三废炉技术方案

技术方案2目录（一）、气固混燃锅炉简介………………………………3（二）、设计原则、标准和规范…………………………8（三）、设计依据资料及技术要求………………………9（四）、气固锅炉物料热量衡算…………………………10（五）、主要设备选型……………………………………11（六）、主要运行参数……………………………………12（七）、气固锅炉流程及公用工程简述…………………12（八）、自控仪表…………………………………………14（九）、乙方投标报价范围………………………………18（十）、气固锅炉设计性能验收标准……………………19（十一）、技术服务及优惠条件…………………………20（十二）、其他（附件）平面布置图、工艺流程图3（一）、气固混燃锅炉简介1、气固混燃锅炉概述造气气固混燃锅炉是化工循环经济的典型产品：循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的装置。造气气固混燃锅炉，是将造气生产过程产生的吹风气、造气炉渣、除尘器细灰，掺入部分粉煤和煤矸石在气固混燃锅炉内进行流化燃烧，达到制取高位热能蒸汽的目的。产出的中温中压蒸汽部分经背压发电，背压后的低压蒸汽供造气、甲醇精馏使用，少量中温中压蒸汽经减温减压后供变换和其它工段使用，达到一炉多用。同时将用于造气的原料达到吃干榨净的目的。造气气固混燃锅炉，其优越的性能远远大于第二代吹风气余热锅炉。如安全性，克服了第二代造气吹风气燃烧炉开车点火时送合成气的爆炸条件，避免了吹风气回收过程中的爆炸因素，使造气吹风气回收过程达到安全化。对于煤造气生产甲醇的企业，采用气固混燃锅炉的最大收益是将甲醇产量提高17-20%。其原因是，甲醇生产的合成放空气经提氢后其热值只有1900kcal/m3(合成氨的合成放空气经提氢后为3850kcal/m3)，比合成氨低一半，无法点燃造气的吹风气，只有多烧氢气或水煤气，因而造成甲醇产量低、消耗高。甲醇生产合成放空气中的甲烷含量低，属半低热值气体（甲烷含量只有5-7%）。如湖北某甲醇厂，5万吨的甲醇（单醇）装置选用第二代吹风气余热锅炉，每天少产甲醇11.2吨；河南某甲醇厂8万吨的生产装置选用第二代吹风气余热锅炉回收造气吹风气，其合成放空气远远不够，不得不以水煤气与合成气混合作点火源，多烧的水煤气每天少产甲醇17.6吨。气4固混燃锅炉是以煤为点火源，造气吹风气直接进入即可燃烧，节约的氢气，使产量增加17-20%。固定层造气炉生产合成氨，采用气固混燃锅炉，是以造气炉渣和粉煤为点火源，燃烧造气吹风气，可少用或不用合成点火气，节约氢气或水煤气，一般企业可使合成氨产量增加3-5%，如一套10万吨的合成氨企业，采用气固混燃锅炉，在不增加各项消耗的前提下，每天可多产合成氨10-15吨，每天可增加2-3万元的纯利。如我国的西南部，生产合成氨是以贵州煤为原料，其半水煤气中的CH4含量偏低，生成的合成放空气比用山西煤少一半，因而无法维持造气吹风气稳定燃烧，需要多烧水煤气或氢气，采用气固混燃锅炉可使合成氨产量增加8-10%。第一代造气吹风气余热锅炉，其燃烧形式是上燃蓄热式，利用高热值合成气燃烧蓄热后，来燃烧低热值的造气吹风气，回收热量、副产蒸汽，保护环境。第二代造气吹风气余热锅炉（现在普遍使用的一种），在第一代的基础上，增加了燃烧喷头，减少了炉内格子砖，使炉内的阻力大大减小，减小了造气炉吹风阶段的阻力，增大了造气炉的负荷，同时烟气燃烧更为完全，使造气蒸汽达到了自给，但其蓄热能力差，在助燃气量不足的情况下炉温下降不能正常送吹风气。造气气固混燃锅炉，它和第二代相比又有了突破性的发展，并申请了国家专利，专利号为ZL201120050994.X。造气气固混燃锅炉和第二代造气吹风气余热锅炉相比有如下优点：5（1）、安全性克服了第二代造气吹风气燃烧炉开车点火时送合成气时的爆炸条件，避免了吹风气回收过程中的爆炸因素，使造气吹风气回收过程达到安全化。（2）、气固混燃锅炉回收造气吹风气过程中，是以煤为点火源，可少用或不用合成点火气，即造气吹风气回收不受合成因素的影响，节约氢气和半水煤气，可使合成氨产量提高3-5%。