炭黑尾氣鍋爐液化氣點火裝置的改進與應(yīng)用

闞言強

摘 要：闡述了炭黑尾氣鍋爐點火裝置在改進設(shè)計后，使用液化氣點火，通過實踐應(yīng)用，得出了該種點火裝置相對與柴油點火、等離子點火具有成本低，使用方便，環(huán)保等優(yōu)點，在炭黑尾氣鍋爐、鋼鐵廠高爐煤氣鍋爐等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鍋爐點火裝置 ?改進 ?應(yīng)用

中圖分類號：TK228 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0038-01

目前，我國炭黑隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，需量日趨增長，炭黑行業(yè)發(fā)展迅速。2000年的產(chǎn)量5萬噸，2003的產(chǎn)量101萬噸，2012年我國炭黑的產(chǎn)量為376萬噸、產(chǎn)能約550萬噸，約占全球總產(chǎn)能的38%;在利用煤焦油生產(chǎn)各類炭黑制品的過程中，伴隨中一種尾氣產(chǎn)生。該中氣體含有一氧化碳（CO），CO可燃但有毒，排到大氣中會污染空氣且浪費能源。為充分利用炭黑尾氣，使用特定的鍋爐燃燒可以發(fā)電、供熱，節(jié)能環(huán)保且能為企業(yè)增加效益。由于炭黑尾氣可燃成分含量低，水蒸氣含量高，大大的增加了點火難度，因此為保證點火可靠性，對液化氣點火裝置的改進研究尤為重要。

1 炭黑尾氣的產(chǎn)生與成分

炭黑生產(chǎn)工藝是利用煤焦化企業(yè)的副產(chǎn)品煤焦油、蒽油、乙烯焦油，經(jīng)過脫水配制，輸送到反應(yīng)爐經(jīng)高溫裂解、噴水急冷，再經(jīng)過主袋濾器分離，主產(chǎn)品炭黑進行造粒，包裝，副產(chǎn)品炭黑尾氣送入尾氣鍋爐燃燒。由于生產(chǎn)過程是不完全燃燒，而且中間噴水急冷決定炭黑尾氣的主要成分是水蒸汽、氮氣、一氧化碳等，具體成分見下表1。

2 各種點火方式的比較

（1）等離子點火：等離子點火技術(shù)在2000年之后引進我國并逐漸完善改進的一種先進的鍋爐點火技術(shù)，它利用陰極和陽極接觸引弧，并在強磁場下獲得穩(wěn)定功率的高溫等離子氣體來引燃燃料。等離子點火裝置包括等離子發(fā)生器、隔離變壓器、等離子空氣系統(tǒng)、等離子冷卻水系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、火焰監(jiān)控系統(tǒng)、電源柜等組成。一臺四角切向燃燒的鍋爐，至少要安裝四臺等離子點火器，投資約300～400萬元，所以一般在大型電站煤粉鍋爐上使用。

（2）柴油點火：柴油經(jīng)油泵輸送到燃燒器，高壓霧化，利用高能電子點火器激發(fā)點火，柴油燃燒釋放熱量達到引燃燃料的目的。設(shè)備投資不高，技術(shù)普通，應(yīng)用廣泛;但是點火成本高，一臺130 t/h鍋爐一次點火耗油5 t左右，柴油價格每噸約8000元，約4萬元。

