炭黑尾气锅炉液化气点火装置的改进与应用

回复用户6

摘 要：阐述了炭黑尾气锅炉点火装置在改进设计后，使用液化气点火，通过实践应用，得出了该种点火装置相对与柴油点火、等离子点火具有成本低，使用方便，环保等优点，在炭黑尾气锅炉、钢铁厂高炉煤气锅炉等方面有着广阔的应用前景。
关键词：锅炉点火装置 改进 应用
中图分类号：TK228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0038-01
目前，我国炭黑随着橡胶工业的发展，需量日趋增长，炭黑行业发展迅速。2000年的产量5万吨，2003的产量101万吨，2012年我国炭黑的产量为376万吨、产能约550万吨，约占全球总产能的38%;在利用煤焦油生产各类炭黑制品的过程中，伴随中一种尾气产生。该中气体含有一氧化碳（CO），CO可燃但有毒，排到大气中会污染空气且浪费能源。为充分利用炭黑尾气，使用特定的锅炉燃烧可以发电、供热，节能环保且能为企业增加效益。由于炭黑尾气可燃成分含量低，水蒸气含量高，大大的增加了点火难度，因此为保证点火可靠性，对液化气点火装置的改进研究尤为重要。
1 炭黑尾气的产生与成分
炭黑生产工艺是利用煤焦化企业的副产品煤焦油、蒽油、乙烯焦油，经过脱水配制，输送到反应炉经高温裂解、喷水急冷，再经过主袋滤器分离，主产品炭黑进行造粒，包装，副产品炭黑尾气送入尾气锅炉燃烧。由于生产过程是不完全燃烧，而且中间喷水急冷决定炭黑尾气的主要成分是水蒸汽、氮气、一氧化碳等，具体成分见下表1。
2 各种点火方式的比较
（1）等离子点火：等离子点火技术在2000年之后引进我国并逐渐完善改进的一种先进的锅炉点火技术，它利用阴极和阳极接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的高温等离子气体来引燃燃料。等离子点火装置包括等离子发生器、隔离变压器、等离子空气系统、等离子冷却水系统、测温系统、火焰监控系统、电源柜等组成。一台四角切向燃烧的锅炉，至少要安装四台等离子点火器，投资约300～400万元，所以一般在大型电站煤粉锅炉上使用。
（2）柴油点火：柴油经油泵输送到燃烧器，高压雾化，利用高能电子点火器激发点火，柴油燃烧释放热量达到引燃燃料的目的。设备投资不高，技术普通，应用广泛;但是点火成本高，一台130 t/h锅炉一次点火耗油5 t左右，柴油价格每吨约8000元，约4万元。
（3）液化气点火：主要设备有电子高能点火器、液化气供气系统，燃烧系统和火焰监控系统组成，一台JG130-9.81/540-Q的锅炉点火系统投资仅需20万元左右。燃烧器在柴油燃烧器的基础上稍作改进，结构分三层（如图1所示），外层送空气兼有冷却作用，中间层送炭黑尾气，前端装有叶轮便于燃料与空气混合充分燃烧，内层为Φ57液化气点火枪，前端管内加装稳燃孔板，管外装有防变形的蓄热加固板，整个燃烧器固定在炉墙上，并在燃烧器周围的炉墙上增加聚焦助燃器，助燃器由耐火混凝土浇筑成凹面镜形，起到聚焦热量助燃、稳燃的作用，增加聚焦助燃器后，点火成功率由原来的80%提高到99%。液化气供气由两个60 kg的液化气钢瓶并联供给四个燃烧器，气压10 kPa，流量2.4 m/h，液化气主要成分丙烷（C3H6）30%，丁烷（C4H10）70%。点火顺序：启动引、送风机，调整负压，开液化气用高能点火器点着火后，再送入炭黑尾气，尾气点燃后用火焰监控观察，如果火焰熄灭需重新点火（一般火焰熄灭原因为送风量过大），液化气在点炉期间长期伴烧稳燃。一台JG130-9.81/540-Q的锅炉一次点火耗用液化气80kg，市场价8元/kg，点炉成本约640元。
3 结论
（1）柴油点火成本高，而且在点炉期间除尘设备、脱硫设备不能投入使用，经旁路排放到大气，造成环境污染。
（2）等离子点火设备投资大，系统复杂，点火成本较柴油点火低，但等离子电弧形成的4000～10000 ℃超高温区，使烟气中的NOx产生较柴油点火高数十倍，点火期间的脱硝设备无法投用，也会造成环境污染。
（3）液化气点火相对以上两种点火方式，系统简单，易操作，维护方便，点火可靠，设备投资小仅为等离子点火设备的1/15，点火成本仅为柴油点火的1/60;特别是液化气燃烧后几乎无污染，可在点火时伴烧，以防火焰熄灭，对于炭黑尾气这种水蒸气含量大，可燃成分较低的燃料尤其适合，所以液化气点火在我国炭黑尾气锅炉、钢铁厂高炉煤气锅炉上有广泛的推广应用价值。
参考文献
[1] 殷云龙.炭黑生产节能减排技术[M]. 化学工业出版社，2014.
[2] 王彪.离子点火系统的应用及与DCS系统的结合[J].华北电力技术，2003（1）：31-33.
[3] 王艳赠.UG在锅炉设计中的应用[J].锅炉制造，2007（1）：68-69.