水煤漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應用

研究與開(kāi)發(fā)·水煤漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應用23文章編號:004-8774(200503-2304水煤漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應用吳東垠李吉武2許暉〔Ⅰ.天津大學(xué)內燃機燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室天津3000722勝利發(fā)電廠(chǎng)東營(yíng)2570873.遼寧機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院丹東118002)The Application of Liquid Coal SlurryCombustion Technology in Shengli Oil Field第一作者:吳東垠1966-),男,內蒙赤峰WU Dong-yin LI Ji-wu XU Hui人博士,主要從事電站1. State Key Laboratory of Engines Tianjin University Tianjin300072 China;鍋爐的運行和診斷及液2. Shengli Power Plant Dongyin2357087, China3. Liaoning Mechanical and體燃料的燃燒等工作。Electrical Professional Technical College Dandong 118002 China摘要水煤漿燃燒技術(shù)主要包括兩種型式即水煤漿霧化-懸浮燃燒和水煤漿流化床燃燒技術(shù)目前在勝利油田以上兩種水煤漿燃燒技術(shù)均有運行的實(shí)例。文章比較了兩種燃燒技術(shù)的優(yōu)劣水煤漿流仳床燃燒技術(shù)實(shí)現了水煤漿的低溫燃燒解決了水煤漿霧化-懸浮燃燒帶來(lái)的易于結焦、運行不穩定等問(wèn)題同時(shí)抑制了熱力型NO、的生成與排放系統簡(jiǎn)單成本低具有較多的優(yōu)勢。文章推薦水煤漿流化床燃燒技術(shù)。關(guān)鍵詞水煤漿靂化結焦流化懸浮燃燒中圖分類(lèi)號IK229文獻標識碼1前言行業(yè),節約和替代燃料油的目標是1500萬(wàn)石油是重要的戰略資源歷來(lái)被世界各國所重勝利油田作為中國的第二大油田,年產(chǎn)原油約視。自1993年起中國就成為石油凈進(jìn)口國,到27Mt而在生產(chǎn)和生活上每年要消耗原油達96萬(wàn)2003年中國的石油進(jìn)囗量已猛增到9114萬(wàn)+。t這相當于一座中小型油田的年產(chǎn)量。為了有效利預計到2020年中國對國際石油市場(chǎng)的依賴(lài)程度將用寶貴的石油資源減少工業(yè)生產(chǎn)和生活對石油資高達50%不但外匯壓力很大而且對中國國民經(jīng)源的不合理消耗提高企業(yè)經(jīng)濟效益勝利石油管理濟的發(fā)展和經(jīng)濟安全產(chǎn)生重大影響。如果沒(méi)有非常局早在1994年就對兩臺容量分別為3MW和7MW重大的勘探發(fā)現在可預見(jiàn)的將來(lái)沖國原油供給不的筒型盤(pán)管燃油熱水鍋爐進(jìn)行了水煤漿改造試燒工會(huì )有明顯的增加年產(chǎn)量大概會(huì )在1.6-1.7億t之作,采用霧化燃燒方式作了很好的技術(shù)儲備。