（3）液化氣點火：主要設(shè)備有電子高能點火器、液化氣供氣系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)和火焰監(jiān)控系統(tǒng)組成，一臺JG130-9.81/540-Q的鍋爐點火系統(tǒng)投資僅需20萬元左右。燃燒器在柴油燃燒器的基礎(chǔ)上稍作改進，結(jié)構(gòu)分三層（如圖1所示），外層送空氣兼有冷卻作用，中間層送炭黑尾氣，前端裝有葉輪便于燃料與空氣混合充分燃燒，內(nèi)層為Φ57液化氣點火槍，前端管內(nèi)加裝穩(wěn)燃孔板，管外裝有防變形的蓄熱加固板，整個燃燒器固定在爐墻上，并在燃燒器周圍的爐墻上增加聚焦助燃器，助燃器由耐火混凝土澆筑成凹面鏡形，起到聚焦熱量助燃、穩(wěn)燃的作用，增加聚焦助燃器后，點火成功率由原來的80%提高到99%。液化氣供氣由兩個60 kg的液化氣鋼瓶并聯(lián)供給四個燃燒器，氣壓10 kPa，流量2.4 m/h，液化氣主要成分丙烷（C3H6）30%，丁烷（C4H10）70%。點火順序：啟動引、送風(fēng)機，調(diào)整負壓，開液化氣用高能點火器點著火后，再送入炭黑尾氣，尾氣點燃后用火焰監(jiān)控觀察，如果火焰熄滅需重新點火（一般火焰熄滅原因為送風(fēng)量過大），液化氣在點爐期間長期伴燒穩(wěn)燃。一臺JG130-9.81/540-Q的鍋爐一次點火耗用液化氣80kg，市場價8元/kg，點爐成本約640元。

3 結(jié)論

（1）柴油點火成本高，而且在點爐期間除塵設(shè)備、脫硫設(shè)備不能投入使用，經(jīng)旁路排放到大氣，造成環(huán)境污染。

（2）等離子點火設(shè)備投資大，系統(tǒng)復(fù)雜，點火成本較柴油點火低，但等離子電弧形成的4000～10000 ℃超高溫區(qū)，使煙氣中的NOx產(chǎn)生較柴油點火高數(shù)十倍，點火期間的脫硝設(shè)備無法投用，也會造成環(huán)境污染。

（3）液化氣點火相對以上兩種點火方式，系統(tǒng)簡單，易操作，維護方便，點火可靠，設(shè)備投資小僅為等離子點火設(shè)備的1/15，點火成本僅為柴油點火的1/60;特別是液化氣燃燒后幾乎無污染，可在點火時伴燒，以防火焰熄滅，對于炭黑尾氣這種水蒸氣含量大，可燃成分較低的燃料尤其適合，所以液化氣點火在我國炭黑尾氣鍋爐、鋼鐵廠高爐煤氣鍋爐上有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1] 殷云龍.炭黑生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2] 王彪.離子點火系統(tǒng)的應(yīng)用及與DCS系統(tǒng)的結(jié)合[J].華北電力技術(shù)，2003（1）：31-33.

[3] 王艷贈.UG在鍋爐設(shè)計中的應(yīng)用[J].鍋爐制造，2007（1）：68-69.endprint

摘 要：闡述了炭黑尾氣鍋爐點火裝置在改進設(shè)計后，使用液化氣點火，通過實踐應(yīng)用，得出了該種點火裝置相對與柴油點火、等離子點火具有成本低，使用方便，環(huán)保等優(yōu)點，在炭黑尾氣鍋爐、鋼鐵廠高爐煤氣鍋爐等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鍋爐點火裝置 ?改進 ?應(yīng)用

中圖分類號：TK228 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0038-01

目前，我國炭黑隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，需量日趨增長，炭黑行業(yè)發(fā)展迅速。2000年的產(chǎn)量5萬噸，2003的產(chǎn)量101萬噸，2012年我國炭黑的產(chǎn)量為376萬噸、產(chǎn)能約550萬噸，約占全球總產(chǎn)能的38%;在利用煤焦油生產(chǎn)各類炭黑制品的過程中，伴隨中一種尾氣產(chǎn)生。該中氣體含有一氧化碳（CO），CO可燃但有毒，排到大氣中會污染空氣且浪費能源。為充分利用炭黑尾氣，使用特定的鍋爐燃燒可以發(fā)電、供熱，節(jié)能環(huán)保且能為企業(yè)增加效益。由于炭黑尾氣可燃成分含量低，水蒸氣含量高，大大的增加了點火難度，因此為保證點火可靠性，對液化氣點火裝置的改進研究尤為重要。

