煤粉锅炉掺烧酸性气的研究与应用

煤粉锅炉掺烧酸性气的研究与应用
摘要
随着我国“能耗双控”和“碳达峰、碳中和”政策全面落地，环保政策越来越严格，能源利用效率要求越来越高，为实现甲醇气化装置酸性气有组织燃烧排放，同时有效利用酸性气热值，实现增收节支与环境保护双赢，现对煤粉锅炉掺烧酸性气进行研究，并将酸性气掺烧应用到生产运行实际，为煤化工装置酸性气掺烧走出新路子。

关键词：酸性气掺烧锅炉
1 项目背景
填平补齐热动力站320t/h×2煤粉锅炉型号为HX320/10.6-Ⅱ2型，是华西能源有限公司设计制造的煤粉炉，采用中速磨正压直吹式制粉系统送粉，单炉膛四角切圆燃烧、固态排渣、π型布置的平衡通风、自然循环汽包炉。

5#锅炉设计掺烧变换酸性气，燃烧器设有酸性气喷口，设计酸性气量按一期酸性气最大量（2261.8kg/hr）和二期最大量（3209.4kg/hr）的合计量设置，掺烧的酸性气分别一期变换酸性气和二期变换酸性气两部分组成。

酸性气由外管送至锅炉界区，界区设隔离阀，酸性气系统设有快关阀组、吹扫放空管线及酸性气泄漏检测装置。

酸性气布置在锅炉上二次风喷口，共四个酸性气燃烧喷口。

2 变换酸性气体特性
根据酸性气组分可发现可燃组分分别有CO 、H2、CH4、NH3、H2S ，整体占酸性气摩尔比30%左右，有毒有害气体主要有NH3、H2S 、CO ，无用气体主要有CO2、H2O ，占比70%左右。

