三废流化混燃炉节能技术应用总结

三废流化混燃炉节能技术应用总结
王中刚;王会串
【摘要】An analysis is given of the operation superiority of three wastes fluidized mix combustion furnace in connection with current ammonia waste treatment situation and existing problems in original recovery unit of blast gas. By using of three wastes fluidized mix combustion furnace to recover gasifier slag and blast gas in production, 60 t/h of 5. 4 Mpa and 450 ℃ steam can be produced. The cost of steam is 94.50 yuan/t which is 45.50 yuan/t lower than that of steam produced by using original coal-fired boiler. The total investment for three wastes fluidized mix combustion furnace is 17. 35 million yuan and payback period of investment is 1.44 years.%针对目前合成氨废物治理现状及原吹风气回收装置存在的问题,分析了三废流化混燃炉的运行优势.应用三废流化混燃炉回收生产中的造气炉渣和吹风气,可产5.4 MPa,450℃蒸汽60 t/h；蒸汽生产成本94.50元/t,比原采用燃煤锅炉生产蒸汽成本低45.50元/t；三废流化混燃炉总投资1 735万元,投资回收期1.44年.【期刊名称】《化肥工业》
【年(卷),期】2011(038)005
【总页数】3页(P40-42)
【关键词】三废流化混燃炉;节能减排;应用;总结
【作者】王中刚;王会串
【作者单位】山西阳煤丰喜肥业＜集团＞有限责任公司运城044000;山西阳煤丰
喜肥业＜集团＞有限责任公司运城044000
【正文语种】中文
山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司共建有3套吹风气回收装置，可分别回收一分厂、二分厂和三分厂9台、7台和8台造气炉产生的吹风气，保证
了合成氨生产过程蒸汽达到平衡。

但造气炉渣没有进行再循环治理、利用，而是作为生产建筑材料的原料，废渣利用率低，造成资源浪费。

(1)燃烧炉直径偏小，3家分厂的燃烧炉直径分别为Ф 7 800，Ф 6 200和Ф 5
800 mm，造成吹风气燃烧不完全，3套系统的生产状况都处于超负荷运行状态。

(2)燃烧炉内采用折流形格子砖，由于设计不合理，在运行中多次发生格子砖倒塌，其中一分厂燃烧炉更换过2次，三分厂燃烧炉炉底倒塌1次，严重影响了装置的
长周期运行。

(3)现有燃烧炉蓄热能力不足，需要6 500～7 000 m3/h(标态)的弛放气助燃，甚
至还需要一定量的煤气来补充，造成资源的极大浪费。

(4)原吹风气回收装置生产的蒸汽品质见表1。

一分厂、二分厂和三分厂吹风气回
收装置所产的蒸汽均达到自供，剩余的蒸汽并入蒸汽管网。

(1)运行安全性能高
第1代或第2代吹风气燃烧炉均需要点火气源，温度低于650℃时，吹风气就不
能燃烧，若送入吹风气就会发生爆炸;另外，造气吹风气座板阀开关频繁，关闭不
严时，煤气会进入燃烧炉，如果配风阀不能及时调节，则会发生爆炸。

三废流化混燃炉以煤为点火源，始终是长明火，在煤燃烧过程中，温度高且有氧气过剩，能使送入的多余煤气继续燃烧，不会发生爆炸。

(2)一炉多用
1台三废流化混燃炉的功能可代替1台吹风气余热锅炉和1台流化床锅炉，使用1台三废流化混燃炉即可满足甲醇、尿素生产用汽需求，可减少建设投资50%以上。

(3)少用或完全不用合成弛放气和合成放空气
三废流化混燃炉彻底摆脱了回收吹风气时对点火气的依赖，可完全不用合成弛放气和合成放空气，也可配烧其它回收的低热值气体，如变压吸咐系统的逆放气等，避免了因合成弛放气和合成放空气供应不足而造成造气吹风气回收系统运行不稳定和全厂生产系统波动的问题。

(4)燃烧系统阻力低、积灰少、造气吹风效率高
三废流化混燃炉完全取消炉内格子砖，无需使用耐火材料蓄热来保证吹风气的点燃，而是采用炉渣引燃的方式，故燃烧系统积灰少、阻力小，吹风时间可缩短2～3 s。

另外，配套采用的隧道窑式余热锅炉取消了下锅筒，使锅炉系统积灰减少，排灰顺畅。

(5)热能回收合理
三废流化混燃炉不仅回收造气吹风气，还燃烧造气炉渣、造气除尘器细灰、煤矸石、烟煤、无烟煤粉末等，故蒸汽产量较大;由于不设高温空气预热器，使热量回收更
加合理。

