燃氢锅炉的工艺流程、技术特点以及优势

Alexandria2020

燃氢锅炉的工艺流程、技术特点以及优势

目前我国多数企业丙烯下游产品存在结构单一、附加值低等问题。国内炼化企业在未来装置改造项目中，应当重视丙烯深加工产业，向下游延伸生产更多高附加值的化工基础原料，改变丙烯下游产品结构单一的产品现状，通过优化产品结构等措施来提高经济效益。副产氢气综合利用则是化工企业资源循环利用的常用手段。氢气广泛应用二化工、石油炼制、电子、航空等领域，合成氨、甲醇、油品深加工、盐酸等是氢气主要消费领域。节能降耗是化工企业常抓不懈的一件大事，很多企业都为此想尽了办法。但是，往往有好多企业副产的氢气不知如何利用而白白排放掉了，很可惜。为此，可以考虑上一台燃氢锅炉，节能环保，效果很不错。

一、然氢锅炉的工艺流程

化工企业生产工艺的副产氢气送入锅炉界区，由氢气控制阀组控制进入锅炉主烧嘴，助燃空气由风机送入调风器与主烧嘴内喷出的氢气混合，在锅炉燃烧室内燃烧为锅炉提供热量，烟气经过节能器进一步利用余热后由烟囱排空。由纯水送来的纯水进入水箱，经除氧水泵送入高效热力除氧器除氧，经锅炉给水泵送入锅炉加热蒸发产生蒸汽，蒸汽由分汽缸送入蒸汽管网。 燃氢锅炉的工艺流程示意图见图1：

二、燃氢锅炉的技术特点以及优势

1、技术特点

（1）燃氢蒸汽锅炉本体采用双锅筒、纵置式、D型布置的自然循环型结构。锅炉采用微正压的燃烧方式，鼓风机随燃烧器配套。亦可采用立式布置，对流传热部分为单程，减少了炉内烟气流程的死角，保证了烟气排放顺畅，降低烟气阻力，避免未燃氢气在炉内聚集，产生爆鸣。 （2）燃料氢气采用扩散燃烧方式，燃烧时，不产生回火现象，确保氢气燃烧可靠、稳定。 （3）锅炉点火燃料为天然气或液化石油气，点火、负荷调整、火焰监控、锅炉水位及连锁控制均为可变程序控制器（PLC）完成，安全可靠。 （4）燃烧室的直径与高度均大于火焰直径与高度，保证氢气安全燃烧后烟气进入对流段燃氢锅炉燃烧室，防爆面积大、安全可靠。 （5）燃氢锅炉采用多重连锁保护装置，当锅炉运行时，任何异常波动均会自动报警直接连锁停车。 （6）燃烧器在设计时充分考虑到燃料工况，气体燃料、热值等实现稳定、充分燃烧。 （7）采用变频比例调节控制燃烧供风量，按照选择所燃烧的燃料特性计算配风的百分比，配风比可根据现场燃烧状况进行设定，调试正常后参数进行保存固定。 （8）电脑显示屏显示主要运行工况，简单明了，易于掌握。参数在调试后固化，具备自动保护功能，防止执行误操作命令。 （9）燃气、空气单独通道控制，在线可设置风/气比例，不会出现由于连杆传动误差，造成锅炉无法自动运行。 （10）锅炉底部设有放水阀，因为氢气燃烧后产生大量的水需要及时放出。

