锅炉清灰剂在丙烯腈装置废水焚烧炉余热锅炉的应用

锅炉清灰剂在丙烯腈装置废水焚烧炉余
热锅炉的应用
纳尓科(中国)环保技术服务有限公司2
摘要：本文介绍了浙江石化1#丙烯腈装置废水焚烧炉（WWI）在运行过程中
首次应用纳尔科锅炉清灰剂，从装置开车至检修18个月，使用期间余热锅炉在
省煤器出口温度保持在180-190℃，炉膛温度保持在1050-1150℃，炉管前后压
差保持在1.0-1.3kPaD，运行期间系统各项参数指标正常，满足生产要求。

检修
期间查看余热锅炉炉管情况未发现明显炉管积灰及腐蚀问题，清灰剂应用效果良好。

关键词：丙烯腈废水焚烧炉；余热锅炉；炉管结垢；锅炉清灰剂
1丙烯腈余热锅炉段结垢简述
丙烯腈装置在生产过程中产生含有丙烯腈、乙腈、氢氰酸、聚合物等物质，
为降低其对环境的污染，必须将含氰废液进行雾化焚烧，使其燃烧、分解，再排
放至大气中。

废水中所含的杂质较多，其中Na、S含量在余热锅炉炉管结垢过程
中起重要影响[1]。

随着废水焚烧炉的运行，熔融状态下的灰渣粘附在余热锅炉炉
管上，随着烟气的流动，粘结量逐步增加，导致换热效率、蒸汽回收量降低，从
而造成余热损失。

长时间运行，会堵塞炉管，炉膛压力上升，从而被迫停车检修。

为解决结垢问题对丙烯腈废水焚烧炉运行周期和换热效率的影响，从化学品的角
度对结垢问题进行分析，浙江石化丙烯腈装置最终引入纳尔科清灰剂。

2丙烯腈废水焚烧炉简介
浙江石化丙烯腈装置废水焚烧炉（WWI）由PCC公司设计制造，并指导安装
投用。

WWI系统采用直燃法，为L型立-卧式圆筒型负压炉，炉体主要分为还原段、氧化段、调节段、SNCR段、余热回收系统等，能够有效处理丙烯腈和MMA装置生产中产生的废水以及异常工况下的HCN、粗乙腈，将有毒介质在1100℃分解为无毒介质；烟气中热量通过余热锅炉回收利用，产生380℃，4.2MPaG中压过热蒸汽，并入中压蒸汽管网,提高了能量利用效率。

该系统还包括布袋除尘系统，对烟气进行除尘，保证烟气排放达到国家排放标准（GB18484-2020《危险废物焚烧污染控制标准》）。

废水焚烧炉工艺流程简图见图2.1。

图2.1废水焚烧炉工艺流程简图
3纳尔科锅炉清灰剂作用机理简述
3.1降低烟气对炉管腐蚀
清灰剂与废水混合注入炉膛，高温燃烧后与低熔点且具有腐蚀性的钠、钒、镍、铁和钙等化合物作用形成复合物，熔点较高，无腐蚀性以小颗粒形状存在，不会粘结在金属表面。

清灰剂可对炉管表面起到钝化作用，抑制酸性气体的腐蚀。

3.2降低灰垢粘附性
清灰剂燃烧后可提高灰垢熔点，使灰垢相互之间、灰垢与金属表面之间结合的键能降低，甚至断裂，灰垢变得疏松易被机械清除。

正常运行中可用吹灰器清除。

4余热锅炉垢样组成及形貌分析
4.1垢样组成分析
因本装置自开车以来即投用清灰剂，无历史垢样进行对比，因此取某装置未加清灰剂的垢样进行对比分析，垢样1#为某丙烯腈装置废水焚烧炉未加清灰剂垢样组成，垢样2#为浙石化丙烯腈加入清灰剂后垢样组成，结垢物质组成如下表所示：
表4-1加入清灰剂前后垢样元素组成
如上表所示，结合装置生产过程，对元素来源进行分析，其中Na主要来源于装置生产过程中采用碳酸钠调节pH；S主要来源于急冷塔采用硫酸中和去除剩余氨、丙烯醛等杂质；K主要来源于丙烯腈装置为防止系统聚合物沉积所使用的分散剂；Fe可能为系统腐蚀性产物；通过对比分析，本装置的垢样钠离子与硫离子含量均比较高，在此基础上，根据此处的结垢机理[2]，本装置的结垢应更加严重，但在装置运行过程中，并未发现明显结垢情况，同时在检修时未发现明显垢物附着。

因此也侧面印证了清灰剂的作用效果。

4.2垢样外观分析
如图4-1所示，未加清灰剂的垢样（左）成明显块状，并且比较粘，而加入清灰剂的垢样，明显蓬松，在装置实际生产过程中垢样（右）在吹灰器的作用下可随烟气进入布袋除尘系统，从而避免在余热锅炉炉管上附着。

图4-1（左）未加清灰剂（右）注入清灰剂 4.3废水焚烧炉炉管检修情况
浙江石化1#丙烯腈装置废水焚烧炉自开车以来至装置停工检修已运行18个月，如图所示，本次检修发现炉管整体干净，具有原本金属光泽，表面有少量松散的灰垢。

无硬垢、粘垢附着，清灰剂应用效果良好。

图4-2加入清灰剂后运行18个月余热锅炉炉管情况 5装置运行过程中运行数据变化
浙江石化1#丙烯腈装置自建成开车以来一直投用清灰剂，从余热锅炉进出口温差、压差，换热情况及产汽量看，整体运行稳定，达到初期使用清灰剂目标。

6清灰剂使用总结
经济效益分析：
如果焚烧炉的压差高、运行效果不佳，需要进行停工检查清灰，将会造成反
应负荷降低、产品产量降低，每次检修时间大概7天（运行周期约10-12个月），按80%负荷初步估算，产品减产约1092吨，按边际效益1000元/吨计，每次损失
将高达109.2万元，不包括检修费用。

如果废水炉停工时间延长，废水罐液位达
到设计要求后，将会造成全装置停工，那产生的损失将无法估量。

由于纳尔科锅炉清灰剂的加注：
1）增加了余热锅炉换热效率，烟气余热回收效率提高，外送高压蒸汽量增加；
2）炉膛压力、温度稳定，炉内分解、还原反应状态稳定，减少了外排烟气
中有害组分的波动，环保排放稳定合格；
3）延长了余热锅炉运行周期，减少了停车检修的安全风险与检修费用。

同时，纳尔科清灰剂具有保护炉管结垢及腐蚀问题，自装置开车以来连续注
入废水焚烧炉中，改变了后续余热锅炉段易结垢的状况，从运行数据及现场检修
情况来看，加入清灰剂满足了装置生产及节能指标，避免了因炉管结垢堵塞的问题。

后续为保证废水焚烧炉的持续稳定运行，建议：
1．持续连续投加锅炉清灰剂。

2．为避免松散的灰垢堆积在余热锅炉中，持续稳定地进行定期吹灰。

参考文献：
[1]李建波,张沛存,赵亮等.丙烯腈装置废水焚烧余热锅炉结渣原因与解决措
施的研究[J].节能,2003(8):25-26。

[2]刘兰香.丙烯腈废水焚烧炉余热锅炉积灰分析及处理方法[J].齐鲁石油化工,2003,31(2):102-105。