0、前言
目前我廠甲醇合成反應主要采用銅基催化劑。單程轉化率在30%～40%，合成氣循環(huán)利用，在合成氣不斷循環(huán)過程中，合成氣系統(tǒng)中的惰性氣體逐漸增加，為保持合成氣系統(tǒng)惰性氣體成分的平衡，需要釋放出一定量的弛放氣體。釋放出的弛放氣中含有大量的CO和H2等可燃氣體，直接排放嚴重污染環(huán)境并造成資源浪費。經考察研究，決定將弛放氣回收，送人鍋爐燃燒利用，實現(xiàn)廢氣回燒，降低鍋爐燃料煤噸蒸汽消耗，且燃燒后主要生成C02和H20，減少弛放氣排放對大氣的污染。
1、燃燒爐型和接口的選擇
目前我廠有兩臺35 t/h高低差速床鍋爐，一臺35 t/h高速流循環(huán)流化床鍋爐，低速床煙氣流速為6—9 m/s．高速床煙氣流速為15~20m/s。因低速床鍋爐煙氣流速較低，有利于弛放氣的完全燃燒，所釋放出的熱量較易被鍋爐的受熱面（高溫過熱器和低溫過熱器）吸收，有利于控制弛放氣燃燒所需要的風量和調整鍋爐蒸汽的壓力和溫度。盡管高速床同樣可以完全燃燒，但通過研究論證，認為高速床煙氣流速較高，燃燒弛放氣受煙氣流速影響較大，弛放氣燃燒不完全的幾率相對比較高，在鍋爐尾部煙道容易產生可燃性氣體聚集，對鍋爐穩(wěn)定運行造成威脅。因此，綜合考慮鍋爐安全穩(wěn)定運行、鍋爐運行效率、節(jié)能減排、鍋爐運行操作調整等方面的因素，所以選擇煙氣流低的高低差速床鍋爐進行弛放氣回收燃燒技術的研究與應用。對于低速床燃燒弛放氣接口的選擇，我們進行了綜合考慮，主要考慮以下四個方案供研究論證：
1.1方案一
利用鍋爐原點火器系統(tǒng)，將回收的弛放氣接于點火前總管上，從風室送人爐膛密相區(qū)燃燒。經過研究論證，此接口方案的優(yōu)點為：可以利用原來的點火器管道，投資較小。缺點為：鍋爐送入風室后，從風帽小孔燃燒，風帽材質長期在高溫下，影響風帽的壽命。弛放氣送入密相區(qū)后，對密相區(qū)投煤的穩(wěn)定性造成影響，不利于鍋爐燃燒溫度的調整，尤其是弛放氣送入密相區(qū)后，因沸騰段的流速為3—4 m/s．且沸騰段是大量的床料，因投煤口直接開口于沸騰段，沸騰的料層中碳含量很大，人爐煤70%~80%的燃燒成分在此階段燃燒，釋放出較大的熱量，鍋爐密相區(qū)料層相對阻力較大，極有可能造成床層超溫，不利于鍋爐爐況的調整，影響鍋爐的穩(wěn)定運行，而在實際運行過程中造成高溫結焦事故，不利于鍋爐安全穩(wěn)定運行。安全方面：當點火器發(fā)生滅火事故后，如果不及時發(fā)現(xiàn)或者處理不及時，容易造成弛放氣大量進入爐膛，造成爆炸事故�；谝陨峡紤]，故不予采用，富通新能源銷售生物質生產
生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
1.2方案二
在密相區(qū)沸騰中段開口接入弛放氣。經研究認為，當弛放氣經鍋爐密相區(qū)中段送入后燃燒，燃燒直接進入高溫段，鍋爐的沸騰層床面溫度最高，有利弛放氣的燃燒。但是同樣存在可能導致鍋爐床層超溫而無法調節(jié)的問題。當床面溫度超過鍋爐的設計值后，鍋爐的操作調整將發(fā)生根本性改變，配風不能適用燃料燃燒的需要，造成風煤配比失調，嚴重影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行；另外，當大量的弛放氣進入到密相區(qū)的沸騰層中部，料層正常沸騰的風量、風壓被打亂，極有可能造成料層穿孔，形成風洞，導致密相區(qū)料層失壓，形成坐焦，造成鍋爐的結焦事故。此方案也不予采用。