2、燃氢锅炉的优势

（1）以锅炉蒸汽压力、炉膛负压等参数为目标，无级连续自动完成比例式燃料调节和鼓风风量调节； （2）设置两级保护，两级气动阀可靠切断燃料，助燃空气压力低开关。风机系统为燃烧器提供助燃空气，并在点炉前进行前吹扫和停炉后进行后吹扫，彻底清除炉膛内的可燃气体; 燃烧器即使在部分负荷条件下，也能保持稳定的燃烧状态，从而达到最大的燃烧效率。锅炉负荷调节范围为30～100%；加热炉热负荷自动调节,风气比自动调节; （3）燃烧器采用比例调节控制，具有燃烧程序控制, 比例调节控制和安全保护控制等功能。采用PLC+触摸屏控制，具有自动和手动功能，运行安全可靠。 （4）自动吹扫、程序点火,点火失败声光报警；管道自动进行氮气置换。 （5）火焰检测，熄火停炉保护； （6）蒸汽压力高报警及保护； （7）燃烧风压压力低声光报警及保护； （8）外部故障待机保护报警、保护； （9）燃气压力高(保护)、低报警(保护) 当燃料压力超出允许值时，自动切断燃料供应； （10）燃气阀组通过阀关位反馈至PLC检漏，阀漏报警（保护）两阀组间加装放空阀； （11）电脑显示屏集中显示锅炉蒸汽压力、锅炉水位、炉膛压力、炉膛温度、排烟温度及各种报警参数，各燃气阀开度、风门开度及各种报警，简化现场控制，集中盘面，减少故障点，提高可靠性。 （12）燃烧器在设计时充分考虑到燃烧稳定的保障。 （13）燃气、风门单独通道控制. （14）系统设计两套紫外火焰检测器，为原装进口产品，一个检测熄火时报警不停炉，二个都检测不到火焰时再熄火保护，这样避免了因检测器的问题造成误报警停炉事故。 （15）所有报警及保护采用单项人工复位； （16）锅炉水位自动调节、双重保护，一路采用磁翻板液位变送器将水位信号转换为4-20mA信号,用于水位连续调解；另一路采用电极液位传感器，重复保护锅炉避免缺水发生。水位自动控制系统具备如下功能： 自动调节锅炉水位，使水位稳定在规定范围内（利用变频）。手动上水。缺水双重保护。液位计中心距：L=440mm。 （17）所有报警及保护采用单项人工复位； （18）控制系统具备以下联锁保护与报警等功能： 锅炉超压报警及保护；风压压力低报警及保护；仪表风压力低报警；高、低水位报警。极低水位保护。燃气压力高(保护)、低报警(保护) 当煤气压力超出允许值时，自动切断燃料供应；外部故障报警、保护；

三、燃氢锅炉的安全措施
1、紫外线火焰检测器：一般氢气燃烧火焰中红外线较少，主要是紫外线，采用紫外线火焰检测器能完全真实而又十分灵敏的判断火焰状况。

2、氢气高压保护开关：当氢气压力超过设定的最高压力时，切断氢气气源，这是有效保证燃烧的措施之一。氢气压力非正常的提高，会在同等助燃空气量的情况下增加氢气量，这将造成燃烧的不完全，部分氢气缺少氧气参与燃烧反应，在高温的情况下很容易造成爆炸，因此氢气高压保护开关是氢气燃烧器必不可少的安全保护措施。

3、氢气低压保护开关：当氢气压力低于设定的最低压力时，切断氢气气源。当氢气压力非正常的降低，相应的会减少氢气量，同时形成助燃空气量过剩的情况，就会造成火焰温度降低，造成失火或回火。

4、氢气检漏保护开关：通过氢气检漏保护开关可以检测各氢气切断阀是否工作正常，以及氢气切断阀之后有无氢气泄漏点，这是对氢气管道上各接点和设备安全运行的有力保障。

5、双重的燃气切断空压阀：本燃烧器是氢气燃烧器，对燃烧安全是十分重要的，因此在主燃气系统和点火燃气系统均设双重燃气切断阀；同时为保证切断阀的动作可靠性，主燃气系统采用空压阀，而不采用电磁阀。

6、开停车前后，长时间吹扫炉膛至少20分钟

四、结论

氢气是一种可贵的清洁能源，中国化工企业众多，氢气利用率低，同时，不使用清洁能源是造成污染的重要因素，燃氢锅炉的投运，不仅使长期放空的氢气得到利用，降低了生产成本，在一定程度上减少了大气污染。氢气作为能源利用其产出的经济效益虽然不能与它作为化工原料产出的经济效益比，但下面一组数字可以看出氢气在没有下游产品的企业利用也有很好的经济效益和社会效益。

内容来源： 余热余能再利用