關于化工廠鍋爐摻燒馳放氣可行性的研究

張 波

內蒙古中煤遠興能源化工有限公司 內蒙古 鄂爾多斯 017307

0引言

內蒙古中煤遠興能源化工有限公司為了充分利用甲醇合成生產的馳放氣，計劃將其投入熱電循環流化床鍋爐中燃燒， 鍋爐煤/氣摻燒可能帶來以下問題：鍋爐難達到額定出力；滿出力運行時可能出現過熱器超溫，排煙溫度高；引風機出力不夠；燃燒效率及熱效率下降。

為實現節能降耗的目的，對化工廠過濾摻燒馳放方法進行可行性研究。從煤炭類別、鍋爐燃燒與摻燒比計算等方面進行研究。

1.鍋爐設備

內蒙古中煤遠興能源化工有限公司60噸/年甲醇項目配套建設3×160T/H UG-160/9.8-M3循環流化床鍋爐，主要燃料為煤矸石和煙煤。主要設備與輔助系統包括鍋爐本體、熱力系統、燃燒系統、吹灰系統、除渣系統、輸灰系統、除塵系統、脫硫系統及脫硝系統等。

2.鍋爐燃料特性

2.1 煤種

鍋爐的設計煤質為化工園區煤礦自產煙煤和煤矸石及氣化爐渣的混合燃料。鍋爐的主要技術參數見為：額定蒸發量160t/h、額定蒸汽溫度540℃、額定蒸汽壓力9.81MPa、汽包工作壓力10.8Mpa、給水溫度215℃、排煙溫度138℃、排污率≤2%、燃料消耗量～25 t/h、鍋爐計算熱效率89.16%、鍋爐飛灰份額70%、一.二次風量比55：45、一次熱風溫度189℃、二次熱風溫度189℃、循環倍率25～30、空氣預熱器進風溫度20℃、入爐煤粒度0.1～10mm、最低穩定負荷30%、減溫器噴水量3.9T/h、減溫器減溫能力18℃/min、鍋爐II級減溫(屏式過熱器出口)、減溫器噴水量1.3T/h、減溫器減溫能力10℃/min、點火氣壓0.6～0.8MPa、每只氣槍流量700Nm3/h、點火總風量42000Nm3/h、混合風20000Nm3/h。

2.2 煤質燃料特性

鍋爐的設計煤種為混合燃料，即：煤:煤矸石:氣化爐細渣=7:1.5:1.5，混合后的燃料特性如下表2所示：

表1 鍋爐設計煤種的燃料特性

3.鍋爐燃燒與摻燒比計算

3.1 燃料發熱量計算

氣體的低位發熱量可由《常用氣體的熱值》查得，具體數據如下表2、表3所示。

表2 各類氣體的低位熱值

表3 馳放氣組分（vol.%）

3.2 額定負荷下燃料輸入鍋爐熱量

3.3 額定負荷工況不同馳放氣量時燃煤消耗量

在額定負荷工況條件下進行燃煤與馳放氣混合燃燒時，鍋爐的有效吸熱量來自于燃煤與馳放氣輸入爐內的熱量。因此有：

60%馳放氣量（7200Nm3/h）時鍋爐額定負荷所需燃煤消耗量，該工況條件下燃煤應輸入的熱量燃煤消耗量為：4.912Kg/s.

100%馳放氣量（12000Nm3/h）時鍋爐額定負荷所需燃煤消耗量為4.170Kg/s.

3.4 燃料燃燒所需空氣量（取α=1.1）

3.4.1 單位質量的煤完全燃燒時所需空氣量

所需理論空氣量，由經驗公式得：

3.4.2 單位體積的燃氣完全燃燒時所需空氣量

由上述方程式可知，每一標準立方米的馳放氣燃燒需要的理論空氣量為：

4.結束語

鍋爐摻燒馳放氣后，不僅具有良好的經濟效益，而且還具有良好的CO2、SO2、灰渣減排效益，可充分利用甲醇合成產生的馳放氣副產品，避免了直接對空排放產生的環境污染及污染物處理設備費用與運行成本，減少了鍋爐對原煤資源的直接消耗量；此外，馳放氣與低質煤的摻燒，還可有效改善爐內低質煤的燃燒特性，有助于提高鍋爐機組的出力，鍋爐摻燒馳放氣可行。