1.3方案三
將弛放氣接口開于稀相區(qū)上段，經研究論證，將弛放氣開口開于稀相區(qū)上段，對鍋爐的燃燒沒有太大的影響，基本不影響鍋爐密相區(qū)的風煤比。但是此方案存在以下缺點：因弛放氣處于快速燃燒狀態(tài)，且鍋爐稀相區(qū)上段的煙氣流速相對較快，所以弛放氣進入后，有可能被迅速帶人尾部煙道，造成弛放氣燃燒不完全，聚集于尾部煙道，形成爆炸隱患，另外弛放氣在稀相區(qū)上段燃燒后，因煙氣流速快，釋放出熱量不能被完全吸收，弛放氣燃燒釋放出熱量凈利用效率低，有可能造成鍋爐排煙溫度高。此方案對提高鍋爐熱效率沒有太高的價值，且存在弛放氣燃燒不完全，在尾部煙道聚集產生爆炸的危險。故此方案不予采用。
1.4方案四
將弛放氣接入三次風入口位置，該位置正好介于稀相區(qū)與密相區(qū)過渡區(qū)，而三次風人口正好有兩個，所以用其中一個作為弛放氣的入口，另外一個作為弛放氣的配風口，這樣當弛放氣進爐燃燒后，通過調整配風口，我們調整燃燒確保弛放氣燃燒所需要消耗的氧量，同時穩(wěn)定爐況燃燒，弛放氣投入后，根據(jù)爐膛中部溫度可以調整弛放氣量的大小、投煤量的大小、風量的配比等，通過以上手段調整能使燃煤穩(wěn)定燃燒，穩(wěn)定爐況，使鍋爐安全穩(wěn)定運行。
通過以上四種方案的比較，第四種方案為最佳而且可行的方案，因此選擇第四種方案，將弛放氣接入三次風口人口進行研究試驗。
2、弛放氣回收燃燒所需風量的計算
3、弛放氣投運調整
3.1 投弛放氣所具備條件
管道安裝全部按設計要求及安裝規(guī)范要求竣工；儀表、電器安裝調試完畢；管道吹掃合格；管道試壓、試漏合格(壓力0.3 MPa，用肥皂試漏保壓30min)；管道置換合格氧含量<0.5%；爐膛中部溫度不低于800℃；爐膛出口氧含量控制在8 010左右。
3.2弛放氣的投運步驟
①調節(jié)閥投自動暫設定壓力為0.01 MPa（運行后可根據(jù)爐況燃燒進行壓力調整）；②打開緊急切斷閥；③當母管弛放氣壓力達到0. 01 MPa時緩慢打開人三次風進口閥門，根據(jù)爐況（床中部溫度，爐出口氧含量）調整燃燒。
3.3 弛放氣燃燒的調整
控制燃燒弛放氣蝶閥的流量緩慢增加到500m3/h，這時出口氧含量微降，在7.7%左右，中部溫度緩慢上升至920℃左右�？刂迫紵诜艢獾y流量緩慢增加到1 000 m3/h．這時出口氧含量繼續(xù)下降，在7. 2%左右，中部溫度緩慢上升至953℃左右。此時可適當稍開三次風，加強燃燒，維持爐出口氧含量，也可增加二次風量或一次風量，維持爐出口氧含量�？刂迫紵诜艢獾y流量緩慢增加到1 500m3/h，繼續(xù)增加三次風量，維持爐膛出口氧含量穩(wěn)定，爐膛中部溫度緩慢上升至1 000℃左右。控制燃燒弛放氣蝶閥流量緩慢增加到2 000m3/h，繼續(xù)增加三次風量，加強燃燒，維持爐出口氧含量，也可增加二次風量或一次風量，維持爐出口氧含量。爐膛中部溫度在1050℃左右。在鍋爐高負荷運行時，爐膛中部溫度隨著煤量的加大，煙氣中粉煤濃度不斷加大，燃燒劇烈，爐膛中溫度不斷上升，為避免爐墻掛焦，而給鍋爐穩(wěn)定運行造成威脅，一般控制爐膛中部溫度小于等于1050℃，這時應采取多種措施，比如，減少弛放氣量，或者增加三次風量、二次風量、一次風量，使爐膛中部溫度維持在1 050℃左右，保證鍋爐安全穩(wěn)定運行。根據(jù)燃燒弛放氣量的大小，嚴格控制床溫，盡最大努力燃燒弛放氣，一般以減煤或加風為第二控制手段，但最終保持床溫不低于870℃為準。