（3）、中小型尿素厂一台气固混燃锅炉就能达到全厂蒸汽自给，实现了尿素生产的两炉变一炉和两煤变一煤的目标。（4）、解决了造气生产废气、废渣、废灰综合治理的难题，保护了环境。（5）、一炉多用、一炉多能，停掉能耗高的锅炉，节约能源，提高效率，同时可减掉部分操作人员。（6）、一台气固锅炉的投入，两台锅炉的收益，使新建和扩建的企业节约投资达50%。2、燃烧机理与设备构成气固混燃锅炉运用了沸腾床和流化床锅炉的燃烧特性，采用了吹风气余热锅炉的模式。对造气系统产生的废气、废渣、废灰能够达到同时混燃，在单烧吹风气时该炉将成为一台吹风气余热锅炉，单烧煤（或高硫煤）、矸石、煤渣等时将成为一台内循环流化床锅炉，渣、气、煤混烧将成为气、固流化混燃锅炉。因其热量回收形式上同燃煤锅炉和吹风气余热锅炉相似，所以可以称做“双热源气固混燃锅炉”。造气气固混燃锅炉是目前解决合成氨—尿素甲醇生产系统两煤变一煤、两炉变一炉的唯一方案，也必将成为吹风气余热锅炉的换代产品。6气固混燃锅炉可以根据不同的要求作成各种规格型号，在吨位上分有10-150吨/时，在压力上分有1.3MPa、2.5MPa、3.82MPa、3.82MPa、9.8MPa等。气固混燃锅炉的燃烧部分由二台设备组成，一台是气固混燃炉，另一台是燃尽除尘炉；其混燃炉采用钢制外壳制成，下部为沸腾床，渣、煤下部混燃，有风室、布封板风帽、采压点、观火孔、加煤口、返料口。中部有吹风气进口、合成驰放气喷头、废液碰头等。内衬采用一、二级高铝砖砌筑，沸腾段采用磷酸盐砖或耐高温耐磨高强浇注料，顶部采用球顶砖砌成，主体耐火保温层厚度550mm，其中耐火层230mm、高铝隔热保温砖65mm、保温棉255mm；燃尽除尘炉采用钢制外壳制成，有顶进底排气式或低进顶排气两种方式，采用耐高温耐磨二级高铝砖砌成，主体耐火保温层厚度550mm，内部砌筑烟尘导流分离器，底部设为水封刮板捞渣机或干式下灰阀。气固混燃锅炉的热量回收由两部分组成，一是混燃炉内的受热面；二是燃尽除尘炉后的水冷屏、蒸汽过热器、余热锅炉对流管束、省煤器、空气预热器。3、优势特点（1）、操作稳定气固混燃锅炉燃煤、燃气同时进行，具有热量互补作用。燃煤稳定的情况下，对于吹风气来讲是一个恒定的热源，无须考虑合成放空气量的多少影响炉温，避免了因合成放空气量的不稳定而导致吹风气运行不正常的现象，也可不用合成放空气，也可配烧低热值的其它气体，如变压吸附的逆放气等。吹风气燃烧正常的情况下，即使燃煤稍有变化，吹风气的热量也能起补充作用。7沸腾段内无受热面、无热量的移走，在加煤变化的情况下，炉温的稳定性远远大于循环流化床锅炉，因而操作的难度比循环流化床锅炉小的多。（2）、安全第一代或第二代吹风气燃烧炉均需要点火气源，低于650℃时吹风气就不能燃烧，送入的吹风气就会发生爆炸，（如山东某化肥厂新建的一套30吨的吹风气燃烧炉，在点火烘炉时操作不当产生爆炸，整套系统除锅炉本体外全部损坏，重新投资近100万元，二个月的时间才修复，其它厂爆炸的可能性也经常发生）；第二个方面，造气吹风气座板阀开关频繁，关闭不严煤气进入燃烧炉在配风阀来不及调节时，发生爆燃爆炸的现象也时有发生。而气固混燃锅炉是以煤为点火源，始终是长明火，不会存在爆燃爆炸现象；另外气固混燃锅炉在煤的燃烧过程中，温度高且有氧气过剩，若有多余的煤气送入时只能继续燃烧，不会发生任何爆炸现象。因而气固混燃锅炉是极其安全可靠的。（3）、连续运行周期长气固混燃锅炉燃煤沸腾段内不设受热面，燃煤悬浮段烟气流速低于2m/s，悬浮段下部设受热面，吸收燃煤产生的辐射热，降低锅炉的造价，出悬浮段烟气温度在880℃左右，吹风气入口以上采用绝热燃烧，可使吹风气中的可燃气体及携带煤粉燃烧完全，因而沸腾段部分不存在锅炉排管的磨损和冷热不均产生应力而导致设备损坏的问题，悬浮段部分烟气流速低使受热面的磨损大大降低，因而气固混燃锅炉运行周期将连续超过360天。