間而隨著(zhù)國民經(jīng)濟的增長(cháng)預計2005、2010、20152000年勝利電廠(chǎng)與東北電力學(xué)院合作成功地開(kāi)發(fā)年中國原油消費將達到2.43億t、2.%6億t和3.6了水煤漿流化床高效低污染燃燒技術(shù)200l年8月億t石油短缺在中國已成為不可回避的嚴峻現實(shí)。底新上1座年產(chǎn)0.5Mt的水煤漿廠(chǎng)并對生產(chǎn)和生目前全國每年用在發(fā)電、石油化工和其它行業(yè)的工活用燃油鍋爐房進(jìn)行大面積技術(shù)改造并取得了成業(yè)爐窯的燃油消耗量約40005t約占全國石油消功積累了許多寶貴經(jīng)驗耗量的1/5。為此中國提出了在十五”期間的節2中國煤化工油具體目標“到2005年在工業(yè)增加值平均增長(cháng)CNMHG流體燃料水煤漿的制10%的情況下,節約和替代石油2000萬(wàn)t"。其中備和燃燒技術(shù)是以煤炭代替石油的一項重要的成熟電力、石油化工、鋼鐵、建材和化工五大重點(diǎn)用技術(shù)以煤代油已列為我國的一項基本能源政策。最早研制的是油煤漿大約49%的固體煤與油混合收稿日期2004-1222而成其中包括2%~4%的煤中內在水分與0.15%24工業(yè)鍋爐2005年第3期總第91期)0.20%的化學(xué)添加劑油煤漿是上世紀70年代在220th級電站鍋爐等燃燒水煤漿就是典型的范例。美國發(fā)展起來(lái)的一種以煤代油的新型潔凈燃料洏而200年勝利油田應用水煤漿霧化-懸浮燃燒技真正實(shí)現商業(yè)化的是日本,由于油煤漿中煤含量最術(shù)對5座采暖鍋爐房的8臺鍋爐進(jìn)行了改造并新高只能達到50%使用油煤漿代油只能用煤取代油增4臺鍋爐共計13臺當年冬季燃燒水煤漿2.3耗的35%1979~1981年瑞典、美國率先研制成功萬(wàn)t從運行實(shí)績(jì)來(lái)看該技術(shù)還需要不斷完善,完全不用油的水煤漿,由60%左右的煤粉、35%左水煤漿流化床燃燒技術(shù)是近年才發(fā)展起來(lái)的新右的水和1%左右的添加劑通過(guò)物理加工而成,具型燃燒技術(shù)由勝利石油管理局勝利發(fā)電廠(chǎng)水煤漿有象油一樣易于裝卸、儲存、泵送及直接霧化燃燒等鍋爐改造技術(shù)開(kāi)發(fā)部與東北電力學(xué)院共同研制開(kāi)特點(diǎn)23作為燃料,它不僅具有價(jià)格低廉燃燒穩發(fā)該技術(shù)2001年開(kāi)發(fā)成功,并獲得了國家專(zhuān)利定、燃燒效率高的優(yōu)勢洏而且還具有降低污染物排00年在勝利油田得到了較大規模的推廣全油田放、節能和環(huán)保效益好等優(yōu)點(diǎn)是一種理想的代油燃垬計改造和新增鍋爐20臺(個(gè)別鍋爐由霧化-懸料,可廣泛應用于工業(yè)鍋爐、民用鍋爐、工業(yè)窯爐及浮燃燒改為流化床燃燒)總容量達300u/h,當年燃電站鍋爐市場(chǎng)前景十分廣闊。水煤漿技術(shù)旨在最燒水煤漿6.54萬(wàn)大限度地發(fā)揮煤作為能源的潛能作用同時(shí)又實(shí)現3.1水煤漿霧化-懸浮燃燒最少的污染物排放達到煤的高效、清潔利用的目目前水煤漿霧化-懸浮燃燒方式在75t/h及的220t/h級以上的電站鍋爐上已獲得成功應用在工我國從上世紀80年代初開(kāi)始水煤漿技術(shù)的研業(yè)鍋爐上也是成功的但仍存在一些問(wèn)題。