1 炭黑尾氣的產(chǎn)生與成分

炭黑生產(chǎn)工藝是利用煤焦化企業(yè)的副產(chǎn)品煤焦油、蒽油、乙烯焦油，經(jīng)過脫水配制，輸送到反應(yīng)爐經(jīng)高溫裂解、噴水急冷，再經(jīng)過主袋濾器分離，主產(chǎn)品炭黑進行造粒，包裝，副產(chǎn)品炭黑尾氣送入尾氣鍋爐燃燒。由于生產(chǎn)過程是不完全燃燒，而且中間噴水急冷決定炭黑尾氣的主要成分是水蒸汽、氮氣、一氧化碳等，具體成分見下表1。

2 各種點火方式的比較

（1）等離子點火：等離子點火技術(shù)在2000年之后引進我國并逐漸完善改進的一種先進的鍋爐點火技術(shù)，它利用陰極和陽極接觸引弧，并在強磁場下獲得穩(wěn)定功率的高溫等離子氣體來引燃燃料。等離子點火裝置包括等離子發(fā)生器、隔離變壓器、等離子空氣系統(tǒng)、等離子冷卻水系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、火焰監(jiān)控系統(tǒng)、電源柜等組成。一臺四角切向燃燒的鍋爐，至少要安裝四臺等離子點火器，投資約300～400萬元，所以一般在大型電站煤粉鍋爐上使用。

（2）柴油點火：柴油經(jīng)油泵輸送到燃燒器，高壓霧化，利用高能電子點火器激發(fā)點火，柴油燃燒釋放熱量達到引燃燃料的目的。設(shè)備投資不高，技術(shù)普通，應(yīng)用廣泛;但是點火成本高，一臺130 t/h鍋爐一次點火耗油5 t左右，柴油價格每噸約8000元，約4萬元。

（3）液化氣點火：主要設(shè)備有電子高能點火器、液化氣供氣系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)和火焰監(jiān)控系統(tǒng)組成，一臺JG130-9.81/540-Q的鍋爐點火系統(tǒng)投資僅需20萬元左右。燃燒器在柴油燃燒器的基礎(chǔ)上稍作改進，結(jié)構(gòu)分三層（如圖1所示），外層送空氣兼有冷卻作用，中間層送炭黑尾氣，前端裝有葉輪便于燃料與空氣混合充分燃燒，內(nèi)層為Φ57液化氣點火槍，前端管內(nèi)加裝穩(wěn)燃孔板，管外裝有防變形的蓄熱加固板，整個燃燒器固定在爐墻上，并在燃燒器周圍的爐墻上增加聚焦助燃器，助燃器由耐火混凝土澆筑成凹面鏡形，起到聚焦熱量助燃、穩(wěn)燃的作用，增加聚焦助燃器后，點火成功率由原來的80%提高到99%。液化氣供氣由兩個60 kg的液化氣鋼瓶并聯(lián)供給四個燃燒器，氣壓10 kPa，流量2.4 m/h，液化氣主要成分丙烷（C3H6）30%，丁烷（C4H10）70%。點火順序：啟動引、送風(fēng)機，調(diào)整負壓，開液化氣用高能點火器點著火后，再送入炭黑尾氣，尾氣點燃后用火焰監(jiān)控觀察，如果火焰熄滅需重新點火（一般火焰熄滅原因為送風(fēng)量過大），液化氣在點爐期間長期伴燒穩(wěn)燃。一臺JG130-9.81/540-Q的鍋爐一次點火耗用液化氣80kg，市場價8元/kg，點爐成本約640元。

