段付岗

（陕西润中清洁能源有限公司，陕西长武 713600）

1 概 述

陕西润中清洁能源有限公司（简称陕西润中）甲醇装置设计产能为600kt／a，副产甲醇重馏分约14kt／a；配套的2台燃煤锅炉设计产汽能力为2×280t／h，型号为GL-280／9.81-M018，炉膛温度为1000℃，操作压力为－20～－50Pa，所产蒸汽压力9.8MPa、温度540℃。燃煤锅炉一直运行正常，实现了安、稳、长、满、优运行，为甲醇装置最长连续运行140d、最高年产量达650kt奠定了坚实的基础。

甲醇精馏过程中会产生甲醇重馏分，俗称杂醇油或异丁基油，约占精甲醇总量的2% ～3%，为无色或黄色液体，沸点90～92℃，折射率1.135，密度1260kg／m3，基本溶于水，其主要组分含量约为甲醇31.95%、乙醇14.02%、丙醇7.01%、正丁醇4.09%、异丁醇0.58%、异戊醇0.0021%、水分42.35%。甲醇重馏分中各种醇类物均为易燃、低毒物质，其物化性质及火灾危险性见表1。

表1 甲醇重馏分中各种醇类物物化性质及火灾危险性

常温常压下，甲醇重馏分为低毒液体，易燃，会逸散刺激性气味，侵入人体后可引起急性中毒和慢性中毒，对人的神经系统、血液系统影响较大，可损坏人的呼吸道粘膜及视力。鉴于此，自2016年起甲醇重馏分被列入《国家危险废物名录》，废物名称为合成气加压催化生产甲醇过程中产生的重馏分（简称甲醇重馏分），废物类别为精（蒸）馏废渣HW11，废物代码为261-128-11，废物特性为T（毒性）。依据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，危险废物处置单位应办理《危险废物经营许可证》，统一回收和无害化处理甲醇重馏分。采用焚烧处理时，应严格执行《危险废物焚烧污染控制标准》 （GB18484—2001），委托具有相应资质的甲醇重馏分处置单位进行处置，严禁作为产品销售，严禁随意倾倒和违法处置，严防污染生态环境，严防造成人身伤害。

但因一部分危险废物处置单位漫天要价，600kt／a甲醇装置产生的甲醇重馏分处置要价达500～1000元／d，为节约费用，陕西润中拟自行处置——在燃煤锅炉内掺烧甲醇重馏分。

2 掺烧处置的可行性与安全稳定性保障

2.1 可行性分析

（1）甲醇重馏分在锅炉内燃烧时，与氧气反应主要生成CO2和水，并放出大量热能，这与燃料煤在锅炉内的燃烧产物基本相同，也是甲醇重馏分在锅炉内掺烧处置的前提条件。利用燃煤锅炉掺烧处置甲醇重馏分，可节约煤资源，达到变废为宝的目的，既符合危险废物处置要求，又符合低碳环保、循环经济与可持续发展的国家战略。

（2）在锅炉内掺烧时，甲醇重馏分和燃料煤的作用一样，主要是利用其燃烧所产生的热量加热锅炉给水而生产高压蒸汽，供发电机组和压缩机组汽轮机等使用，甲醇重馏分在锅炉内完全燃烧后的主要产物为CO2和水，基本上无粉尘、无SO2和NOX，更没有灰渣，比煤炭燃烧后的组分要干净，无需增大除尘器、脱硫塔和脱硝系统、排渣设施的处理能力，对这些系统的运行不会产生不良影响。

（3）甲醇重馏分直接由甲醇精馏系统送至带负压燃煤锅炉炉膛内燃烧，其在喷出枪口的瞬间便完全燃烧，不会逸散剌激性气味而污染作业环境，即使有少量逸散，也会被锅炉负压抽至炉膛中心燃烧，而不会逸散至作业现场；所用设备及管道均处于封闭状态，且锅炉保持微负压操作，不会出现泄漏，也不会产生污染。