三废流化混燃炉产汽量平稳、蒸汽热焓高，若配置背压式汽轮发电机，不仅满足全厂用汽，还可提高企业的自发电率，提高企业的盈利能力。

(6)操作稳定性好
三废流化混燃炉燃煤、燃气同时进行，具有热量互补作用。

在燃煤煤种稳定的情况下，合成放空气量大小不影响炉温，避免了因合成放空气量不稳定而导致吹风气回收系统运行不正常的现象。

在吹风气燃烧正常的情况下，即使燃煤煤种稍有变化，吹风气的热量也能起补充作用。

在加煤量变化的情况下，炉温的稳定性远高于循环流化床锅炉，因而操作难度比循环流化床锅炉小。

(7)使用寿命长
三废流化混燃炉燃煤系统设备内衬均为硅酸铝纤维砖、硅酸铝纤维棉、二级高铝耐火砖、耐高温耐磨涂料组成的复合保温结构，并采用独特的防冲刷、防穿透、防膨胀、防龟裂施工工艺进行砌筑。

沸腾段采用耐高温、耐磨、高强浇注料及可塑料，混燃炉及组合式除尘器顶部采用半圆形二级高铝砖砌成，并加硅酸铝纤维砖棉复合保温，以确保混燃炉和除尘器外壳温度最低，减少热损失，延长设备的使用寿命。

三废流化混燃炉燃煤部分设计烟气流速＜4 m/s，烟气中的燃煤粉末对炉体的冲刷远低于循环流化床锅炉，故使用寿命为循环流化床锅炉的数倍。

综上所述，三废流化混燃炉在氮肥企业应用既有明显的经济效益，又具有良好的环保效益。

山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司决定先建设1套三废流化混燃炉，充分挖掘废热、废气、废渣的潜热，以使企业达到环境、效益双丰收。

三废流化混燃炉下部为燃渣燃煤区，中部为造气吹风气燃烧区，烟气从混燃炉顶部进入组合式除尘器。

组合式除尘器以旋风侧进下排气形式除尘，其底部为组合式水封，烟气自下部出来进入遂道式余热锅炉，然后依次经过水冷屏、喷水式蒸汽过热器、锅炉对流排管、省煤器、空气预热器、电除尘器、引风机，最终由烟囱排空。

炉体下部配有风室、布风板、风帽、二次风管等，风室除与来自空气预热器的风管相连外，还装有点火装置。

炉渣等混合料由料仓进入螺旋给煤机，再由螺旋给煤机送三废流化混燃炉下部的燃烧室流化燃烧。

吹风气经预混器与空气充分混合后进入炉内，在高温下充分燃烧。

为达到三废混燃炉的综合利用效果，生产系统中的各种可燃废气均可送入三废流化混燃炉内回收处理。

为有效控制炉膛温度，在炉内布置了一定的受热面，与余热锅炉汽水系统相连，避免了炉壁结焦。

燃烧后的高温烟气进入组合除尘器，在旋风筒和中心筒作用下，进行烟尘分离;然后烟气进入隧道式余热锅炉，灰尘从落灰管流出。

旋风筒采用1Cr25Ni20Si2耐高温不锈钢制造，为解决旋风筒对顶部传热问题，在其上部接入了二次风进行冷却。

三废流化混燃炉需配置1套氨法脱硫系统，采用氨水吸收烟气中的二氧化硫并生
成亚硫酸铵，然后氧化亚硫酸铵溶液获得产品硫酸铵。

烟气自水平烟道引出后进入吸收塔，经浆液洗涤、除雾后的干净烟气由烟囱排出。

脱硫剂为含氨质量分数20%左右的氨水，通过氨水泵进入吸收塔上部清洗段。

脱
硫系统副产的硫酸铵浆液从吸收塔底部通过浆液排出泵抽出，依次经旋流器、稠厚器增稠后离心分离，得到含水质量分数＜10.0%的硫酸铵粉末，再通过床式干燥器干燥后得到含水质量分数＜0.3%的硫酸铵，经包装后送至硫酸铵库。

主要设备参数见表2。

三废流化混燃炉项目总投资和蒸汽生产成本分别见表3和表4。

三废流化混燃炉正常运行后，充分利用了合成氨分厂的造气炉渣15.9 t/h(一分厂5.4 t/h，二分厂5.7 t/h，三分厂4.8 t/h，含碳质量分数均为18% ～20%)，加上二分厂的造气吹风气6 800 m3/h(各组分体积分数为：CO216.00%，CO 7.00%，H21.80%，CH41.40%，O20.50%，N2 73.23%，SO20.07%)，可生产 5.4 MPa，450 ℃蒸汽60 t/h;停运原二分厂吹风气回收系统，少产的27 t/h蒸汽完全由三废流化混燃炉所产蒸汽来补充，还可多产蒸汽33 t/h。

经核算，三废流化混燃炉生
产的蒸汽成本为94.50元/t，而燃煤锅炉所产蒸汽成本为140.00元/t，则年因多
产的蒸汽可增加效益为1 201.20万元，项目投资回收期为1.44年，同时也达到
节能减排的目的。