第三代吹風氣回收裝置

1、第三代吹風氣回收裝置三廢流化混燃爐的使用和推廣山東臨沂正大熱能研究所 王子國一、三廢流化混燃爐概述三廢流化混燃爐（第三代造氣吹風氣回收裝置），是將造氣生產(chǎn)過程產(chǎn)生的吹風氣、造氣爐渣、造氣除塵器細灰等，摻配入部分煤矸石、煙煤、無煙煤粉沫，在爐內(nèi)流化燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣集中熱量回收的裝置。第一代造氣吹風氣回收裝置，其燃燒形式是上燃蓄熱式，利用高熱值合成氣燃燒蓄熱后，來燃燒低熱值的造氣吹風氣，回收熱量、副產(chǎn)蒸汽，保護環(huán)境。第二代造氣吹風氣回收裝置，其燃燒形式是上燃改進式或中燃式，在第一代的基礎上，增加了燃燒噴頭，減少了爐內(nèi)格子磚，或者采用折流式煙氣拱型通道蓄熱，使爐內(nèi)的阻力大為減小，減小了造氣爐送吹風

2、階段的阻力，煙氣燃燒更為完全，使造氣系統(tǒng)蒸汽達到了自給。第三代造氣吹風氣回收裝置，也就是造氣三廢流化混燃爐，其燃燒形式是混燃式，它和第二代相比又有了突破性的發(fā)展，設計更加合理，技術更為先進，使用更加可靠，2001年已授予國家專利，專利號為ZL 01215849.6。它的設計，運用了沸騰床的燃燒特性，借用循環(huán)流化床鍋爐的返料回收技術，采用了吹風氣余熱鍋爐的模式，對造氣產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢灰能夠達到同時混燃，故又可稱做“雙能源吹風氣余熱鍋爐”，或第三代吹風氣余熱鍋爐。三廢流化混燃爐在燒吹風氣時，該爐將成為一臺吹風氣余熱鍋爐，單獨燒煤、煤矸石、煤渣等時將成為一臺循環(huán)流化床鍋爐，渣、氣、煤混燒將成為氣

3、、固流化混燃爐。造氣三廢流化混燃爐系統(tǒng)，其綜合性能遠大于第一、二代造氣吹風氣回收裝置，是目前解決合成氨尿素甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)，兩煤變一煤、兩爐變一爐的唯一方案。二、三廢流化混燃爐燃燒流程、機理與設備構成 三廢流化混燃系統(tǒng)的燃燒部分由兩臺設備組成，一臺是三廢流化混燃爐，另一臺是組合式除塵器；熱量回收部分由蒸汽過熱器、余熱鍋爐、省煤器、空氣預熱器、爐內(nèi)水冷件組成；煙氣洗滌排放部分由水膜除塵器和煙囪組成。三廢流化混燃爐采用鋼制外殼，下部為沸騰流化床，混合渣、煤在床內(nèi)混燃，結構上分風帽、布風板、風室、觀火孔、加煤口、返料口、自動油氣點火系統(tǒng)。中部為吹風氣預混燃燒進口、合成放空氣高溫燃燒噴頭等。除塵器采用頂進

4、底排氣式高溫旋風除塵器。旋風段中心筒采用耐高溫不銹鋼1Cr20Ni14Si2制作的旋流筒，或者采用耐高溫耐磨澆注料澆注、耐高溫不銹鋼板1Cr25Ni20組成的水冷旋流筒，底部為沉降式水封。三廢流化混燃爐可以根據(jù)不同的要求做成各種規(guī)格型號，在蒸汽噸位上分：10噸/時、25噸/時、35噸/時、50噸/時等；在壓力上分：1.27 MPa、2.5 MPa、3.82 MPa、5.29 MPa等。三、三廢流化混燃爐的特點三廢流化混燃爐同第一、二代造氣吹風氣余熱鍋爐相比有如下特點：1. 運行安全性能高第一代或第二代吹風氣燃燒爐均需要點火氣源，低于650時吹風氣就不能燃燒，送入吹風氣就會發(fā)生爆炸，另外造氣吹風