（4）利用燃煤锅炉掺烧处置甲醇重馏分，不需专门投资1台关键设备——焚烧炉或燃烧炉，仅需投资1台小泵、2套掺烧枪及其输送管道等，费用合计约20万元，即可实现甲醇重馏分的无害化处理。

（5）企业利用内部的生产装置点对点自行处置危险废物（甲醇重馏分）时，通过进行环境影响评价，在当地环保部门备案，并按要求将甲醇重馏分列入危险废物管理计划，在网上申报及审批，即属合法处置。

2.2 安全稳定性保障

（1）甲醇重馏分的产生量仅约1.90t／h，用于1台燃煤锅炉掺烧即可，因陕西润中2＃锅炉已掺烧甲醇合成系统弛放气，故选用1＃锅炉掺烧甲醇重馏分，分炉掺烧处置危险化学品和危险废物，更有利于锅炉的安全、稳定运行。

（2）甲醇重馏分在1＃锅炉内掺烧时，选择1＃角和3＃角（两对角）作为掺烧枪的位置，在1＃、3＃角处分别新增1套甲醇重馏分掺烧枪系统，每支掺烧枪的甲醇重馏分设计流量为1.0m3／h，以保证甲醇重馏分能在锅炉内长期、连续、稳定地掺烧。

（3）在甲醇重馏分输送管道上安装自动调节阀，以利于正常调节流量和压力，同时安装手动阀，以便在停止输送后利用双道阀切死管道，以防事故发生。

（4）选择功能齐全的成套油枪系统，采用DCS自动报警联锁控制，一键操作式启动和停止甲醇重馏分的掺烧，既便于操作调整，又可保证锅炉系统的安全运行。

（5）1＃锅炉掺烧甲醇重馏分的技改中，所用紫外火焰检测器、气动球阀、控制柜等均采用防爆型设备设施，并安装有2台可燃气体检测仪，以确保安全。

3 掺烧技改方案

3.1 掺烧工艺流程

甲醇重馏分储罐（V＝500m3）的甲醇重馏分，经新增篮式过滤器过滤后，由新增涡压泵送入1＃燃煤锅炉掺烧，紧急情况下甲醇重馏分经新增安全回流阀返回原甲醇重馏分回流管道；甲醇重馏分经新增转子流量计计量后，由新增甲醇重馏分母管进入1＃锅炉1＃、3＃角新增掺烧枪系统，点“一键启动”，掺烧枪系统完成再次过滤甲醇重馏分、紫外火焰检测器火焰检测正常、空气雾化油枪充分雾化甲醇重馏分、燃烧器自动点火燃烧后，甲醇重馏分进入炉内，实现甲醇重馏分在炉内的掺烧处置；燃烧所产生的热量加热锅炉给水，制备S98蒸汽，供后系统使用，燃烧后的废气经原有除尘、脱硝和脱硫设施处理后，由原锅炉烟囱（h＝150m）达标排放。

3.2 具体技改方案

燃煤锅炉掺烧甲醇重馏分的技改分为三个小系统：一是甲醇重馏分泵及其回流系统，二是甲醇重馏分掺烧枪系统，三是压缩空气吹扫系统。

（1）甲醇重馏分泵及其回流系统设置在甲醇精馏系统，主要包括：1台新增的甲醇重馏分涡压泵HWY40-150，Q＝3m3／h，主体材质304；1台转子流量计JL-LZD（50），量程250～2500 kg／h；1台篮式过滤器、1台自力式安全回流阀、1台止逆阀等，其规格均为DN50、PN2.5MPa；敷设长560m的DN50甲醇重馏分输送管道，材质为20＃钢。

（2）本次技改的重点——掺烧枪系统由过滤器、紫外火焰检测器、空气雾化油枪和燃烧器等组成的成套设备，由中控室进行控制，并根据生产系统是否具备条件而自动确定甲醇重馏分进入或退出锅炉，完成“启动”和“停止”功能，操作十分方便。在甲醇重馏分掺烧枪系统的末端，新安装有空气雾化油枪，布置于锅炉二次风1＃、3＃角处。空气雾化油枪枪芯φ5mm、雾化孔4×φ3.4mm、枪头出油孔4×φ3.8mm、雾化角度为70°。同时还新安装有甲醇重馏分自调阀、流量计、气动雾化阀、气动推进器、气动吹扫阀、可燃气体报警器等，以保证甲醇重馏分在锅炉内的安全、稳定掺烧。

