水煤浆锅炉安全环保技术改造小结

李 丁

(安阳化学工业集团有限责任公司 ， 河南 安阳 455133)

0 前言

安阳化学工业集团有限责任公司所属安阳龙宇新材料公司原有4台YJL-14540MJ型的燃水煤浆锅炉，燃料以水煤浆为原料，根据《河南省人民政府办公厅关于印发河南省2018年大气污染防治攻坚战实施方案的通知》(豫政办〔2018〕14号)8.1要求“淘汰省辖市规划区内35蒸吨/小时及以下燃煤锅炉”，为确保后期装置不受环保因素影响，聚酯生产装置安全长周期稳定运行，需要进行环保技术改造，以达到环保管控要求。而天然气是一种清洁能源，把原有的水煤浆设计燃料改为天然气，使烟气排放符合环保要求，并能满足安全生产需求，确保聚酯装置安全稳定运行。

1 原水煤浆锅炉工艺及设备基本情况

原水煤浆锅炉燃料使用水煤浆，设计单炉负荷52.33×106kJ，实际运行负荷为单炉29.31×106～36.84×106kJ，锅炉共4台，3开1备，燃烧热效率在75%左右。锅炉水煤浆燃烧器布置在锅炉稳燃室东侧，水煤浆燃烧后的烟气经过炉膛、上部辐射受热面、对流受热面，然后进入SCR、余热锅炉、空气预热器Ⅱ、空气预热器Ⅰ、布袋除尘器后由引风机将烟气引至脱硫塔、脱水桶达标后经烟囱排入大气；同时汽提塔及污水处理系统尾气送锅炉进行燃烧，其中污水处理系统收集废气通过鼓风机入口吸入锅炉进行燃烧。

水煤浆锅炉主要配套运行设备有氨水卸车、储存及输送设备，水煤浆卸车、储存及输送设备，柴油储存及输送设备，锅炉除渣机、脱硫循环泵、沉灰池、干灰仓、工艺水箱及水泵、声波吹灰器、锅炉自动吹灰器、干灰发送罐及管线、渣浆泵及压滤机等。

2 环保技术改造前基本情况

水煤浆锅炉烟气排放指标情况：水煤浆锅炉运行期间，公司烟气污染物排放指标：烟尘≤10mg/Nm3，二氧化硫≤35 mg/Nm3，氮氧化物≤50mg/Nm3。

水煤浆锅炉存在的安全和环保风险：水煤浆锅炉烟气处理工艺流程较长，附属设备较多，占用大量人力、物力，且由于流程长，设备多导致安全操作风险增加；同时其脱硝反应器配套的氨水系统，卸车环节、取样环节、管线冲洗环节等均存在灼伤皮肤或吸入造成人身伤害风险。水煤浆锅炉运行期间受倒炉、停炉、脱硫塔喷嘴堵塞、布袋除尘器布袋破损、脱硝反应器堵塞漏风、吹灰等影响，易导致烟气指标较多频次波动超标，严重威胁公司的正常生产运营。

水煤浆锅炉运行时的现场环境情况：水煤浆是由煤、水和添加剂通过物理加工得到的一种低污染、可管道输送的煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，有一定的环保优势，但其燃烧本质还是烧煤，必定产生炉渣、炉灰、烟尘等污染物，以上固体废物均需定期清理，人工压滤及清运，同时也对现场的环境造成影响。

水煤浆锅炉控制系统情况：水煤浆锅炉控制系统为4套西门子S7-300 PLC系统，输灰系统为1套三菱PLC系统。因该系统内部供电及现场仪表供电、接线不合理，是锅炉长周期稳定运行存在的较大隐患，该隐患曾多次导致后续装置被迫减量及影响系统长周期安全稳定运行。

3 技术改造目的

①使公司锅炉符合《河南省人民政府办公厅关于印发河南省2018年大气污染防治攻坚战实施方案的通知》(豫政办〔2018〕14号)要求，并减少锅炉烟气指标波动，使烟气指标符合GB13271—2014 《锅炉大气污染物排放标准》中规定的燃气锅炉大气污染物排放指标要求：烟尘≤5 mg/Nm3，二氧化硫≤10 mg/Nm3，氮氧化物≤30 mg/Nm3。避免因环保管控造成生产装置被动降负荷或停车风险。②减少附属设备，优化工艺流程，减少操作频次，减少危险化学品的使用，降低劳动强度，提高装置本质安全水平。③减少锅炉固体废物产生，改善生产现场卫生环境。④提高锅炉燃烧效率至90%±1%，提高单炉运行负荷至50.23×106kJ，双炉运行可满足聚酯装置满负荷运行。⑤优化锅炉控制系统，整合锅炉及聚酯控制室，消除控制室安全隐患，提高锅炉智能化水平，稳定热媒总管温度在315～318 ℃指标范围内。同时使其满足锅炉改造要求，又能加强聚酯和锅炉控制室岗位沟通效率。

4 具体实施方案

4.1 系统说明

燃水煤浆锅炉改造说明：原锅炉是双盘管强制循环有机热载体锅炉，锅炉采用组装结构，由三大件组成，下部大件为炉膛燃烧室，上部大件为炉膛辐射受热面，后部大件为锅炉对流受热面，锅炉炉膛部分全部采用密排管组成，后部大件由蛇形管组组成，两者通过连接管连接，烟气经过炉膛燃烧、上部辐射受热面、对流受热面后进入SCR脱硝反应器、余热锅炉、空气预热器Ⅱ、空气预热器Ⅰ后进入烟气处理系统排入大气。