5、氣座板閥開關頻繁，關閉不嚴煤氣進入燃燒爐在配風閥來不及調節(jié)時，發(fā)生爆炸的現(xiàn)象時有發(fā)生。如山東某化肥廠新建的一套30噸的吹風氣燃燒爐，在點火烘爐時操作不當產(chǎn)生爆炸，整套系統(tǒng)除鍋爐本體外全部損壞，重新投資近100萬元花費二個多月的時間才修復，其它廠爆炸的情況也經(jīng)常發(fā)生。三廢流化混燃爐是以煤為點火源，始終是長明火，不會存在爆炸現(xiàn)象；另外三廢流化混燃爐在煤的燃燒過程中，溫度高且有氧氣過剩，若有多余的煤氣送入時只能繼續(xù)燃燒，不會發(fā)生任何爆炸現(xiàn)象。河北正元冀中化工的第一臺三廢流化混燃爐運行2年多來，從未發(fā)生過爆燃現(xiàn)象，可見三廢流化混燃爐是極其安全可靠的，完全解決了第一代、第二代吹風氣燃燒爐的爆炸問題，徹底

6、改變了造氣吹風氣回收運行的不安全狀態(tài)。2. 充分利用三廢資源、環(huán)保效益好三廢流化混燃爐，可回收任何合成氨尿素甲醇企業(yè)的任何煤種固定層造氣爐產(chǎn)生的吹風氣，可回收造氣產(chǎn)生的爐渣、細灰、煤矸石，可回收脫碳廢氣、提氫廢氣等，既解決了環(huán)保問題又產(chǎn)出高位能的蒸汽，為企業(yè)創(chuàng)造最大的社會效益和環(huán)保效益。3. 一爐多用、減少投資 、便于管理一爐多用、一爐多能，可停掉能耗高的鍋爐，只開一套三廢流化混燃爐，可節(jié)約能源，提高效率，減掉部分操作人員，備品備件大量減少，減少了運行費用 。一臺鍋爐的投入，多臺鍋爐的收益，便于生產(chǎn)集中管理。一臺三廢流化混燃爐的功能可代替一臺吹風氣余熱鍋爐和一臺流化床鍋爐，可減少建設投資一半以

7、上。甲醇、尿素生產(chǎn)只用一臺三廢流化混燃爐，就可滿足全廠用汽，和常規(guī)建設相比投資減少70%以上。小型尿素廠和綜和煤化工廠，一臺三廢流化混燃爐就能達到全廠蒸汽自給，實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)的兩爐變一爐和兩煤變一煤的目標。4. 少用也可完全不用合成放空氣三廢流化混燃爐徹底擺脫了回收吹風氣時對合成放空氣等點火氣的依賴，它也可完全不用合成氣，也可配燒其它低熱值回收的氣體，如變壓吸咐的逆放氣等。避免了因合成氣緊張，造成造氣吹風氣系統(tǒng)不穩(wěn)，吹風氣產(chǎn)汽量不穩(wěn)又造成全廠生產(chǎn)系統(tǒng)波動的操作狀況。5. 燃燒系統(tǒng)阻力低、不積灰、提高造氣吹風效率第一代吹風氣燃燒爐內(nèi)部采用大量的西門子格子磚來貯熱，西門子格子磚很易堵塞，致使造氣吹