（3）压缩空气吹扫系统和氮气吹扫设施属辅助系统，其技改比较简单。压缩空气吹扫系统主要是将工厂压缩空气引至1＃锅炉处，经DCS自动联锁报警系统控制后，对甲醇精馏系统的甲醇重馏分母管和掺烧枪系统进行吹扫；氮气吹扫设施主要用于开车前吹扫置换泵、管道和枪头内的空气，停车后吹扫置换泵、管道和枪头内残留的甲醇重馏分，以防甲醇重馏分蒸气与空气形成爆炸性气体。

4 甲醇重馏分掺烧试验及操作要点

4.1 试运行情况

2020年12月陕西润中实施甲醇重馏分在燃煤锅炉掺烧处置技改项目，2021年1月底完成技改，并组织进行了验收。2021年2月3日甲醇重馏分在1＃燃煤锅炉内进行掺烧处置试运行，连续运行5h；掺烧时炉膛温度为722℃，炉膛压力为－24.8Pa，1＃、3＃角甲醇重馏分掺烧量均为1.0m3／h，可处理完甲醇生产过程中实时副产的所有甲醇重馏分；从锅炉二次风观察口观察，掺烧枪燃烧稳定，枪口喷出的火焰呈透亮的白色，与炉膛黄红色大火焰融为一体，沿切线旋流而上，不易分辨。

4.2 操作要点

（1）甲醇精馏系统启动甲醇重馏分泵，调节回流阀，保持泵出口压力在0.8～1.0MPa之间，燃煤锅炉前甲醇重馏分母管压力≥0.8 MPa。

（2）保持1＃锅炉1＃、3＃角火检有火，炉膛燃烧正常，运行负荷稳定，入炉前压缩空气压力≥0.30MPa。

（3）甲醇重馏分管线第一次供油供气前，应使用氮气吹扫和排空管道，之后再开启甲醇重馏分泵，直至管道内有甲醇重馏分流出。停止掺烧甲醇重馏分时，应先停泵，再用氮气彻底吹扫置换系统内的甲醇重馏分。

（4）甲醇重馏分进入炉前掺烧枪系统前，先启动新增的压缩空气吹扫系统，一路吹扫甲醇重馏分母管，另一路吹扫炉前掺烧枪系统，以保证母管和掺烧枪系统畅通无阻。

（5）就地向锅炉内投入甲醇重馏分时，将远程／就地切换开关切换到就地位置，开启雾化阀，用压缩空气先吹扫甲醇重馏分油枪60s后，关闭吹扫阀。

（6）压缩空气吹扫结束后，开启甲醇重馏分截止阀，保持雾化阀常开，稳定甲醇重馏分的流量和压力在指标范围内（锅炉掺烧甲醇重馏分设计流量为2.0m3／h，可调负荷为50% ～110%），在锅炉上层二次风观察窗观察甲醇重馏分燃烧状况，应保持火焰稳定，燃烧充分，不冲刷锅炉水冷壁，不造成锅炉腐蚀或结焦。

（7）停止掺烧时，首先关闭甲醇重馏分阀，再开启空气吹扫阀，同样吹扫60s后关闭雾化阀和吹扫阀，退出甲醇重馏分油枪，关闭各手动截止阀。

（8）采用程控系统向锅炉内投入甲醇重馏分时，将就地控制柜上远程／就地开关打到远程位置，在操作计算机上通过DCS状态画面进行控制，点击投入－启动，掺烧设备自动开启，点击停止，掺烧设备自动停运。

（9）投用DCS自动联锁报警控制系统后，当火焰检测器检测锅炉无火时，程控系统无法使用；当掺烧过程中锅炉突然无火时，联锁自动停止掺烧；当锅炉主燃料跳闸（MFT启动）时，掺烧系统自动停运；当甲醇重馏分管道压力低于0.6MPa时，自动联锁停止掺烧。DCS联锁系统保护动作程序：关闭甲醇重馏分阀→关闭雾化阀→退出甲醇重馏分油枪→关闭锅炉入口各手动截止阀。