在1994究工作國內最早研制油煤漿的是中國科學(xué)院并在年勝利石油管理局對兩臺容量分別為3MW和鞍山電站燃油鍋爐上進(jìn)行了油煤漿旳燃燒中試,Mw的筒型盤(pán)管燃油熱水鍋爐進(jìn)行水煤漿改燒工1983年通過(guò)國家鑒定。中國政府十分重視這項技作就是采用霧化燃燒方式圖1是工業(yè)鍋爐的水煤術(shù)成立了國家水煤漿研究工程中心”組織了幾漿霧化-懸浮燃燒系統流程圖。十家單位經(jīng)過(guò)20多年的研究、開(kāi)發(fā)與工業(yè)實(shí)踐其在圖1中儲油罐3和供油泵4用于啟動(dòng)點(diǎn)火,中包括4個(gè)五年計劃的攻關(guān)在電站、爐窯和工業(yè)鍋儲漿罐5、供漿泵6和過(guò)濾器7組成的供漿系統與爐代油燃燒水煤漿制氣旳硏究開(kāi)發(fā)及工程實(shí)踐方空壓機1和儲氣罐2組成的供氣系統在燃燒器附近面取得了突破性進(jìn)展,在制漿工藝、添加劑、儲存和通過(guò)氣動(dòng)霧化噴嘴噴入燃燒室除灰系統包括尾部運輸、燃燒工藝和技術(shù)等方面均取得了多項成果。煙道的除塵器和爐底的灰渣斗和撈渣機在后面的中國在水煤漿制備和燃燒旳硏究開(kāi)發(fā)及工程實(shí)踐方諗述中可知水煤漿流化-懸浮燃燒技術(shù)不需要爐面取得了很大進(jìn)展成為目前理想的代油燃燒技底的灰渣斗和撈渣杋這是水煤漿流化-懸浮燃燒術(shù)4。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展在制漿成本有所下降技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之的情況下燃油鍋爐改燒水煤漿技術(shù)也日益成熟特別是目前石油價(jià)格居高不下,為全面推廣水煤漿代油技術(shù)創(chuàng )造了條件也為水煤漿的發(fā)展帶來(lái)了新的eJ契機。3水煤漿燃燒技術(shù)的比較水煤漿燃燒技術(shù)主要包括兩種型式即水煤漿5′1314霧化-懸浮燃燒和水煤漿流化床燃燒技術(shù),目前在圖1水煤漿霧化一懸浮燃燒系統流程圖勝利油田以上兩種水煤漿燃燒技術(shù)并存同時(shí)運行,I-空壓機2-儲氣罐3-儲油罐4-供油泵如勝東社區共4臺采暖鍋爐其中兩臺鍋爐采用水5儲錯K世,7過(guò)濾器8-燃燒器煤漿霧化-懸浮燃燒技術(shù)兩臺鍋爐采用水煤漿流中國煤化工10除塵器11灰渣斗化床燃燒技術(shù),下文將比較兩種燃燒技術(shù)的優(yōu)劣。CNMHG引風(fēng)機15煙囪水煤漿霧化-懸浮燃燒應用較早也是傳統的水煤漿霧化一懸浮燃燒方式具有如下優(yōu)點(diǎn)水煤漿燃燒技術(shù)在75Uh及220h級以上的電站1)燃油鍋爐改燒水煤漿時(shí)不需要新增場(chǎng)地鍋爐均有成功的先例山東白楊河電廠(chǎng)、北京燕山石無(wú)需復雜的供煤和制粉系統,設備改造量小投資化公司第三熱電站、茂名電廠(chǎng)、汕頭萬(wàn)豐熱電廠(chǎng)少見(jiàn)效快經(jīng)濟性好是石油的理想替代燃料研究與開(kāi)發(fā)·水煤漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應用25(2應用于電站鍋爐時(shí)燃燒效率在98%以上,10鍋爐效率達到90%~91%負荷調節范圍為40%l00%具有與同容量電站煤粉鍋爐相當的燃燒性能3)工業(yè)鍋爐的水煤漿燃燒效率達90%99%鍋爐效率達80%~90%。