8、風效率下降被迫停爐清灰。第二代吹風氣燃燒爐亦不能完全解決燃燒爐內(nèi)積灰問題，由于燃燒溫度低，所以不能燃燒隨吹風氣帶入的白煤粉末，最后不得不在引風機后加污水洗滌去掉煤粉。有的在燃燒爐前設計旋風除塵器，雖能解決燃燒爐內(nèi)積灰堵塞問題，但隨之帶來了極細的燃燒粉末緊密圍結在鍋爐換熱管上，大大降低了鍋爐的傳熱效率，使鍋爐的產(chǎn)汽量大幅度降低，遠遠不能達到鍋爐額定負荷。三廢流化混燃爐完全取消爐內(nèi)格子磚，不再使用耐火材料來貯熱保證吹風氣的點燃，故燃燒系統(tǒng)阻力低、不積灰。6. 熱能回收合理、蒸汽量大、品位高、可配套發(fā)電 三廢流化混燃爐不僅回收造氣吹風氣燃燒余熱，還燃燒造氣爐渣、造氣除塵器細灰、煤矸石、煙煤、無煙煤粉

9、沫等，故蒸汽產(chǎn)量可設計的比較大，由于不設高溫空氣預熱器，使熱量回收更加合理。三廢流化混燃爐回收蒸汽量平穩(wěn)、熱焓高，配備背壓式汽輪發(fā)電機不僅滿足全廠用汽，還可提高企業(yè)的自發(fā)電率，增加企業(yè)的盈利能力。7. 操作穩(wěn)定性好三廢流化混燃爐燃煤、燃氣同時進行，具有熱量互補作用。燃煤穩(wěn)定的情況下，對于吹風氣來講是一個恒定的熱源，無須考慮合成放空氣量的多少影響爐溫，避免了因合成放空氣量的不穩(wěn)定而導致吹風氣運行不正常的現(xiàn)象。吹風氣燃燒正常的情況下，即使燃煤稍有變化，吹風氣的熱量也能起補充作用。在加煤變化的情況下，爐溫的穩(wěn)定性遠遠大于循環(huán)流化床鍋爐，因而操作的難度比循環(huán)流化床鍋爐小的多。8. 使用壽命長三廢流化混

10、燃爐，燃煤系統(tǒng)設備內(nèi)襯均為硅酸鋁纖維磚、硅酸鋁纖維棉、二級高鋁耐火磚、耐高溫耐磨涂料組成的復合保溫結構，并采用獨特的防沖刷、防穿透、防膨脹防龜裂施工工藝進行砌筑。沸騰段采用耐高溫耐磨高強澆注料及可塑料，混燃爐及組合式除塵器頂部采用球頂二級高鋁磚砌成并加硅酸鋁纖維磚棉復合保溫。以確保燃燒爐和除塵器外殼溫度最低，減少熱損失，延長設備的使用壽命。第一第二代吹風氣燃燒爐設備內(nèi)襯，基本上均采用粘土耐火磚進行筑爐，強度低、保溫效果差，燒壞燃燒爐殼體的情況時有發(fā)生，一次性投資雖然低，但使用壽命遠遠低于三廢流化混燃爐。三廢流化混燃爐燃煤部分設計煙氣流速小于4m/s，煙氣中的燃煤粉末對爐體的沖刷遠遠低于循環(huán)流化

11、床鍋爐，故使用壽命亦遠超出循環(huán)流化床鍋爐數(shù)倍。四、三廢流化混燃爐適用企業(yè)三廢流化混燃爐比第一、第二代吹風氣回收系統(tǒng)適用企業(yè)更加廣泛1. 更適合需要提高產(chǎn)量降低消耗的甲醇生產(chǎn)企業(yè)、特別是單醇企業(yè)甲醇生產(chǎn)與合成氨不同。合成氨生產(chǎn)過程中，合成放空氣中CH4含量15%左右，合成放空氣、馳放氣經(jīng)除氨提氫（氫回收率85%）后，CH4含量一般能達到30%左右，低位發(fā)熱值3500 kcal/Nm3左右，屬高熱值氣體，點燃低熱值的造氣吹風氣是完全可行的。而甲醇生產(chǎn)合成放空氣中CH4含量只有5-7%，合成放空氣、馳放氣經(jīng)除氨提氫（氫回收率85%）后，CH4含量一般能達到12%左右，低位發(fā)熱值300 kcal/Nm

