王榮欣，王 凱

（河南能源化工集團(tuán)永銀公司生產(chǎn)技術(shù)部，河南 漯河462400）

臥式燃?xì)湔羝仩t在燒堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

王榮欣，王 凱

（河南能源化工集團(tuán)永銀公司生產(chǎn)技術(shù)部，河南 漯河462400）

介紹了8 t/h臥式燃?xì)湔羝仩t在燒堿生產(chǎn)中的成功應(yīng)用，該鍋爐設(shè)計(jì)完善、運(yùn)行安全平穩(wěn)、建設(shè)投資費(fèi)用低。

臥式；氫氣；鍋爐；燒堿；應(yīng)用

河南能源化工集團(tuán)永銀公司鹽化工項(xiàng)目一期工程包括12萬(wàn)t/a聚氯乙烯、10萬(wàn)t/a燒堿、40萬(wàn)t/a電石法水泥、鹽礦裝置。由于聚氯乙烯市場(chǎng)低迷，燒堿聯(lián)產(chǎn)的氫氣除用于生產(chǎn)高純鹽酸和高濃度鹽酸，計(jì)劃合作建設(shè)1 000 Nm3/h壓縮氫項(xiàng)目外，仍然剩余2 000 Nm3/h的氫氣白白放空。為充分利用放空的氫氣，投資250萬(wàn)元建設(shè)1套8 t/h臥式燃?xì)湔羝仩t生產(chǎn)蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)，主要供燒堿裝置和溴化鋰制冷機(jī)組使用。2013年12月一次點(diǎn)火成功，投入運(yùn)行以來(lái)，總體運(yùn)行安全平穩(wěn)。

1 臥式燃?xì)溴仩t介紹

1.1 燃?xì)溴仩t工藝流程

燒堿裝置氫處理工段的氫氣送入鍋爐界區(qū)，由氫氣控制閥組控制進(jìn)人鍋爐主燒嘴，助燃空氣由風(fēng)機(jī)送入調(diào)風(fēng)器與主燒嘴內(nèi)噴出的氫氣混合，在鍋爐燃燒室內(nèi)燃燒為鍋爐提供熱量，煙氣經(jīng)省煤器進(jìn)一步利用余熱后由煙囪排空。由純水站送來(lái)的純水進(jìn)入水箱，經(jīng)除氧水泵送人高效熱力除氧器除氧，經(jīng)鍋爐給水泵送人鍋爐加熱蒸發(fā)生產(chǎn)蒸汽，蒸汽由分汽缸送入蒸汽管網(wǎng)。

1.2 鍋爐裝置主要設(shè)備

臥式燃?xì)溴仩t主要由主機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、純水罐、除氧器給水泵A/B、鍋爐給水泵A/B、新型旋膜式除氧器、分氣缸、動(dòng)力柜、控制柜等組成。

1.3 鍋爐主機(jī)和燃燒器的結(jié)構(gòu)

1.3.1 鍋爐主機(jī)結(jié)構(gòu)

SZS型燃?xì)湔羝仩t采用雙鍋筒、縱置式、D型布置的自然循環(huán)型結(jié)構(gòu)。鍋爐主機(jī)由上下鍋筒、膜式水冷壁、對(duì)流管束、鋼架、護(hù)板、保溫層等組成。鍋爐右部為爐膛，其四周均以膜式水冷壁包圍。對(duì)流管束設(shè)置在鍋爐左部，四周亦以膜式壁結(jié)構(gòu)完全密封，對(duì)流管束采用順列式單回程布置。燃料在右側(cè)爐膛內(nèi)

燃燒，與爐膛四周水冷壁進(jìn)行輻射換熱后，產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)鍋爐后部爐膛出口進(jìn)入鍋爐左側(cè)對(duì)流管束區(qū)域，沖刷對(duì)流管束進(jìn)行對(duì)流換熱，再進(jìn)入尾部省煤器，最終以較低的溫度經(jīng)煙囪排入大氣。鍋爐后墻設(shè)有觀火孔。為確保安全，在鍋爐頂部設(shè)置了防爆門(mén)。

1.3.2 氫氣燃燒器組成

燃燒器由燃燒燒嘴和氣體控制閥組組成。氣體控制閥組包括過(guò)濾器、自力式調(diào)壓閥、前壓力表、后壓力表、氫氣前控制閥、氫氣后控制閥、低壓壓力開(kāi)關(guān)、高壓壓力開(kāi)關(guān)、檢漏放空自動(dòng)閥、比例調(diào)節(jié)器等。

1.4 控制系統(tǒng)

1.4.1 控制系統(tǒng)硬件配置

（1）系統(tǒng)配置1臺(tái)德國(guó)西門(mén)子公司可編程序控制器（PLC）作為中央控制器，對(duì)整個(gè)鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行控制；

（2）系統(tǒng)配置2塊西門(mén)子模擬量模塊對(duì)鍋爐數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，傳送到PLC中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；

（3）系統(tǒng)配置1臺(tái)西門(mén)子10”彩色觸摸屏人機(jī)界面作為系統(tǒng)顯示終端，可以顯示整個(gè)鍋爐控制系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)工況，并且可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