对现有锅炉的改造主要是针对锅炉燃料改变，由燃烧水煤浆改成燃天然气而进行设计，经计算，锅炉的排烟温度符合标准要求，锅炉大部分辅机也能满足锅炉额定负荷要求，锅炉在使用天然气燃料前根据图纸要求修改炉膛燃烧室部分以适应天然气的燃烧。同时改造后的天然气锅炉设置烟气再循环风机，使锅炉具备普通燃烧模式和低氮燃烧模式。

4.2 改造方案简述

①锅炉主机前段水煤浆稳燃室拆除，锅炉主机炉底改造，将炉底落灰斗取消，炉底落灰口封闭并预留天然气燃烧器安装孔，出渣机拆除，对流段吹灰管拆除，封闭吹灰口，对流段落灰管拆除，封闭对流段落灰口，炉门观火孔封堵；锅炉炉膛下部炉墙拆除重做。②天然气燃烧器下置，每台锅炉布置两台天然气燃烧器。原有水煤浆燃烧器拆除，在每台锅炉底部位置安装两台9 500 kW锅炉配套的天然气燃烧器，锅炉燃烧器接口改造成适合安装天然气燃烧器。③拆除原有的水煤浆储浆供浆系统(卸浆泵、储浆罐、供浆泵、日用浆罐等)，拆除原有的轻柴油系统(储油槽、油泵等)。④保留尾部的余热锅炉、空气预热器Ⅰ、引风机，隔离现有布袋除尘器、脱硫装置、脱硝装置、部分烟风道、鼓风机等，烟气从锅炉出口经省煤器(新增)、余热锅炉、空气预热器Ⅰ之后，直接接至引风机入口，克服锅炉及烟道阻力，保持锅炉炉膛微负压，烟气再经引风机出口接烟囱，从烟囱出口排入大气。同时在引风机入口增加烟气再循环风机，根据烟气氮氧化物指标，引少量烟气至空气预热器新风出口管道配风进炉助燃。⑤现有锅炉电控系统整体改造为DCS控制系统，并适合天然气燃烧器燃烧工况。⑥保留原有锅炉的汽水系统(水处理、水箱、水泵、余热锅炉、分汽缸)及尾气和臭气回收燃烧系统等。⑦统筹筑炉和烘炉的施工关系。经过综合分析讨论，提出筑炉完工后，对4#炉的燃烧器孔洞进行简易封堵，提前用导热油进行低温烘炉。通过查阅资料，根据导热油的特性和炉体构造，最后确定烘炉方案、制定烘炉曲线、列出存在的风险及解决办法。燃烧器安装完成后直接进行高温烘炉，最后经过4#炉烘炉效果进行检查发现，采用导热油中低温烘炉技术可行，耐火材料无开裂现象，且烘炉效果良好，工期缩短2天，导热油烘炉解决了燃烧器未到货不能烘炉这一瓶颈。⑧控制室整合。将聚酯总控室、水煤浆炉控制室搬迁至厂前区办公楼一楼西侧。对办公楼一楼内部进行改造，作为总控室使用。

5 实施后效果分析

①锅炉已改造完成、安全投运，各项指标达到设计指标，并已经顺利通过锅检所验收。天然气炉的投运避免了清渣、吹灰等定保作业，有效降低了职工劳动强度，同时不再使用氨水，提高了本质安全水平。②烟气数据传至锅炉DCS后，经过11月数据统计，烟气颗粒物指标范围为0.3～4 mg/Nm3，二氧化硫指标范围为5.5～8 mg/Nm3，氮氧化物指标范围为14～25 mg/Nm3，烟气各项指标均达到GB 13271—2014 《锅炉大气污染物排放标准》中规定的燃气锅炉大气污染物排放指标要求，且对后期环保强化管控留有充分余量空间。③天然气炉的投运，避免了因水煤浆储存及输送系统造成的水煤浆泄漏问题，有效改善了热媒站的现场环境卫生面貌，同时减少了固体废物。④3#炉负荷为50.49×106kJ时，其天然气流量为1 514 Nm3/h，按照35 587 kJ/Nm3计算，3#炉的热效率为93.71%，达到设计指标要求。4#负荷显示50.66×106kJ时，其天然气流量为1 546 Nm3/h，按照35 579×104kJ/Nm3计算，4#炉的热效率为92.08%，达到设计指标要求。综合单耗为79.2 Nm3/t，低于成果实施前的天然气能耗预期值100 Nm3/t。按照天然气单价2.28元/Nm3计算，吨成本降低20.8元。⑤推广用导热油低温烘炉技术，并进行优化，最终实现 2#炉烘炉时间由6天缩短为3天。⑥控制室优化整合后，装置系统集中控制，整体达到良好效果，也满足了水煤浆锅炉改造将控制室移位和天然气炉对机柜室空间的需求。

6 结语

水煤浆锅炉经过技术改造实现了环保效果，同时本质安全方面也得到一定的提升。但在日常操作中还需进一步强化对天然气锅炉工艺操作的培训，提升职工操作水平，同时做好对天然气锅炉生产过程中的安全风险辨识分析，制定并严格落实各项安全管控措施。