（10）当甲醇重馏分管道需要清理或长期停用时，可使用氮气将管道内甲醇重馏分吹扫至锅炉内，吹扫20min后，再利用锅炉房外甲醇重馏分管道的低点导淋进行置换和排放。

（11）1＃锅炉1＃、3＃角外部周围安装了有害气体报警仪，甲醇重馏分检测设定的报警参数为（甲醇）爆炸下限6%的20%，即周围甲醇重馏分含量达到1.2%时即报警，同时联锁关闭甲醇重馏分掺烧控制阀。

4.3 安全操作要点

（1）甲醇重馏分掺烧系统开停车过程中，应严格执行操作规程，尤其是严格执行氮气和压缩空气吹扫程序，以确保安全生产。

（2）锅炉运行正常时方可掺烧处置甲醇重馏分，即加入甲醇重馏分前应先确认炉膛内燃料煤燃烧充分、火焰稳定、明火闪耀，这是消除锅炉燃爆事故风险的重要一环，应引起高度重视。

（3）涉及甲醇重馏分的场所为易燃易爆有毒区域，应严格管理，穿戴防静电服、防静电鞋；接触甲醇重馏分及其蒸气时，应佩戴过滤式防毒面具或空气呼吸器、橡胶手套等；作业环境中甲醇重馏分最高允许浓度为50mg／m3；甲醇重馏分应密闭储存、输送和使用，保持空气流通，安装淋浴和洗眼设施并保证完好备用。

（4）甲醇重馏分一旦泄漏，应立即停泵或设法切断泄漏源，用沙土或其他不燃材料吸附或吸收，也可用大量水冲洗，洗消水排入消防废水收集池；出现大量泄漏时，应将甲醇重馏分存放于围堤内，用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，无法回收时应大量用水稀释，排放至事故污水池内。

（5）出现火情后，应立即使用泡沫灭火器或泡沫消防炮灭火；火势较大时，应喷水冷却火场储罐，边用水冷却边用泡沫灭火，直至火情处理完毕。

（6）皮肤接触甲醇重馏分后，应立即脱去被污染的衣服，用肥皂水和清水冲洗皮肤；眼睛接触甲醇重馏分后，应立即提起眼睑用流动清水或生理盐水冲洗，严重时及时就医；吸入甲醇重馏分后，应迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道畅通，呼吸困难时应输氧，停止呼吸时应立即进行人工呼吸，并送医；食入甲醇重馏分后，应饮用足量温水，催吐，用清水或1%硫代硫酸钠溶液洗胃，并就医。

5 结 语

（1）危险废物甲醇重馏分采用锅炉掺烧处置时，其作为燃料与燃料煤一起燃烧，充分利用了其燃烧所产生的热量，达到了废物资源化利用和变废为宝的目的。

（2）甲醇重馏分焚烧后主要产生CO2和水，较燃料煤燃烧生成的有害污染物质要少得多，经原有脱硝、除尘和脱硫等环保设施处理后可实现达标排放，不增加任何后续处理费用。

（3）炉前甲醇重馏分掺烧枪系统为成套设备，其技术成熟，也是此次技改的核心部分，DCS一键式操作十分方便。

（4）实践表明，陕西润中采用的在燃煤锅炉内掺烧甲醇重馏分的工艺流程是可行的、技改方案是可靠的，技改项目投入试运行后，甲醇重馏分掺烧正常，甲醇重馏分燃烧效率＞95%，锅炉运行安全稳定，无不良影响，技改项目的成功工业化应用为无害化环保处理甲醇重馏分提供了一条有效的、便捷的途径。

目前，尽管陕西润中已办理了相关的危险废物自行处置手续，实施了掺烧甲醇重馏分的技改并成功试运行，但因近期委托有资质的单位处置甲醇重馏分时付费合算，故目前将其作为技术储备予以搁置，待外委处置费用高时再重新启用。