3 結(jié)論

（1）柴油點火成本高，而且在點爐期間除塵設(shè)備、脫硫設(shè)備不能投入使用，經(jīng)旁路排放到大氣，造成環(huán)境污染。

（2）等離子點火設(shè)備投資大，系統(tǒng)復(fù)雜，點火成本較柴油點火低，但等離子電弧形成的4000～10000 ℃超高溫區(qū)，使煙氣中的NOx產(chǎn)生較柴油點火高數(shù)十倍，點火期間的脫硝設(shè)備無法投用，也會造成環(huán)境污染。

（3）液化氣點火相對以上兩種點火方式，系統(tǒng)簡單，易操作，維護方便，點火可靠，設(shè)備投資小僅為等離子點火設(shè)備的1/15，點火成本僅為柴油點火的1/60;特別是液化氣燃燒后幾乎無污染，可在點火時伴燒，以防火焰熄滅，對于炭黑尾氣這種水蒸氣含量大，可燃成分較低的燃料尤其適合，所以液化氣點火在我國炭黑尾氣鍋爐、鋼鐵廠高爐煤氣鍋爐上有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1] 殷云龍.炭黑生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2] 王彪.離子點火系統(tǒng)的應(yīng)用及與DCS系統(tǒng)的結(jié)合[J].華北電力技術(shù)，2003（1）：31-33.

[3] 王艷贈.UG在鍋爐設(shè)計中的應(yīng)用[J].鍋爐制造，2007（1）：68-69.endprint

摘 要：闡述了炭黑尾氣鍋爐點火裝置在改進設(shè)計后，使用液化氣點火，通過實踐應(yīng)用，得出了該種點火裝置相對與柴油點火、等離子點火具有成本低，使用方便，環(huán)保等優(yōu)點，在炭黑尾氣鍋爐、鋼鐵廠高爐煤氣鍋爐等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鍋爐點火裝置 ?改進 ?應(yīng)用

中圖分類號：TK228 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0038-01

目前，我國炭黑隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，需量日趨增長，炭黑行業(yè)發(fā)展迅速。2000年的產(chǎn)量5萬噸，2003的產(chǎn)量101萬噸，2012年我國炭黑的產(chǎn)量為376萬噸、產(chǎn)能約550萬噸，約占全球總產(chǎn)能的38%;在利用煤焦油生產(chǎn)各類炭黑制品的過程中，伴隨中一種尾氣產(chǎn)生。該中氣體含有一氧化碳（CO），CO可燃但有毒，排到大氣中會污染空氣且浪費能源。為充分利用炭黑尾氣，使用特定的鍋爐燃燒可以發(fā)電、供熱，節(jié)能環(huán)保且能為企業(yè)增加效益。由于炭黑尾氣可燃成分含量低，水蒸氣含量高，大大的增加了點火難度，因此為保證點火可靠性，對液化氣點火裝置的改進研究尤為重要。

1 炭黑尾氣的產(chǎn)生與成分

炭黑生產(chǎn)工藝是利用煤焦化企業(yè)的副產(chǎn)品煤焦油、蒽油、乙烯焦油，經(jīng)過脫水配制，輸送到反應(yīng)爐經(jīng)高溫裂解、噴水急冷，再經(jīng)過主袋濾器分離，主產(chǎn)品炭黑進行造粒，包裝，副產(chǎn)品炭黑尾氣送入尾氣鍋爐燃燒。由于生產(chǎn)過程是不完全燃燒，而且中間噴水急冷決定炭黑尾氣的主要成分是水蒸汽、氮氣、一氧化碳等，具體成分見下表1。

2 各種點火方式的比較

（1）等離子點火：等離子點火技術(shù)在2000年之后引進我國并逐漸完善改進的一種先進的鍋爐點火技術(shù)，它利用陰極和陽極接觸引弧，并在強磁場下獲得穩(wěn)定功率的高溫等離子氣體來引燃燃料。等離子點火裝置包括等離子發(fā)生器、隔離變壓器、等離子空氣系統(tǒng)、等離子冷卻水系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、火焰監(jiān)控系統(tǒng)、電源柜等組成。一臺四角切向燃燒的鍋爐，至少要安裝四臺等離子點火器，投資約300～400萬元，所以一般在大型電站煤粉鍋爐上使用。

