淺談煤粉鍋爐甲醇點火方式改造

丁衛兵 劉江磊

摘 ?要：2019年4月陜西長青能化對三臺WDLZ180/9.8-1型煤粉鍋爐柴油點火系統進行改造，將柴油點火方式改為甲醇點火方式，煤粉鍋爐點火是啟動過程中的一項非常重要的操作，由于煤粉鍋爐自身設計特點，啟動過程要滿足鍋爐的升溫升壓曲線，甲醇本身特性易燃，易爆等特性，點火過程中重點關注甲醇霧化效果，防止甲醇爆燃，滿足鍋爐點火、助燃要求。

關鍵詞：煤粉鍋爐;點火;甲醇

2019年4月開始陸續對陜西長青能化對三臺WDLZ180/9.8-1型煤粉鍋爐柴油點火系統進行改造，將柴油點火改為甲醇點火，煤粉鍋爐點火是啟動過程中的一項非常重要的操作，由于煤粉鍋爐自身設計特點，啟動過程要滿足鍋爐的升溫升壓曲線，甲醇本身特性易燃，易爆等特性，點火過程中重點關注甲醇霧化效果，防止甲醇爆燃。環辦【2010】91號文件《關于火電企業脫硫設施旁路煙道擋板實施鉛封的通知》要求火電企業逐漸拆除煙氣旁路煙道。要求所有新建燃煤機組不得設置煙氣旁路煙道，迫使鍋爐的點火系統發生改變，清潔能源替代柴油點火勢在必行，我公司主要產品為甲醇，有使用便捷、成本低等優勢，本文甲醇替代柴油作為鍋爐啟動燃料，滿足環保要求，本文對煤粉鍋爐使用甲醇點火后，重點關注甲醇霧化效果，防止甲醇爆燃事故發生。

1、甲醇點火分析

1.1安全性

甲醇（CH3OH）是結構最簡單的飽和一元醇，由甲基與羥基組成，分子量為32.04，沸點64.7℃，相對水的密度（20℃）為0.79，是無色有酒精氣味易揮發的液體，自燃溫度436℃。甲醇可以從煤、天然氣、生物質等原料中提取，甲醇是含氧化合物，著火極限高于汽油和柴油的著火極限，熱值較小，但理論混合氣的熱值與汽油和柴油的相當。

目前甲醇作為燃料已經普遍添加于汽油與柴油中，形成甲醇汽油和甲醇柴油，作為汽車燃料使用。清潔甲醇柴油是國標輕柴油中按照體積比或重量比加入一定比例（15%，50%，90%）的變性燃料甲醇配制而成的一種澄清透明液體，粘度、熱值等指標均接近柴油，可以替代柴油使用于內燃機柴油機車、工業鍋爐、爐灶等領域。目前已經被大量鍋爐廠做為鍋爐的燃料使用。

1.2 技術性

甲醇與輕柴油兩種燃料的共性在于：甲醇與燃油都需要霧化、氣化后進行燃燒，為燃煤的點燃提供能量。

區別：甲醇燃燒反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，而柴油的組分為C5～11，燃燒時需氧量不同。另外，甲醇與柴油的輸送、防爆等級決定了設備選擇有所不同。

作為燃料使用，其與柴油保持相同的共性，而差異性只是設計過程中的氧氣配比以及防爆等級不同。所以說，在技術上甲醇替代輕柴油是可行的。

對于鍋爐點火而言，甲醇替代輕柴油點火技術改造，只是點火能量的替代。對于鍋爐焚燒而言，甲醇廢液燃燒，只是熱值的不同，帶給鍋爐的經濟性有所不同。

1.3節能減排性

甲醇作為傳統能源替代產品，具有清潔、污染少、可再生等優勢。甲醇替代柴油點火助燃+廢液摻燒，節能減排效果理想。

在相同的燃燒效率下，公司甲醇替代柴油點火，單臺爐年可節約柴油33.6t;甲醇替代柴油助燃，單臺爐年可節約柴油84t;單臺爐改造年節能量168.00tce。

鍋爐甲醇點火、助燃，可分別替代柴油100.8t和252t，共計352.8t，年節能量504tce。

將公司年約產生的8333t廢甲醇作為廢液引入燃煤鍋爐摻燒，年可替代原煤約4825.86t，年節能量3646.28tce。

甲醇替代柴油點火、助燃，三臺鍋爐年消耗甲醇約772.8t，可替代柴油約352.8t，以下分別對甲醇和柴油點火、助燃CO2排放量對比計算，可見甲醇替代柴油點火、助燃年減排量47tCO2;

廢甲醇中含水約30%，8333t廢甲醇含甲醇約5833 .10t，廢甲醇引入鍋爐摻燒年可替代煙煤約4825.86t，甲醇廢液摻燒年可減排1527.35t CO2。

公司進行甲醇點火、助燃+廢液摻燒，年可節能4150.29tce，年可減排1574.35 t CO2。

國家將于2017年全面啟動碳市場（第一階段將涵蓋石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、電力、航空等重點排放企業），目前北京、上海等已試點的7個省市CO2交易價格約為10～70元/t，按中間價位30元/t計算，我公司甲醇點火、助燃+廢液摻燒，年減排的CO2可收益4.72萬元。

1.4 環保性

甲醇燃料作為世界公認的清潔燃料，為含氧化合物，其燃燒排放比石油燃燒所生成的有害物質明顯降低，試驗表明：M15甲醇汽油燃燒排放比93#汽油在同一發動機燃燒產生的排氣中：CO降低79.4%，NOX降低31.3%。

2、甲醇槍設計結構

甲醇槍采用套管式設計，管內為甲醇，管外包裹空氣，使用空氣作為霧化介質，由于空氣霧化壓力小于甲醇壓力，采用壓縮空氣管線增加逆止閥，防止甲醇倒流。正常運行時，槍頭背壓為零，投運時觀察霧化效果，出現霧化不好燃燒火焰波動，及時檢查槍頭，防止槍頭堵塞，造成甲醇倒灌入空氣管線。

采用甲醇點火滿足鍋爐啟動、助燃需求，滿足環保要求，點火成本降低，滿足鍋爐啟動、升負荷、助燃需要。鍋爐改造后，保證鍋爐在點爐過程中溫升需要，爐膛出口煙溫（TE-42151A/B、TE-42251A/B、TE-42351A/B）達到400℃可以投煤粉。改造后煤粉鍋爐助燃時燃燒充分不結焦，不超溫、不腐蝕。甲醇燃燒時火焰要穩定，燃燒充分，不冒黑煙，不影響環保設施的投運。

點火過程中，投運其余甲醇槍時，采用壓力自動調節閥，保障甲醇壓力防止壓力波動過大，而影響投運的甲醇槍燃燒。

采用壓縮空氣介質作為霧化和吹掃介質，霧化管線設置逆止閥，界區壓縮空氣壓力0.5MPa，設置壓力低報警。

鍋爐甲醇點火通過冷態、熱態調試，試運行等階段試驗，各項性能指標達到設計要求，滿足鍋爐點火、助燃需要。

結論：

通過我公司三臺鍋爐柴油改甲醇點火系統改造，滿足環保要求及鍋爐升溫升壓、助燃需要，對除塵器、脫硫等設施沒有影響。甲醇價格相對平穩，另我公司生產甲醇，更具有得天獨厚的使用條件。煤粉鍋爐使用甲醇點火從經濟性，安全性，技術性可行，具有更好的環保性。

作者簡介：丁衛兵，男，漢族，山西省絳縣，1972年11月09日。