废液焚烧炉烟气余热回收锅炉改进设计.pdf

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节能改造?
废液焚烧炉气余热回收锅炉改进设计
文章编号:1004-8774(2010)0341-03
废液焚烧炉烟气余热回收锅炉改进设计
李文涛,韩孝刚,徐鸨
(大连锅炉厂,大连116021
Improving Design of Waste- liquid-fired Incinerator
Flue Gas Heat Recovery Boiler
L Wen-tao, HAN Xiao-gang, XU He
第一作者:李文涛
Dalian Boiler Factory, Dalian 116021, China
(1975-),工程师,高
摘要:基于原有废液焚烧炉烟气余热回收烟管式锅炉的燜管结渣原閃分析,提出了余热
级注册供热节能管理
师,从事锅炉的设计及
锅炉改进设计方案,并通过结渣周期计算和应用经济效益分析,证明其有效可行,在实际应用中
热能工程的技术研究
也取得了显著的节能和经济效凎。
工作,曾获中国机械丁
关键词:废液焚烧炉,余热锅炉,设计
业科技进步奖和辽宁
中图分类号;TK229.92
文献标识码;B
省科技进步奖。
概述
开车后运行周期明显缩短,严重影响了余热回收效
齐鲁石化丙烯腈厂丙烯、氨氧化工艺,经反应、果,最终装置停运。因此为了正常生产,必须对现有
分离、精制等工艺过程生产丙烯产品。出于丙烯装置进行改造。
腈装置产生的废液中含有剧毒物质丙烯腈、乙腈、氢1结渣原因分析
氰酸、聚合物硫氨等,为了减少对环境的污染,需将
装置停运后现场观察发现,结渣发生于余热锅
有毒废液雾化,在焚烧炉中高温燃烧、分解,然后排炉烟管前段400m范围内,渣呈黑色,坚固且难于
人大气。由于焚烧炉排放的烟气温度达850~950清除。据操作人员反映,在运行期间,结渣呈黑色粘
C,能源浪费严重,同时因该厂的1.0MPa中压蒸汽稠状,同时结渣量大,余热锅炉烟管管束基本都被堵
不能满足生产需要,尚需从地方热电厂购买(3.6死,烟气流通面积严重减少。
th),因此齐鲁石化丙烯腈厂利用节能贷款新建了
经过试验和理论分析,此种结渣成因主要是废
废液焚烧炉姻气余热回收余热锅炉(工艺布置如图液中的杂质,如Na、ca等成分在高温下与烟气中的
1所示),回收高混烟气余热,生产1.0MPa中压蒸so,、CO2,反应生成硫酸盐、碳酸盐等化合物,并在
汽(9.5レh),以减少从地方热电厂购沃蒸汽量,降600℃以上的高温烟气中升华成气体,在进入余热
低生产成本。但卧式烟管式余热锅炉运行后发现余锅炉烟管后受到激冷凝结成精性很大的熔渣。这些
热锅炉娴管内结渣非常严重,一般每运行1~3天,
熔渣连同焚烧炉渣油燃烧产生的灰渣一起凝聚在烟
就不得不停炉清渣,而且结渣难于清理。况且再次管进口附近的内壁上。
同时由于向焚烧炉内喷人废液使燃烧工况恶
化,产生大量炭粒子;再加上烟气中SO3及水蒸气过
多与管壁金属反应形成Fe2(S0)4。这些都增加了
结渣的牢固性。随着烟气的不断流入,使结渣不断
uieieiin
发展,从而造成了严重后果。
图1废液焚烧炉烟气余热回收工艺布置图
2向题解决方案探讨
1-焚烧炉2-余热锅炉3-汽包4-省煤器
针对以上现象及原因分析,我们从增大烟气流
通面积、政善燃烧为出发点,初步提出了如下几条解
收稿日期:2010-03-30
决方案
学集 I. Xiol Itt.ceom
