管理 促進節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 鼓勵企業(yè)用合同能源服務(wù)模式為企業(yè)提供服務(wù) 也就是能源服務(wù)公司出錢出技術(shù)和設(shè)備 在用戶的場地建設(shè)回收裝置 產(chǎn)出的蒸汽交用戶使用 產(chǎn)出的效益按比例分成 雙方可享受國家許多優(yōu)惠政策和獎勵 我司認為這樣可完全消除了用戶單位對安全問題的擔心以及經(jīng)濟壓力 也可大大縮短項目的建設(shè)周期 無疑是雙方共贏的舉措 在此 我利用這個講課平臺 向全國有氫氣 電石氣 磷化工尾氣 焦爐煤氣或其它可燃廢氣排放的企業(yè)宣布我公司將推出此項服務(wù) 目的是與你們一起在廢氣能源回收上作出貢獻 為節(jié)能減排的世界課題 作為一個專業(yè)公司盡到自己的職責 我公司有成熟可靠的專利和核心燃燒技術(shù)支持 有成系列的先進的成套設(shè)備作保駕 有十年豐富的系統(tǒng)生成 開車調(diào)試和售后服務(wù)的經(jīng)驗作保障 有財團經(jīng)濟的支持 我們在此向行業(yè)和各企業(yè)領(lǐng)導承諾我公司按國務(wù)院精神一定能服務(wù)好 最后給大家打一個招呼 氫氣利用已十年 安全隱患不少 配件管理不嚴等都是不安全因素 如何解決 請看PPT附件五 應(yīng)該由行業(yè)協(xié)會等機構(gòu)組織專業(yè)會議 采取措施防范于未然 附件一 氫氣收集處理輸送系統(tǒng)安全對策 整個氫氣處理輸送系統(tǒng) 必須保持正壓 以避免萬一管路有泄漏 出現(xiàn)空氣吸入系統(tǒng) 使含氧量超過氫氣的爆炸極限 極易造成爆炸 同時 由于管路產(chǎn)生負壓 直接影響前道的生產(chǎn)正常運行 造成生產(chǎn)停車 造成企業(yè)重大生產(chǎn)事故 對氫氣處理與輸送系統(tǒng)全程各段合適位置進行壓力在線檢測與控制 并設(shè)連鎖保護 確保系統(tǒng)正壓 氫氣處理輸送系統(tǒng)在安裝結(jié)束后 必須進行嚴格的氣密性試驗 絕不允許出現(xiàn)任何泄漏點 系統(tǒng)投運前嚴格的氣密性試驗是防止泄漏的保障 同時系統(tǒng)管道需架空露天敷設(shè) 有條件的企業(yè) 可隨程適當設(shè)置氫氣報警探頭 管道外層做好防腐處理 建立維護和檢查機制 氫氣輸送過程中 管線需按規(guī)定設(shè)置冷凝水排放管 不能出現(xiàn)冷凝水積聚點 在氫氣輸送過程中 保證冷凝水排放點 選擇以及設(shè)置間距的合理性 北方地區(qū)需設(shè)伴熱 同時管道必須水平無坡度敷設(shè) 采用偏心大小頭 管程無死角 保證不會產(chǎn)生冷凝水積聚 氯堿企業(yè)富余氫氣一般含堿 經(jīng)水洗脫堿后 基本已脫去氫氣中堿性物質(zhì) 但為滿足后部燃燒系統(tǒng)要求 仍要保證處理的效率 對氫氣預處理系統(tǒng)脫酸 堿裝置的選擇必須嚴格設(shè)計計算后確定參數(shù) 保證設(shè)備能高效工作 同時制定嚴格的操作規(guī)程 加強操作人員責任意識 做好定期測試 隨時監(jiān)控 確保氫氣的品質(zhì) 對氫氣中的含水率需要進行控制 否則影響燃燒溫度 設(shè)置合理的脫水裝置和采用合理的脫水方式至關(guān)重要 氫氣預處理工段過后 飽和水含量較高 必須進行脫水處理 常用的是冷凝水法 以冷凍水作為冷媒 同時選擇合適氫氣流速的冷凝塔 保證基本脫去氫氣中的水分 氫氣從生產(chǎn)工段收集 處理 增壓后需要對溫度進行控制 因為這將影響后道使用系統(tǒng)設(shè)備的正常工作 在選擇冷凝脫水塔的時候 對氫氣脫水后的溫度也是一個選型參數(shù)要求 