（2）柴油點火：柴油經(jīng)油泵輸送到燃燒器，高壓霧化，利用高能電子點火器激發(fā)點火，柴油燃燒釋放熱量達到引燃燃料的目的。設(shè)備投資不高，技術(shù)普通，應(yīng)用廣泛;但是點火成本高，一臺130 t/h鍋爐一次點火耗油5 t左右，柴油價格每噸約8000元，約4萬元。

（3）液化氣點火：主要設(shè)備有電子高能點火器、液化氣供氣系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)和火焰監(jiān)控系統(tǒng)組成，一臺JG130-9.81/540-Q的鍋爐點火系統(tǒng)投資僅需20萬元左右。燃燒器在柴油燃燒器的基礎(chǔ)上稍作改進，結(jié)構(gòu)分三層（如圖1所示），外層送空氣兼有冷卻作用，中間層送炭黑尾氣，前端裝有葉輪便于燃料與空氣混合充分燃燒，內(nèi)層為Φ57液化氣點火槍，前端管內(nèi)加裝穩(wěn)燃孔板，管外裝有防變形的蓄熱加固板，整個燃燒器固定在爐墻上，并在燃燒器周圍的爐墻上增加聚焦助燃器，助燃器由耐火混凝土澆筑成凹面鏡形，起到聚焦熱量助燃、穩(wěn)燃的作用，增加聚焦助燃器后，點火成功率由原來的80%提高到99%。液化氣供氣由兩個60 kg的液化氣鋼瓶并聯(lián)供給四個燃燒器，氣壓10 kPa，流量2.4 m/h，液化氣主要成分丙烷（C3H6）30%，丁烷（C4H10）70%。點火順序：啟動引、送風(fēng)機，調(diào)整負壓，開液化氣用高能點火器點著火后，再送入炭黑尾氣，尾氣點燃后用火焰監(jiān)控觀察，如果火焰熄滅需重新點火（一般火焰熄滅原因為送風(fēng)量過大），液化氣在點爐期間長期伴燒穩(wěn)燃。一臺JG130-9.81/540-Q的鍋爐一次點火耗用液化氣80kg，市場價8元/kg，點爐成本約640元。

3 結(jié)論

（1）柴油點火成本高，而且在點爐期間除塵設(shè)備、脫硫設(shè)備不能投入使用，經(jīng)旁路排放到大氣，造成環(huán)境污染。

（2）等離子點火設(shè)備投資大，系統(tǒng)復(fù)雜，點火成本較柴油點火低，但等離子電弧形成的4000～10000 ℃超高溫區(qū)，使煙氣中的NOx產(chǎn)生較柴油點火高數(shù)十倍，點火期間的脫硝設(shè)備無法投用，也會造成環(huán)境污染。

（3）液化氣點火相對以上兩種點火方式，系統(tǒng)簡單，易操作，維護方便，點火可靠，設(shè)備投資小僅為等離子點火設(shè)備的1/15，點火成本僅為柴油點火的1/60;特別是液化氣燃燒后幾乎無污染，可在點火時伴燒，以防火焰熄滅，對于炭黑尾氣這種水蒸氣含量大，可燃成分較低的燃料尤其適合，所以液化氣點火在我國炭黑尾氣鍋爐、鋼鐵廠高爐煤氣鍋爐上有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1] 殷云龍.炭黑生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2] 王彪.離子點火系統(tǒng)的應(yīng)用及與DCS系統(tǒng)的結(jié)合[J].華北電力技術(shù)，2003（1）：31-33.

[3] 王艷贈.UG在鍋爐設(shè)計中的應(yīng)用[J].鍋爐制造，2007（1）：68-69.endprint