1.4.2 系統(tǒng)控制

（1）故障檢測(cè)系統(tǒng)。故障檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證鍋爐安全運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)有下列故障，將自動(dòng)關(guān)閉鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，同時(shí)聲光報(bào)警；a.極低水位故障。當(dāng)鍋爐內(nèi)水位極低缺水時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉所有受控設(shè)備，同時(shí)“低水位”聲光報(bào)警指示；b.蒸汽壓力極高故障。當(dāng)鍋爐內(nèi)蒸汽壓力超過(guò)設(shè)定的極高值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉所有受控設(shè)備，同時(shí)“超高壓力”聲光報(bào)警指示；c.熄火故障。如果因各種原因及故障，鍋爐不能正常燃燒時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉所有受控設(shè)備，同時(shí)“熄火”聲光報(bào)警指示；d.燃?xì)鈮毫收稀９艿纼?nèi)燃?xì)鈮毫Φ陀诨蚋哂谠O(shè)定的正常氣壓范圍值時(shí)，系統(tǒng)將停爐待機(jī)；e.風(fēng)門(mén)開(kāi)故障、風(fēng)門(mén)關(guān)小故障、風(fēng)門(mén)關(guān)閉故障（都為風(fēng)門(mén)故障）。當(dāng)程序發(fā)出風(fēng)門(mén)開(kāi)（關(guān)小或關(guān)閉）信號(hào)后，在一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)門(mén)不能到位，系統(tǒng)將認(rèn)為風(fēng)門(mén)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)以聲音報(bào)警；f.尾煙溫度超高，系統(tǒng)將停爐待機(jī)；g.其他還有如：高水位、點(diǎn)火失敗、故障見(jiàn)火、燃?xì)庑孤L(fēng)門(mén)檢測(cè)失效等時(shí)，鍋爐均報(bào)警連鎖停爐。

（2）鍋爐液位控制。鍋爐給水，采用變頻控制給水。根據(jù)鍋爐內(nèi)液位，蒸汽耗量，給水流量等參數(shù)自動(dòng)恒水位連續(xù)給水，水位控制由PLC控制，并作顯示、報(bào)警、連鎖。

（3）點(diǎn)火控制。鍋爐燃燒器點(diǎn)火系統(tǒng)采用燃燒器所配置的程序控制器進(jìn)行控制。

（4）蒸汽壓力控制。負(fù)荷控制系統(tǒng)將壓力傳感器所檢測(cè)到的蒸汽壓力，經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換送到PLC中，并在觸摸屏上顯示當(dāng)前的實(shí)際蒸汽壓力。希望的蒸汽壓力可在顯示屏上直接設(shè)定，PLC將獲得的希望蒸汽壓力與實(shí)際蒸汽壓力進(jìn)行比較，獲得相應(yīng)的壓力誤差，在PLC內(nèi)部進(jìn)行PID運(yùn)算，獲取負(fù)荷控制量，通過(guò)PLC輸出控制負(fù)荷的加大或減小，以保證蒸汽壓力恒定。

（5）鍋爐控制采用自動(dòng)、手動(dòng)和硬手動(dòng)控制，在PLC出現(xiàn)故障時(shí)，可采用使用手動(dòng)控制，可以手動(dòng)點(diǎn)火燃燒等。

1.4.3 控制柜顯示屏功能

鍋爐燃燒器的控制在控制柜上的PLC屏顯示和控制，鍋爐液位、蒸汽壓力、燃燒器負(fù)荷、給水流量、氫氣流量、蒸汽流量、省煤器溫度、排煙溫度、除氧溫度、水槽液位、除氧器液位等參數(shù)均可在顯示屏顯示，各種連鎖的設(shè)定也在顯示屏完成，并可記錄鍋爐運(yùn)行歷史情況。

2 鍋爐安全措施

氫氣具有易燃易爆的特性，為保證燃?xì)溴仩t的安全運(yùn)行，主要采取以下安全措施。

（1）成套裝置采用PLC程序控制，全自動(dòng)操作；

（2）鍋爐具備故障報(bào)警連鎖停車(chē)功能，當(dāng)出現(xiàn)汽包水位LL、HH，汽壓HH，氫氣壓力LL、HH，煙氣溫度HH，熄火，點(diǎn)火失敗，風(fēng)門(mén)故障，燃?xì)庑孤稌r(shí)控制系統(tǒng)報(bào)警并連鎖停爐；

（3）燃燒器采用石油液化氣預(yù)點(diǎn)火，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到點(diǎn)火成功后，再通入氫氣燃燒；

（4）爐膛設(shè)置雙紫外線火焰檢測(cè)，保證火焰檢測(cè)無(wú)誤差；

（5）點(diǎn)火操作由PLC程序控制，包括吹掃、檢漏、液化氣點(diǎn)火、火焰檢測(cè)、氫氣點(diǎn)火，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)PLC報(bào)警停止下步操作，保證點(diǎn)火的安全；