12、3左右，屬于低熱值氣體，無法點燃更低熱值的造氣吹風氣。例如湖北某甲醇廠，為了把原有的第二代造氣吹風氣燃燒爐開好，將合成放空氣大約一半的氣量不經(jīng)提氫，直接送到吹風氣燃燒爐內(nèi)燒掉，未經(jīng)提氫燒掉的氫氣量，折算成甲醇，每天少產(chǎn)多達10噸以上。又如河南某甲醇廠，不愿把氫氣送入造氣燃燒爐燒掉（確實太可惜），只有用水煤氣當做造氣吹風氣的點火氣來維持正常生產(chǎn)，經(jīng)計算每天少產(chǎn)甲醇近18噸。另外甲醇精餾需要消耗大量蒸汽，總體平衡噸醇還需1.31.5噸蒸汽，若采用第一第二代吹風氣回收系統(tǒng)，還必須再投資建設一臺鍋爐，滿足生產(chǎn)需要，造成了投資和管理難度的增加。三廢流化混燃爐是以燃煤燃渣為點火源的，可少用或不用合成點火氣

13、，不消耗H2和水煤氣，加之阻力低使造氣吹風效率提高，因而甲醇產(chǎn)量將提高20%以上。它徹底擺脫了回收吹風氣時對合成放空氣等點火氣的依賴，采用三廢流化混燃爐與采用第二代吹風氣燃燒爐加循環(huán)流化床鍋爐總投資相比，其投入減少70%，且甲醇產(chǎn)量將提高20%，是配套甲醇企業(yè)回收造氣吹風氣的必選設備。2. 更適合合成氨尿素甲醇全廠余熱回收蒸汽不能自給、蒸汽有缺口需新上鍋爐的企業(yè)一般合成氨企業(yè)，在裝置比較配套、觸媒活性比較好的情況下，吹風氣回收生產(chǎn)的蒸汽可滿足造氣使用且有點過剩，合成廢鍋副產(chǎn)的蒸汽供變換還有剩余，全廠可比較容易實現(xiàn)蒸汽平衡。但一些裝置不配套、觸媒活性不很好的合成氨企業(yè)，蒸汽消耗量就比較大，很難達

14、到蒸汽平衡。另外尿素甲醇企業(yè)即使完全回收吹風氣全廠還有很大的蒸汽缺口，必須通過燃煤燃渣鍋爐來解決。很多合成氨尿素企業(yè)，都是通過逐漸改造擴產(chǎn)來的，鍋爐都有多臺，運行效率低、操作人員多、管理煩雜、蒸汽產(chǎn)量不足，嚴重阻礙了企業(yè)擴產(chǎn)的需要。一些市區(qū)周圍地區(qū)的合成氨企業(yè)，按城市環(huán)保要求，城區(qū)進行集中供熱規(guī)劃，凡熱網(wǎng)所及范圍內(nèi)必須使用熱網(wǎng)的汽源，不允許新建分散燃煤鍋爐。使用集中供熱的蒸汽不僅價格高，而且有時不穩(wěn)定，嚴重影響著企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。隨著燃煤價格的提高，全廠系統(tǒng)蒸汽平衡對企業(yè)的整體效益占到越來越大的比重。以上類型的企業(yè)，采用三廢流化混燃爐就是最好的選擇，它充分利用造氣的三廢資源，既符合城市環(huán)保發(fā)

