1　吹风气回收系统的发展历程

　　化工企业吹风气回收系统发展至今,主要经历了3个阶段。

　　第1代造气吹风气回收装置:其燃烧形式是上燃蓄热式,炉内排列了大量的西门子格子砖,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,从而回收热量,副产蒸汽,保护环境。第2代造气吹风气回收装置:其燃烧形式是上燃改进式或中燃式,在第1代的基础上,增加了燃烧喷头,减少了炉内格子砖,或者采用折流式烟气拱型通道蓄热,使炉内的阻力大为减小,减小了造气炉送吹风阶段的阻力,烟气燃烧更为完全,使造气系统蒸汽达到了自给。第1代及第2代造气吹风气的回收是在高热值点火气(合成放空气)足够的前提下进行,其回收率在95%左右。第3代造气吹风气回收系统是将合成氨、甲醇企业固定床造气炉生产过程中产生的吹风气、造气炉渣及造气除尘器细灰等,并掺配部分煤矸石、烟煤或者无烟煤末,在混燃炉内采用混燃式流化燃烧,产生高温烟气供余热锅炉回收利用的系统。第3代造气吹风气回收系统运用了沸腾床的燃烧特性和循环流化床锅炉的返料回收技术,采用吹风气余热锅炉的模式,使造气产生的废气、废渣、废灰能够同时混燃,故又称造气三废流化混燃余热回收系统。第3代造气吹风气回收系统包含三废混燃炉(内部布置水冷件已稳定炉膛温度)、高温旋风除尘分离器、余热锅炉、除尘器、脱硫装置、风机、烟囱等主要设备。余热锅炉作为系统中的主要设备,根据系统设计布置的需要又分为传统隧道式余热锅炉(图1)和新型立式余热锅炉(图2)。

　　　2　余热锅炉的基本结构

　　隧道式余热锅炉是应用于第3代造气吹风气回收系统的传统型余热锅炉,采用单锅筒、隧道式自然循环水管锅炉,余热锅炉进口接系统中高温旋风除尘分离器的出口,锅炉水平烟道内依次布置凝渣管束、过热器、对流管束、省煤器、两级空气预热器等受热面。

　　立式余热锅炉是应用于造气炉三废回收系统的新型余热锅炉,采用单锅筒、立式自然循环水管锅炉,余热锅炉进口接系统中三废混燃炉的出口,锅炉前部并列布置2台高温旋风除尘分离器(取代原系统中的1台高温旋风除尘分离器),用于降低三废混燃炉烟气中的含尘量,分离器下部定时自动放灰,实现干排灰。尾部烟道竖井内依次布置凝渣管束、过热器、对流管束、省煤器、两级空气预热器等受热面。

　　3　余热锅炉的主要特点

　　3. 1　高温旋风除尘分离器比较

　　隧道式余热锅炉利用回收系统中的高温旋风除尘分离器,由于该分离器中烟气和灰尘的出口都设置在下部,导致分离效率较低,烟气中含尘量较高,达不到预期的分离效果。实际运行的隧道式余热锅炉灰斗中大量的出灰就证明了这一点,这样会加剧烟气对锅炉后部受热面的磨损,缩短锅炉使用寿命并增加锅炉运行维护成本。

　　立式余热锅炉采用大型循环流化床锅炉成熟的高温旋风除尘分离器结构,烟气上出,灰尘下降,除尘分离效率高(>90% ),起到气、固分离的效果,降低了烟气中含尘量,减轻了锅炉尾部受热面的磨损,立式余热锅炉比隧道式余热锅炉的寿命延长约5~8年。分离器下部采用空冷或水冷结构冷却分离出的高温灰尘,底部设置双级锁气放灰装置,实现了烟气侧密封和自动干排灰,降低了操作人员的劳动强度,更加环保。

　　3. 2　主要特点比较

　　(1)隧道式余热锅炉宽度较窄,长度较长,高度较低,占地面积较大;立式余热锅炉高度较高,占地面积较小。以60 t/h中温中压余热锅炉为例,隧道式余热锅炉占地约170 m2;而同参数的立式余热锅炉占地约110 m2(其中已包含高温旋风除尘分离器所占面积)。

　　(2)隧道式余热锅炉锅筒中心标高较低,锅炉水循环压差较小;立式余热锅炉锅筒中心标高接近于隧道式余热锅炉的2倍,锅炉水循环压差相对较大,水循环安全性相对较高,尤其对于三废混燃炉内布置的水冷件水循环的安全性更有保证。

　　(3)隧道式余热锅炉炉内除尘方式主要依靠飞灰自然沉降,锅炉自除尘效率较低;立式余热锅炉采用惯性分离原理实现炉内两级气、固分离,除灰效果更好,更能保持受热面的清洁,从而提高锅炉的热效率。

　　(4)隧道式余热锅炉中烟气为水平流动,由于热烟气具有上浮升腾的特点,易出现烟气在锅炉高度方向上的偏流,使烟道上热下凉,从而影响换热效果;而立式结构的余热锅炉可以合理组织烟气动力场,使烟气流平稳均匀,从而确保换热效果,达到锅炉安全、稳定运行的目的。

　　(5)隧道式余热锅炉采用重型炉墙,由于系统运行时随着吹风气的投入有间隔性,烟气侧压力变化较大,重型炉墙遭到冲击时容易损坏,从而影响锅炉密封效果,增加锅炉热损失,降低锅炉热效率并增加运行维修费用;立式余热锅炉采用轻型护板炉墙,框架式结构抵抗烟气侧压力变化的能力较强,运行中不易损坏,锅炉整体密封效果较好,锅炉热效率相对较高,运行维护成本也就相对较低。

　　4　余热锅炉的投资比较

　　(1)设备投资。采用60 t/h中温中压余热锅炉的第3代造气吹风气回收系统,隧道式余热锅炉投资为470~510万元;而立式余热锅炉投资为820~860万元,其中已包含高温旋风除尘分离器外壳钢结构、高温旋风除尘分离器耐火保温材料及与锅炉连接的耐火保温材料、高温旋风除尘分离器支撑钢架及与锅炉连接钢结构、高温旋风除尘分离器中心筒等,此部分投资190~210万元,根据用户实际要求情况会有差异。

　　(2)土建投资。采用60 t/h中温中压余热锅炉的第3代造气吹风气回收系统,隧道式余热锅炉的土建费用为30~40万元,而立式余热锅炉土建的费用为10~18万元,根据实际情况会略有差异。