张元勇，徐红秋
（兖矿鲁南化工有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］ 兖矿鲁南化工有限公司8台循环流化床锅炉点火方式采用常规的预燃室流态化床下点火（0#轻柴油），虽相较于其他主流点火方式具有比较优势，但也存在影响除尘器滤袋使用寿命、环境污染严重、易出现燃爆事故等缺点；而其甲醇合成系统弛放气送锅炉掺烧后仍有富余弛放气送火炬焚烧（连续）排放。为节能减排，鲁南化工对其中1台75 t/h循环流化床锅炉（调节炉，用于平衡生产负荷，启停较频繁）实施了弛放气点火技改。简介弛放气点火系统的构成、控制逻辑与安全保护装置等，详细介绍弛放气点火技改项目的实施及运行情况。本技改项目投用后，甲醇合成系统富余的弛放气得到充分利用，实现了锅炉点火期间烟尘的达标排放，节约了燃油（柴油）费用，具有良好的经济效益、环境效益，下一步准备陆续在其余7台循环流化床锅炉推广此项改造。
［关键词］循环流化床锅炉；柴油点火；甲醇合成弛放气；弛放气点火；改造；运行情况；效益评价
［中图分类号］ TK229.6+6［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）06-0001-04
1 锅炉弛放气点火的应用背景
兖矿鲁南化工有限公司（简称鲁南化工）属大型煤化工企业，其生产系统采用国内较为先进的工艺技术，如四喷嘴对置式水煤浆气化、低温甲醇洗工艺等，生产包括甲醇、醋酸、醋酸乙酯、丁醇等在内的10余种化工产品。在甲醇合成过程中，会产生约8 000 m3/h（日常流量7 727.9 m3/h）的弛放气，弛放气组分为CO 9.38%、H2 81.66%、CO2 3.18%、CH4 1.94%、N2 3.19%，弛放气热值＞2 300 kcal/m3，甲醇合成系统弛放气无法回收利用，一部分送锅炉掺烧，富余部分则送火炬焚烧（连续）排放，不利于节能减排。
化工生产系统中一般都配套建设有蒸汽锅炉和管网，为主生产系统提供动力和热源，同时可以发电。鲁南化工现有8台高温高压循环流化床锅炉（2台260 t/h、4台130 t/h、2台75 t/h），产汽能力合计1 190 t/h，主汽温度540 ℃、压力9.8 MPa。由于循环流化床锅炉的点火及升温过程属于非正常工况，存在一定的风险，为保护后续除尘和脱硫系统，期间一般有4～6 h的烟气（黑烟）未经处理就直接排入大气，烟尘排放浓度相当于锅炉正常运行时的上千倍。而近年来国家对污染物排放要求越来越严格，《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）等一系列标准出台后，不仅要求正常生产时污染物要达标排放，在生产设施启停等非正常工况时也必须做到达标排放。
为此，鲁南化工立足自身实际，深入调查研究，提出应用甲醇合成系统弛放气点火的方案，并率先在1台75 t/h循环流化床锅炉（调节炉，用于平衡生产负荷，启停较频繁）上进行应用。75 t/h循环流化床锅炉布风板采用水冷式，床下热烟气点火，床下左右主风道各设1支点火油枪，点火设计最大燃油（0#轻柴油）投加量为400 kg/h，油枪采用机械雾化式油枪，点火油压2.45 MPa。
2 锅炉点火方式的对比
2.1 常规点火方式
循环流化床锅炉点火是指通过某种方式将其燃烧室内的床料加热到一定温度，并送风使床内底料呈流化状态，直到燃料能稳定地燃烧。循环流化床锅炉的点火与其他锅炉有所不同，点火过程一直是其运行中的一个难点问题。循环流化床锅炉点火方式主要分为固定床点火、床面油枪流态化点火、预燃室流态化油点火和热风流态化点火等。目前，循环流化床锅炉的常规点火方式为预燃室流态化床下点火，相较于其他点火方式，床下点火具有省油、启动快、成功率高、环境卫生好、工人劳动强度低等优点，但由于点火燃料一般采用柴油，也存在如下缺点。
（1）燃油在预燃室燃烧的过程中，燃烧不充分会产生挥发性有机气体，点火期间无组织排放严重，VOCs排放超标。
（2）目前燃煤电厂基本上均采用布袋除尘或电袋除尘方式除尘，点火升温期间，燃油投加量大，燃烧不完全的柴油颗粒物会粘附在布袋除尘器的滤袋上，大大缩短滤袋的使用使命，因此常规的做法是点火期间不投用除尘器，待锅炉投煤且床温稳定在800 ℃以上并停油枪后，才运行布袋除尘器，由此造成点火升温期间4～6 h烟气（黑烟）未经处理就直接排入大气，环境污染严重。
（3）循环流化床锅炉在冷态启动（点火）过程中，如重视程度不够、操作不当或安全投入不足，极易发生灭火、爆燃和爆炸及结焦等事故。如2009年山东邹城某电厂锅炉点火期间，因给煤机故障，在点火投煤时造成大量煤进入炉膛未燃烧，引起床温持续下降，处理过程中引发炉膛发生剧烈爆燃，造成锅炉水冷壁严重损坏；类似事故在鲁南化工也发生过。据统计，循环流化床锅炉冷态启动时的事故发生频率是其正常运行时的3～5倍。
2.2 燃气点火
燃气点火是近年来发展起来的一种新的锅炉点火方式。燃气点火具有洁净、环保的优势，其燃烧产物主要为CO2和H2O，燃烧后无挥发性气体及颗粒物排入大气；同时，随着装备技术水平的提升，各类安全设施配置齐全，燃气点火技术已经较为成熟，国内已有不少锅炉采用天然气点火。
鲁南化工甲醇合成系统弛放气虽然是生产中的无用气体，但其主要组分均为可燃气体，燃烧热值≥2 300 kcal/m3，经测算，甲醇合成弛放气只要能保证其压力（及流量）稳定，完全可以满足循环流化床锅炉点火需要。
3 弛放气点火方案
3.1 系统构成
在原有燃油点火系统基础上进行改造，只是改造时仍然保留了燃油点火功能，将原油枪布置在弛放气燃烧器上，以便在弛放气不足的情况下也可使用原燃油点火系统，保留原启燃室不动，弛放气点火系统（其流程如图1所示）主要由燃气点火装置（燃烧器）、PLC自动灭火保护控制柜、火焰检测器及炉前燃气管路等组成。系统采用西门子PLC对整个燃气点火过程进行实时监控。
更多内容详见《中氮肥》2019年第6期