15、展要求又產(chǎn)出高位能的蒸汽，為企業(yè)創(chuàng)造最大的效益提供了有力保障。3. 更適合放空氣、馳放氣外供城市煤氣，半水煤氣甲烷含量低等導致回收吹風氣時點火氣不足的合成氨企業(yè)有的合成氨尿素企業(yè)，合成放空氣馳放氣外供城市煤氣，用第一、第二代吹風氣回收時就不得不開半水煤氣進行維持燃燒爐爐溫，白白燒掉了合成氨尿素產(chǎn)量。采用三廢流化混燃爐可不燒或少燒合成氣，故合成氨產(chǎn)量可提高5-10%。采用山西煤為造氣原料的大部分企業(yè)，使用第二代吹風氣燃燒爐回收吹風氣時，合成氣中的甲烷可以滿足要求。而采用其它省份的煤就有明顯的不足，如我國的西南地區(qū)采用貴州煤，在制氣過程中的甲烷值偏低或較少，僅靠合成氣無法維持燃燒爐爐溫，需多燒合成

16、氫氣或配燒煤氣，造成合成氨產(chǎn)量低。有的6臺造氣爐生產(chǎn)，只能回收3臺爐的造氣吹風氣，不僅造成能源的白白浪費，還污染了環(huán)境。五、三廢流化混燃爐的工業(yè)應用目前已開車和在建的三廢流化混燃爐有10余套：兩套是50噸的裝置、五套是35噸裝置、三套是25噸的裝置、兩套15噸的裝置，其中九套是3.82MPa、450的中溫中壓蒸汽配套發(fā)電裝置的系統(tǒng)。進入咨詢考察論證洽談三廢流化混燃爐的企業(yè)有近30家，大有全國普及之勢。1、河北正元集團冀中化工是一個綜合煤化工企業(yè)，化工產(chǎn)品較多，合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇，蒸汽用量大，四臺鍋爐全開只能滿足生產(chǎn)要求，消耗高，效益差。為改變這一現(xiàn)狀，該廠決定采用三廢流化混燃爐，自2002年5月開

17、工建設，9月底投入使用。該裝置設計產(chǎn)蒸汽參數(shù)為：Q=25噸/時、P=3.82MPa、T=450，經(jīng)背壓發(fā)電（二期工程目前正在安裝）后的低壓蒸汽供全廠使用。四臺造氣爐吹風氣全部送入混燃爐燃燒，配燒30%的造氣爐渣、30%的煤矸石、30%的高硫無煙煤沫和10%造氣細灰，燃渣、燃煤按18噸/時進行設計，開車運行正常后，蒸發(fā)量2728噸/時，最高時達到29噸/時，經(jīng)背壓發(fā)電后的低壓蒸汽其6噸/時供造氣使用，19噸/時供全廠化工產(chǎn)品用汽。原冬季開四臺鍋爐，2臺10噸/時和2臺6噸/時，春、夏、秋開3臺鍋爐現(xiàn)在可全部停掉,僅節(jié)煤一項全年增效1300萬元以上，收到了非常好的效果。2、山東久泰化工科技股份有限

18、公司，是一個科技型企業(yè)，主產(chǎn)品是甲醇、二甲醚。一期工程是5萬噸甲醇3萬噸二甲醚，該工程的鍋爐部分，采用了一臺35噸/時、3.82MPa、450的三廢流化混燃爐，已投產(chǎn)一年。共有6臺造氣爐，正常生產(chǎn)開4-5臺爐，燃渣、燃煤部分按25噸設計，產(chǎn)出的蒸汽為3.82MPa、450的，經(jīng)蒸汽汽輪機拖動往復式壓縮機（省掉電動機）滿足甲醇生產(chǎn)，其背壓后的蒸汽供造氣、甲醇精餾、二甲醚精餾使用。該廠5萬噸的生產(chǎn)裝置，實際生產(chǎn)能力7.5-8萬噸，比設計產(chǎn)量提高了50%，甲醇原料煤消耗1150-1220 kg/t粗醇，折精醇消耗1300-1350kg，比全國的平均水平節(jié)約半噸原料煤，取得了非常好的經(jīng)濟效益。三廢流化混燃爐（第三代吹風氣燃燒爐）以它獨特的設計，優(yōu)異的性能，最佳的經(jīng)濟