浅谈煤粉锅炉甲醇点火方式改造获奖科研报告

浅谈煤粉锅炉甲醇点火方式改造获奖科研报告摘

要：2019年4月陕西長青能化对三台WDLZ180/9.8-1型煤粉锅炉柴油点火系统进行改造，将柴油点火方式改为甲醇点火方式，煤粉锅炉点火是启动过程中的一项非常重要的操作，由于煤粉锅炉自身设计特点，启动过程要满足锅炉的升温升压曲线，甲醇本身特性易燃，易爆等特性，点火过程中重点关注甲醇雾化效果，防止甲醇爆燃，满足锅炉点火、助燃要求。

关键词：煤粉锅炉;点火;甲醇

2019年4月开始陆续对陕西长青能化对三台WDLZ180/9.8-1型煤粉锅炉柴油点火系统进行改造，将柴油点火改为甲醇点火，煤粉锅炉点火是启动过程中的一项非常重要的操作，由于煤粉锅炉自身设计特点，启动过程要满足锅炉的升温升压曲线，甲醇本身特性易燃，易爆等特性，点火过程中重点关注甲醇雾化效果，防止甲醇爆燃。环办【2010】91号文件《关于火电企业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知》要求火电企业逐渐拆除烟气旁路烟道。要求所有新建燃煤机组不得设置烟气旁路烟道，迫使锅炉的点火系统发生改变，清洁能源替代柴油点火势在必行，我公司主要产品为甲醇，有使用便捷、成本低等优势，本文甲醇替代柴油作为锅炉启动燃料，满足环保要求，本文对煤粉锅炉使用甲醇点火后，重点关注甲醇雾化效果，防止甲醇爆燃事故发生。

1、甲醇点火分析

1.1安全性

甲醇（CH3OH）是结构最简单的饱和一元醇，由甲基与羟基组成，分子量为32.04，沸点64.7℃，相对水的密度（20℃）为0.79，是无色有酒精气味易挥发的液体，自燃温度436℃。甲醇可以从煤、天然气、生物质等原料中提取，甲醇是含氧化合物，着火极限高于汽油和柴油的着火极限，热值较小，但理论混合气的热值与汽油和柴油的相当。

目前甲醇作为燃料已经普遍添加于汽油与柴油中，形成甲醇汽油和甲醇柴油，作为汽车燃料使用。清洁甲醇柴油是国标轻柴油中按照体积比或重量比加入一定比例（15%，50%，90%）的变性燃料甲醇配制而成的一种澄清透明液体，粘度、热值等指标均接近柴油，可以替代柴油使用于内燃机柴油机车、工业锅炉、炉灶等领域。目前已经被大量锅炉厂做为锅炉的燃料使用。

1.2技术性

甲醇与轻柴油两种燃料的共性在于：甲醇与燃油都需要雾化、气化后进行燃烧，为燃煤的点燃提供能量。

区别：甲醇燃烧反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，而柴油的组分为C5～11，燃烧时需氧量不同。另外，甲醇与柴油的输送、防爆等级决定了设备选择有所不同。

作为燃料使用，其与柴油保持相同的共性，而差异性只是设计过程中的氧气配比以及防爆等级不同。所以说，在技术上甲醇替代轻柴油是可行的。

对于锅炉点火而言，甲醇替代轻柴油点火技术改造，只是点火能量的替代。对于锅炉焚烧而言，甲醇废液燃烧，只是热值的不同，带给锅炉的经济性有所不同。

1.3节能减排性

甲醇作为传统能源替代产品，具有清洁、污染少、可再生等优势。甲醇替代柴油点火助燃+废液掺烧，节能减排效果理想。

在相同的燃烧效率下，公司甲醇替代柴油点火，单台炉年可节约柴油33.6t;甲醇替代柴油助燃，单台炉年可节约柴油84t;单台炉改造年节能量168.00tce。

锅炉甲醇点火、助燃，可分别替代柴油100.8t和252t，共计352.8t，年节能量504tce。

将公司年约产生的8333t废甲醇作为废液引入燃煤锅炉掺烧，年可替代原煤约4825.86t，年节能量3646.28tce。

甲醇替代柴油点火、助燃，三台锅炉年消耗甲醇约772.8t，可替代柴油约352.8t，以下分别对甲醇和柴油点火、助燃CO2排放量对比计算，可见甲醇替代柴油点火、助燃年减排量47tCO2;

废甲醇中含水约30%，8333t废甲醇含甲醇约5833.10t，废甲醇引入锅炉掺烧年可替代烟煤约4825.86t，甲醇废液掺烧年可减排1527.35tCO2。

公司进行甲醇点火、助燃+废液掺烧，年可节能4150.29tce，年可减排1574.35tCO2。

国家将于2017年全面启动碳市场（第一阶段将涵盖石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空等重点排放企业），目前北京、上海等已试点的7个省市CO2交易价格约为10～70元/t，按中间价位30元/t计算，我公司甲醇点火、助燃+废液掺烧，年减排的CO2可收益4.72万元。

1.4环保性

甲醇燃料作为世界公认的清洁燃料，为含氧化合物，其燃烧排放比石油燃烧所生成的有害物质明显降低，试验表明：M15甲醇汽油燃烧排放比93#汽油在同一发动机燃烧产生的排气中：CO降低79.4%，NOX降低31.3%。

2、甲醇枪设计结构

甲醇枪采用套管式设计，管内为甲醇，管外包裹空气，使用空气作为雾化介质，由于空气雾化压力小于甲醇压力，采用压缩空气管线增加逆止阀，防止甲醇倒流。正常运行时，枪头背压为零，投运时观察雾化效果，出现雾化不好燃烧火焰波动，及时检查枪头，防止枪头堵塞，造成甲醇倒灌入空气管线。

采用甲醇点火满足锅炉启动、助燃需求，满足环保要求，点火成本降低，满足锅炉启动、升负荷、助燃需要。锅炉改造后，保证锅炉在点炉过程中温升需要，炉膛出口烟温（TE-42151A/B、TE-42251A/B、TE-42351A/B）达到400℃可以投煤粉。改造后煤粉锅炉助燃时燃烧充分不结焦，不超温、不腐蚀。甲醇燃烧时火焰要稳定，燃烧充分，不冒黑烟，不影响环保设施的投运。

点火过程中，投运其余甲醇枪时，采用压力自动调节阀，保障甲醇压力防止压力波动过大，而影响投运的甲醇枪燃烧。

采用压缩空气介质作为雾化和吹扫介质，雾化管线设置逆止阀，界区压缩空气压力0.5MPa，设置压力低报警。

锅炉甲醇点火通过冷态、热态调试，试运行等阶段试验，各项性能指标达到设计要求，满足锅炉点火、助燃需要。

结论