工业锅炉
2010年第3期(总第121期)
(1)改变原废液焚烧炉的炉体结构,提高燃烧上升管,前12排横向管节距为170m,纵向为12
温度,使Na和Ca的硫酸盐、碳酸盐化合物完全分mm,作为凝渣管排,防止结渣搭桥,中间留有3条检
解。即对前部原有的废液焚烧炉燃烧室进行改造,修通道,便于人员进人炉内清渣;其余26排管组横
提高炉温到1200℃,从而改善燃烧,此时可将废液向管节距为100mm,纵向为125mm,前14排均采
中的杂质完全分解,不再产生积渣,但此方案炉体结用光管,最后12排采用大节距翅片管,以减小锅炉
构要重新设计,投资花费太大,权衡技术和经济可行体积,并減少锅炉管東的热力偏差,保证水循环的可
性,此方案不是最好的解决方案。
靠性。这样可以有效地防止由于烟气激冷造成的结
(2)不改变原有废液焚烧炉的结构,而在余热渣问题,也便于人工清理,同时换热面积和热负荷符
锅炉的前部加装凝渣装置,力求使结渣发生在可以合设计要求,锅炉的体积也没有超出原有设备空间
维修的范围内,这样可相对延长运行周期。即对焚
的限制。设计时原设各的前后接口法兰面尺寸
烧炉烟气出口到余热锅炉烟气进口段进行改造,加
(8200mm)保持不变,烟气流速控制在不低于7m/s,
装凝渣段,内设水冷壁,使烟气在进入余热锅炉之前
以防止管外积灰;同时配置吹灰器,覆盖整个烟道以
被激冷从而拦截凝渣,且凝渣段做成易于拆装的型
解决积灰问题;将锅炉外包墙设计成可拆装式便于
式,定期更换,这样可延长锅炉的清渣周期。此方案
青渣。
虽然注意到拦截凝渣的功能,但忽视了焚烧炉的炉
2学A中王主車
膛火焰长度,在经过实地测量和理论分析后,发现凝
J,2、、
渣段的增设位置已处于火焰能到达的区域,容易导
致凝渣段中的水冷壁发生爆管,所以此方案看似可
行,但仍不能从根本上解决问题
为此,我们提出了更换余热锅炉的方案,即将原
烟管式余热锅炉改为水管式余热锅炉。此方案经过
多次技术研讨及专家分析,认为相对最优,它虽然没
有从根本上解决余热锅炉的结渣问题,但因为兼顾
了清渣与检修两方面,可以使设备的清渣周期延长
图2角管式余热锅炉
同时降低清渣难度,变相地解决了结渣问题,且使得
I-本体2-前部烟道3-包衣4-管路仪表
投资有希望回收。
5-汽包6-后部烟道7-炉墙8-基础
3水管式余热锅炉设计方案
4新型余热锅炉的结渣周期估算与应用情
3.1锅帅设计参数
况及经济效益分析
(1)额定蒸发量;9.5レh
4.1结渣周期估算
(2)颖定蒸汽压力:1.0MPa
原烟管式余热锅炉烟管水平布置,共375根,内
(3)烟气入口温度:850℃
径d为50mm,管长为7700mm,结渣长度为400
(4)烟气入口流量:23265m3/h
mm。假设管束堵塞长度为结渣长度的三分之二,从
(5)给水温度:80℃(用户选定)
原方案实施情况来看,每两天烟管内结渣堵塞长度
(6)出口烟气温度:330℃(用户选定
L为400×0.667mm,则每天结渣量A为:
3.2设计方案介绍
A42xLx375÷2
本余热锅炉采用角管式结构(见图2),利用布
置在上下横向的4根集箱和四角垂直布置的下降管
4×3.14x502×400×2/3x375÷
支撑,结构紧湊,简单可靠。
=0.098174m
此方案进行热力计算后发现如果只考虑清渣而
因为烟气成分一定,所以新方案下的结渣量与
全部采用光管受热面的话,炉体总长会超出原有设原方案相同。
备很多,从而突破原设备场地