（6）設(shè)置氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，保證鍋爐和氫氣管道檢修的安全。

3 鍋爐運(yùn)行情況

8 t/h臥式燃?xì)湔羝仩t自2014年1月2日投入運(yùn)行，總體安全平穩(wěn)，整套裝置設(shè)計(jì)完善、自動(dòng)化程度高、操作方便。

2014年2月10日鍋爐運(yùn)行情況如下：蒸汽壓力0.486 MPa，蒸汽流量7.87 m3/h，氫氣壓力81 kPa，氫氣流量2 090 m3/h， 燃燒器前氫氣壓力21 kPa，除氧溫度100.3℃，鍋爐上水流量8.1 m3/h，爐膛出口溫度208℃，排煙溫度140℃。

燃?xì)溴仩t投入使用后，其所產(chǎn)蒸汽和1臺(tái)鹽酸合成爐副產(chǎn)蒸汽均進(jìn)入公司蒸汽管網(wǎng)，完全滿足燒堿裝置和動(dòng)力分廠溴化鋰制冷機(jī)組生產(chǎn)和生活需求。燃?xì)溴仩t運(yùn)行前，該公司蒸汽主要由1臺(tái)燃煤鍋爐和3臺(tái)合成爐 （1臺(tái)鹽酸合成爐，2臺(tái)改造燃?xì)錉t）供應(yīng)，2臺(tái)燃?xì)錉t是氯化氫合成爐改造而成。燃?xì)溴仩t的使用，一方面消除了改造燃?xì)錉t的安全隱患，另一方面減少燃煤蒸汽量約4 t/h，燃煤蒸汽成本按150元/t計(jì)，年可降低生產(chǎn)成本480萬(wàn)元。

鍋爐運(yùn)行中主要出現(xiàn)以下問(wèn)題。

（1）2014年1月9日和10日凌晨連續(xù)出現(xiàn)4次由于氫氣壓力低連鎖停爐情況，經(jīng)分析檢查是由于氣溫低，氫氣夾帶的水霧在氫氣過(guò)濾器濾網(wǎng)結(jié)冰堵塞造成的。對(duì)蒸汽管道進(jìn)行保溫，并對(duì)過(guò)濾器加裝排凈閥后不再出現(xiàn)氫氣壓力低連鎖停車(chē)情況；

（2）除氧器和純水箱溢流管道直接相連通，使除氧器內(nèi)蒸汽進(jìn)入純水箱。計(jì)劃對(duì)除氧器和純水箱的溢流管道分開(kāi)，單獨(dú)設(shè)置。

4 臥式燃?xì)溴仩t的特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)氯堿企業(yè)燃?xì)溴仩t普遍采用立式結(jié)構(gòu)，臥式鍋爐與立式鍋爐相比具有以下特點(diǎn)。

（1）臥式鍋爐主機(jī)直接放置在地面基礎(chǔ)，不需要建設(shè)高大的鍋爐主機(jī)鋼構(gòu)架；

（2）臥式鍋爐主機(jī)安裝高度小于3.5 m，操作和檢修方便；

（3）臥式鍋爐排煙溫度低，熱效率高，可到達(dá)91%以上；

（4）臥式鍋爐與立式鍋爐相比建設(shè)費(fèi)用低，8 t/h臣式燃?xì)湔羝仩t包括成套設(shè)備。設(shè)計(jì)和安裝總費(fèi)用約250萬(wàn)元，而同樣立式鍋爐投資約350萬(wàn)元。

5 結(jié)論

8 t/h臥式燃?xì)湔羝仩t應(yīng)用于河南永銀化工實(shí)業(yè)有限公司燒堿生產(chǎn)，鍋爐設(shè)計(jì)完善，運(yùn)行安全，自動(dòng)化程度高，操作方便，燃?xì)溴仩t和合成爐副產(chǎn)蒸汽即可滿足燒堿和動(dòng)力裝置的用汽需求，不需要外供生蒸汽，大大降低了燒堿單位能耗和生產(chǎn)成本。

［1］孔賢德.氫氣鍋爐在氯堿生產(chǎn)的運(yùn)用，氯堿工業(yè)，2008（4）.

［2］左攀華.氫氣鍋爐的特點(diǎn)與安全運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，化工裝備技術(shù)，2011（4）．

［3］王少武.氯堿廠燃?xì)湔羝仩t工藝的設(shè)計(jì)和運(yùn)行總結(jié)，中國(guó)氯堿，2011（4）.

Applications of horizontal steam boiler burning hydrogen in the production of caustic soda

WANG Rong-xin，WANG Kai
（ProductiontechnologydepartmentofHenanEnergyChemicalGroupYongyinCo.,Ltd.,Luohe 462400,China）

Introduced 8 t/h horizontal steam boiler burning hydrogen successfully applied in caustic soda production，the boiler designed，safe and stable operation，low capital investment costs.

horizontal；hydrogen；boiler；caustic soda；application

TQ051.21

B

1009－1785(2015)04-0023-02

2014-02-11

王榮欣（1967—），男，工程師，1989年畢業(yè)于河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院石油化工專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)于河南能源化工集團(tuán)永銀化工實(shí)業(yè)有限公司從事技術(shù)工作。