3 酸性气体投入前的检查
4 酸性气投运前条件
4.1锅炉运行正常燃烧稳定，锅炉负荷≥80％，保障酸性气进入锅炉后燃烧完全。

4.2联锁保护调试、投运正常，包括MFT停酸性气联锁、炉膛冒正压退酸性气联锁、火检消失退酸性气联锁保护。

4.3系统氮气置换检测合格，氮气充压正常。

4.4酸性气初次投运前锅炉需投运两根下层油枪运行，待投运正常燃烧稳定后，方可退出油枪运行。

4.5酸性气系统各设备正常，燃烧器前酸性气压力不低于 500Pa。

4.6各调节阀、快关阀动作正常。

4.7酸性气管网伴热投运正常，酸性气入炉温度60℃以上。

4.8检查5#炉酸性气相关设备、阀门等防爆等级符合设计要求。

4.9组织全员对酸性气投运方案及硫化氢、一氧化碳MSDS进行学习，并能充分掌握酸性气投运过程置换、投运、停运、应急处置等内容。

4.10现场张贴警示标识及危害告知，并告知热动力站汽机岗位、脱硫岗位、
电仪人员、维保人员、劳务人员酸性气管线已投运，无关人员不允许在锅炉房逗留。

5 酸性气系统的投运及停运
5.1酸性气系统的投运
5.1.1锅炉具备酸性气掺烧的投运条件后，开启变换酸性气快关阀。

酸性气
投运前炉膛负压控制在-100pa—-150pa，炉膛氧量控制范围4-6%之间。

5.1.2逐渐开大酸性气调节阀，待调节阀后压力达到2500Pa左右后。

5.1.3依次开各角气动阀二次阀，通过调整调节阀开度，每次开关幅度不大
于5%，调整支管压力在2500Pa左右。

5.1.4通过火检及现场观火孔观察着火情况，及时调整二次风量、脱硝出口
氮氧化物，维持炉膛负压、氧量、脱硝出口氮氧化物正常。

5.2酸性气系统的停运
5.2.1调整锅炉燃烧，维持炉膛负压在-100pa—-150pa。

5.2.2逐渐关闭酸性气调节阀，依次关闭各角酸性气快关阀及系统快关总阀。

5.2.3关闭各角酸性气手动阀及界区酸性气总阀。

5.2.4停运酸性气则用氮气置换吹扫酸性气系统管道至合格。

6 酸性气投运后注意事项
6.1 酸性气投运期间锅炉负荷率需达到80%以上。

6.2 锅炉燃烧不稳，启停炉中禁止投运酸性气体。

6.3 酸性气体在投运中，若发现锅炉燃烧不稳时应及时切除酸性气体。

6.4 每周分析气体组分，分析不合格应及时切除酸性气投运。

6.5 加强炉前酸性气体系统检查，若发现阀门、管线有漏气现象时首先做好
个人防护，其次切除酸性气体，并用氮气置换联系检修处理。

6.6 酸性气体在投运、切除时应加强监视汽温、汽压、燃烧工况的变化，及
时通过调整给煤量和燃油助燃的方法来调整。

6.7掺烧酸性气后，锅炉排烟温度会上升，注意排烟温度的控制。

6.8酸性气中水分较大，掺烧后，注意空预器进出口压差、布袋进出口压差、脱硝催化剂进出口压差的变化，加强激波吹灰器及声波吹灰器的运行维护。

6.9掺烧后，锅炉热负荷较高，注意观察锅炉结焦情况，及时清理燃烧器喷
口焦块。

6.10酸性气投入时应与对应火检装置联锁，无火时应停运对应酸性气喷口。

6.11酸性气投运后，氮氧化物及硫化物会增加，需做好脱硫、脱硝系统调整。

6.12 酸性气投运期间，锅炉房内动火采用升级管理。

6.13热动力站周边受限空间作业（尤其阀门井、水池、水坑、罐等），务必
做好
作业前检测、置换工作。

7 掺烧酸性气后存在问题和处理措施
7.1酸性气带水
存在问题：酸性气条件下水蒸气变成饱和水温度60℃，气化装置出口酸性气
温度控制在70℃左右，虽然酸性气管网设有蒸汽伴热，但是酸性气到达锅炉界区
温度仅为50℃左右。

导致酸性气界区导淋处可排除大量积水，酸性气投运过程中
炉膛负压波动大，频繁出现炉膛冒正压，联锁退出酸性气情况。

处理措施：一是锅炉界区内部酸性气管线增加蒸汽伴热，伴热温度采用250℃过热蒸汽，提高酸性气进炉温度。

二是定期在酸性气管线最低点导淋处进行排凝，
排凝液不允许就地排放，凝液排放至污水池，最终到污水处理。

经过以上两措施
后酸性气进炉前温度可达60℃以上，且掺烧稳定性增加。

7.2酸性气表计堵塞
存在问题：由于酸性气运行温度在60℃左右，酸性气中氨容易在低温环境中
形成结晶体，造成酸性气压力表、流量计引压管堵塞，造成表计失准。

处理措施：一是压力表、流量计引压管增加伴热管，伴热温度采用250℃过
热蒸汽，同时增加硅酸铝保温，保障引压管温度高于150℃。

二是定期检查清理
引压管，采用蒸汽从对引压管外部加热，溶解引压管氨结晶，保障表计稳定运行。

7.3酸性气管线泄漏
存在问题：酸性气停运后，多次出现酸性气管线泄漏情况，漏点全部呈现为
腐蚀性穿孔。

处理措施：一是对酸性气管线彻底吹扫置换，对漏点进行补焊，部分漏点较
多管道进行更换。

二是酸性气停运后，打开酸性气管线导淋，排净酸性气管道内
凝液。

三是酸性气停运后管道内部保持充氮吹扫状态，彻底置换干净内部酸性气体。

四是检测酸性气管线材质是否符合设计要求。

7.4酸性气压力不稳
存在问题：酸性气投运后，甲醇气化装置工况变化造成酸性气压力不稳，导
致酸性气进入锅炉后对锅炉负压波动大，频繁造成炉膛冒正压，退出酸性气。

处理措施：保持与甲醇装置密切联系，甲醇气化装置工况变化，运行不稳时，及时汇报调度退出酸性气掺烧，待稳定后，重新投运酸性气。

7.5酸性气投运后，脱硝入口氮氧化物含量明显增加，由未投前320mg/m3上
涨到400mg/m3，需通过开大液氨调节阀开度控制脱硝出口氮氧化物达标排放，氨
耗增加。

7.6酸性气投运后虽然有硫化氢反应生成二氧化硫，但是由于占比较少，脱
硫入口二氧化硫指标无明显变化。

7.7由于酸性气喷燃器布置在上层，所有酸性气投运后，锅炉排烟温度会有
小幅度升高，升高幅度在5℃以内。

7.8酸性气投运半年后，通过检查空预器、省煤器、脱硝催化剂、除尘布袋、脱硫，未发现腐蚀、积灰等情况，尾部烟道整体情况较好。

7.9酸性气热值较低，掺烧量少，投停对锅炉负荷无明显影响。

8、结语
通过对煤粉锅炉掺烧酸性气的研究、应用与实践，发现酸性气具有酸性、腐
蚀性、有毒可燃性，酸性气进入锅炉内在高温下，可实现燃烧，并经脱硝、脱硫
系统后，实现有组织达标排放，满足国家有组织燃烧排放，且排放指标可实现在
线监测。

酸性气掺烧对锅炉本体各设备无较明显影响，但是酸性气投运后锅炉装
置部分参数又明显变化，需加强运行调整和监视。

其中酸性气温度低和酸性气带
水对酸性气系统造成堵塞、腐蚀，同时影响锅炉的稳定运行，故在酸性气在原始
设计、采购、施工阶段，需重点考虑酸性气入炉温度低和酸性气腐蚀问题，将此
类问题在设计初期采取措施予以消除，同时加强酸性气投运过程管控，保障运行
人员、锅炉设备安全可控。