（4）、节能效果显著8山东瀚海化工厂气固混燃锅炉未投运之前，开一至两台35t/h的链条炉，冬季开两台，该炉型节能效果比较好，其链条锅炉的炉渣残碳不足5%，但是当40t/h的气固混燃锅炉投运后，巨大的节煤效益才体现出来，全厂的燃料煤不用了。三废炉开启前后比较，在气固锅炉掺烧造气炉渣量比例不是高限的情况下，日节约燃料煤50余吨。(二)、设计原则、标准和规范一、设计原则1、总体设计方案、工艺流程、控制方案的编制及设计以原化工部通用设计为基础，着重突出节能、减排、降低成本的原则；2、采用目前国内先进成熟可靠的气固热能回收技术，即气固混燃锅炉专利技术，其专利号为：ZL201120050994.X。能耗处于国内先进水平；3、新建气固混燃锅炉回收8台煤气发生炉的吹风气、炉渣、提氢后的放空气、合成驰放气；4、尽量充分利用厂内现有公用工程系统，以尽可能的降低工程造价和运行后的产品成本，同时缩短建设周期。二、设计标准和规范1、非标设备的设计、制造、安装、管理、运行遵守的规范、标准及规定：（1）、《化学工业炉耐火、隔热材料选用规定》(HG/T20683-1999)（2）、《化学工业炉金属材料选用规定》（GBJ211-87）（3）、《石油化工钢制压力容度器材料选用标准》（SH3065-95）（4）、《钢制压力容器焊接规程》（JB/T4709-2000）（5）、《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB50264-97）（6）、《钢制压力容器》（GB150-98）9（7）、《石油化工企业设备和管道涂料防腐蚀设计与施工规范》（SH/T3022-99）（8）、《化学工业炉结构安装技术条件》（HG20544-92）（9）、《钢制常压容》（JB4735-97）2、砌筑施工及材料标准：（1）《化学工业炉砌筑技术条件》HG20543-92（2）《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GBJ211-873、锅炉部分设计制造标准：（1）、《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（2）、《烟道式余热锅炉通用技术条件》JB/T6503（3）、《水管锅炉受压元件强度计算》GB/T9222（4）、《工业锅炉安装工程施工及验收规范》GB50273（三）、设计依据资料及技术要求1、造气炉φ2800mm8台，正常开8台造气炉，造气炉烧煤棒，合成氨能力10万吨/年2、D600型造气鼓风机，每个单元有4台造气炉，造气炉制气循环时间120s，吹风时间为28-30s3、吹风气：CO5.5%，H22%，其余为N2、CO24、燃烧炉进驰放气成份，CH4为27.9%，H2为43.5%，N2为28.6%，吨氨按消耗半水煤气3300标方计，半水煤气中CH4按2.5%计。合成驰放气中甲烷含量以18%计。氢回收率设定为85%5、造气炉入炉煤质为5500大卡，吨氨煤耗实物量为1.55～1.60吨；煤中含灰渣量为25%，灰渣含碳量为15-18%6、蒸汽条件：发汽量Q=50t/h10蒸汽压力P=3.82MPa（表）蒸汽温度T=435℃给水温度T=98～104℃7、主要气体参数：燃烧温度900～1050℃排烟温度150～170℃用于煤棒烘干混燃炉内烟气截面流速≤3m/s系统阻力≤2800Pa炉膛负压-10～-50Pa8、混合料：热值≥1000Kcal/kg；混合料粒度0～12mm9、混燃炉粗渣残C≤2.0%、锅炉尾部细灰残C≤8%10、烟气（CO+H2）%≤0.3%(V/V)（四）、三废炉物料热量衡算1、按常规计算，吹风气的低位发热值为243kcal/Nm3气量按45000Nm3/h，提氢后的驰放气的低位发热值为3303kcal/Nm3气量按1260Nm3/h。2、查表知，3.82Mpa、435℃的过热蒸汽的热焓为790kcal/kg；锅炉给水的热焓按90kcal/kg计算。3、一台50t/h气固混燃炉，回收8台Φ2800的造气炉的吹风气和合成驰放可产3.82Mpa、435℃的蒸汽15t/h，燃煤渣部分按每小时产蒸汽35吨设