氫氣輸送進入鍋爐站 必須以較穩(wěn)定的燃燒系統(tǒng)要求的壓力提供 是氫氣燃燒穩(wěn)定的必要條件之一 氫氣從生產(chǎn)工段收集出來一般壓力很低 要進行輸送和后道處理使用必須進行增壓 于是增壓設(shè)備的選擇以及根據(jù)不同氫氣使用點的壓力要求 必須進行系統(tǒng)壓力控制與連鎖保護 前面第一點我們講的是低壓保護 現(xiàn)在是高壓保護 高壓保護也可通過水封 安全防爆膜等方式進行保護 氫氣在管路中的流速 必須嚴格按照化工部頒布的設(shè)計規(guī)范標準取值 控制在安全流速范圍內(nèi) 根據(jù)規(guī)范要求 合理選擇流速范圍 正確計算確定輸送管徑大小 同時根據(jù)處理效果要求 準確計算氫氣在預處理裝置內(nèi)的流速 這是保證氫氣輸送安全和處理效果的前提 防雷 防靜電是整個系統(tǒng)中必須注意的問題 在做好接地 跨接之后 必須對系統(tǒng)各段 各點嚴格檢測 安裝完成后 為保證設(shè)備長周期安全 可靠運行 必須進行足夠時間的吹管 徹底清除管路系統(tǒng)內(nèi)的垃圾雜質(zhì) 整個氫氣處理輸送系統(tǒng) 必須要在合理的位置設(shè)置放空連鎖和阻火裝置 這是系統(tǒng)安全的最后一道防線 要使氫氣處理輸送系統(tǒng)進行氮氣置換徹底 無殘留死角 同時取樣口取樣能準確 必須對氮氣置換和取樣口的位置合理設(shè)置 附件二 燃燒器與燃燒系統(tǒng)的安全對策 燃燒系統(tǒng)的生成應(yīng)有調(diào)節(jié)裝置 切斷裝置 檢測裝置 導流混合裝置 點火裝置組成 而且每個裝置的組成又需根據(jù)使用的實際工況進行選擇 整個系統(tǒng)需緊湊 布局不能拉得過長 每個裝置設(shè)備的前后次序和間距必須合理 安全 符合規(guī)范要求 根據(jù)氫氣使用安全規(guī)范要求 燃燒系統(tǒng)的燃燒頭結(jié)構(gòu) 閥組 執(zhí)行器 監(jiān)測設(shè)備等必須采用規(guī)范要求的形式和材質(zhì) 而且型號規(guī)格結(jié)構(gòu)及參數(shù)的選擇 是必須要根據(jù)實際使用工況參數(shù)進行精確計算后確定的 不是千篇一律 一成不變的 氫氣的燃燒速度快 火焰高溫區(qū)靠近發(fā)火點 就這個特性就完全不同于其他常規(guī)燃氣 而且要適應(yīng)這些特性 必須從混合效果 方式 以及材質(zhì)等多方面對燃燒器進行徹底改變 專門設(shè)計 否則燃燒器很容易損壞 并出現(xiàn)安全事故 現(xiàn)在有些供應(yīng)商為減少成本 測繪了其他優(yōu)質(zhì)品牌的氫氣專用燃燒器的一種規(guī)格 試想 一種規(guī)格形式的燃燒器怎能覆蓋所有使用要求 更何況測繪根本就無法掌握真正的技術(shù)精髓 這是一種很危險的做法 氫氣的燃燒利用還應(yīng)對燃燒狀態(tài)進行靈活的調(diào)整 以求與鍋爐有最佳匹配性 匹配性差 除浪費能源外 更重要的是會損壞鍋爐 造成安全事故 現(xiàn)在很多用戶使用的燃燒器 燃燒狀況調(diào)整范圍很小 滿負荷運行時 鍋爐損壞的危險性很大 有些用戶采用提高過?？諝庀禂?shù)來控制火焰 這樣做的結(jié)果是能效很低 煙氣流速過快 長期運行同樣也會損壞鍋爐 為了向用戶交差 有些供應(yīng)商往往采用流量計參數(shù)來修正 使用虛假數(shù)據(jù)蒙混過關(guān) 氫氣燃燒系統(tǒng)的運行不能采用手動操作 所謂的手動操作僅是指負荷調(diào)節(jié)的手動操作 因此 在燃燒系統(tǒng)中需要配置齊全自動執(zhí)行機構(gòu) 包括各種監(jiān)檢儀表 綜上所述 要想徹底解決燃燒器與燃燒系統(tǒng)中的不安全因素 就必