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，當弛放氣量超過2 500 m3/h時，鍋爐主床溫度有下降趨勢，爐膛出口氧量迅速下降，爐膛出口溫度迅速上升至1100℃，主蒸汽超過設計值450℃，需要加入減溫水對主蒸汽減溫；主蒸汽壓力超過設計3. 82 MPa，需要打開生火排汽放空穩(wěn)定鍋爐壓力。即在投煤量減少的情況，為確保35 t/h高低差床鍋爐燃燒床溫的穩(wěn)定，投入弛放氣量單爐不宜超過2 500 m3/h。
3.4正常退出弛放氣的操作
如果弛放氣母管壓力突然高于設定壓力而又無法調整時，迅速打開調節(jié)放空閥副線，進行卸壓，調整到規(guī)定壓力。如果母管壓力低于0. 001 MPa時，迅速關閉人三次風人口閥，并迅速關閉緊急切斷閥，打開調節(jié)閥進行放空，并通知合成總控。當遇到后系統(tǒng)緊急停車時，迅速關閉緊急切斷閥和調節(jié)閥，關閉38爐三次風人口閥，及時通知合成崗位。如果長時間停車，在三次風入口閥加盲板。當遇到緊急停爐時，首先關閉緊急切斷閥并迅速關閉進三次風入口閥和全部打開調節(jié)閥位放空，迅速通知甲醇合成總控室操作人員進行調整，如果長時間停車，在三次風入口閥加盲板。
4、安全保護系統(tǒng)
弛放氣的主要成分為CO、H2等，為易燃易爆氣體，與空氣混合后，在一定比例范圍內遇明火將發(fā)生爆炸。因此，鍋爐摻弛放氣后，必須完善其安全保護系統(tǒng)。
4.1 弛放氣緊急切斷閥裝置
在弛放氣回收總管上安裝了氣動緊急切斷閥門，在鍋爐總控的DCS畫面上增加了弛放氣壓力測點，便于操作人員判斷弛放氣壓力，防止弛放壓力過低導致滅火或過高爆燃。
4.2弛放氣泄壓保護
弛放氣回收管在緊急切斷閥前去氣柜直接放空，安裝了自動調節(jié)閥，當緊急切斷閥關閉時，去氣柜調節(jié)閥自動打開，將管道內壓力較高的弛放氣泄壓放掉，弛放氣自動調節(jié)閥鍋爐回收燃燒設定壓力聯(lián)鎖保護。
4.3事故狀態(tài)保護
當鍋爐遇到事故狀態(tài)時，例如滅火、結焦、廠用電中斷等，迅速關閉氣動緊急切斷閥，鍋爐操作人員迅速關閉進鍋爐的弛放氣蝶閥，打開進鍋爐三次風口的手動放空閥，防止弛放氣進入鍋爐聚集，發(fā)生爆炸。
5、應用效果
5.1 弛放氣投運前后節(jié)煤效果
每小時回收燃燒弛放氣2 000 m3，標煤低位發(fā)熱量為29 308 kj/kg，按低位發(fā)熱量計：H2，10. 785MJ/m3; C0,12. 636 MJ/m3; CH4 ,25. 881 MJ／m3。弛放氣和閃蒸氣混合氣體成分：H2，65%—70%；CO，12%；CH4，2%～4%。
則2 000 m3氣體燃燒共產生熱量19 684 500kJ；節(jié)煤量為每小時0.672 t/h；則每月節(jié)煤量為483. 84 t；每年按生產10個月計算，則每年為公司節(jié)約標煤4 838.4 t。
5.2 降低大氣污染分析
弛放氣中主要可燃成分為：H2，65%~70%；CO，12%；CH4，2%～4%。燃燒H20和C02排放，減少了弛放氣排放對大氣的污染。
6、結論
鍋爐通過回收弛放氣燃燒，熱量得到了利用，減少了煤炭消耗，與回收前相比煤耗降了20 kg/t蒸汽。解決了弛放氣排放對環(huán)境的污染，并提高了鍋爐運行的穩(wěn)定性，降低了能耗，經濟效益、社會效益、環(huán)保效益都非常顯著。