對于改造的鍋爐般都能達到油/漿兩用要求但其出力有一定的差別燃油時(shí)能達到滿(mǎn)出力燃燒水煤漿時(shí)原設計為圖2水煤漿流化床燃燒系統流程圖燃油的鍋爐一般能達到80%以上的出力原設計為1-儲漿罐2-供漿泵3-儲油罐4-供油泵5-?；?-水煤漿懸浮-流化床鍋爐燃煤的鍋爐能夠達到滿(mǎn)出力。7-熱煙氣發(fā)生器8-油槍9-鼓風(fēng)機10除塵器但該項燃燒技術(shù)在小噸位的工業(yè)和民用鍋爐上引風(fēng)機12煙囪改造應用后卻帶來(lái)了一系列的問(wèn)題主要是灰和渣水煤漿流化床燃燒方式主要有以下優(yōu)點(diǎn)的處理問(wèn)題相對比較困難工人的勞動(dòng)強度大容易1)實(shí)現了著(zhù)火燃燒后的水煤漿顆粒團的循環(huán)造成環(huán)境污染其次燃燒穩定性和負荷調節性能較燃燒與可燃氣體的燃盡具有較高的燃燒效率燃燒差正因為存在以上技術(shù)問(wèn)題加之受當時(shí)原油價(jià)格效率可達98%以上等因素的影響,該技術(shù)一直未在勝利油田獲得大面2)實(shí)現了水煤漿的低溫燃燒解決了水煤漿積推廣懸浮燃燒帶來(lái)的易于結焦運行不穩定安全性差的3.2水煤漿流化床燃燒技術(shù)問(wèn)題保證了被改造鍋爐的出力同時(shí)抑制了熱力型2000年5月受當時(shí)國際市場(chǎng)上原油價(jià)格大幅NO的生成與排放飆升的影響勝利石油管理局委托下屬二級單位勝3)含有石灰石成分的媒體物料輔之低溫燃利發(fā)電廠(chǎng)對勝南社區南苑鍋爐房5℃14MW)鍋爐進(jìn)燒技術(shù)實(shí)現了水煤漿燃燒過(guò)程中的直接脫硫,減少行水煤漿代替渣油的試燒改造工作于2001年成功了SO,的排放脫硫系統簡(jiǎn)單、成本低進(jìn)一步提高的開(kāi)發(fā)了水煤漿流化床高效低污染燃燒技術(shù)200了水煤漿的環(huán)保效益年利用該技術(shù)對所屬的濱南勝濱鍋爐房、純梁純繡(4)負荷調節特性好可在110%~30%額定負鍋爐房、河口南區鍋爐房、河口東區鍋爐房等的鍋爐荷范圍內穩定運行。水煤漿霧化-懸浮燃燒方式對進(jìn)行了水煤漿鍋爐改造,該項技術(shù)在國內外居于領(lǐng)水煤漿的霧化要求較高由于霧化煤漿雜質(zhì)等原先地位。因易發(fā)生燃燒惡化甚至滅火的情況應用該項技術(shù)水煤漿的流化床高效低污染燃燒的杋理就是:可以使上述情況得以徹底改觀(guān)。在流化床內添加一層惰性物料這層惰性物料經(jīng)過(guò)(5)對不同品質(zhì)的水煤漿適用性強從而滿(mǎn)足加熱后成為具有一定熱容量的熱床體此時(shí)加入燃水煤漿品質(zhì)波動(dòng)的要求。避免了因水煤漿粘度、粒料當具有一定熱容量的惰性物料在床體內上升到度、雜質(zhì)等因素造成的漿槍出力變化、槍頭堵塞,甚定溫度并達到燃料的著(zhù)火熱時(shí),燃料開(kāi)始著(zhù)火燃至滅火等的發(fā)生因此降低了制漿成本燒并釋放熱量。水煤漿采用?；髁；绞讲捎?)鍋爐運行參數穩定操作簡(jiǎn)單,燃燒效率氣攜霧化機理?；L(fēng)壓僅為5000-8000Pa壓力高適用范圍廣適合各種參數的水煤漿鍋爐。較低常壓供漿水煤漿的粒度可調,直徑范圍為2(7)鍋爐啟動(dòng)迅速、節油,負荷響應能力強,可lomm對水煤漿的要求不高比霧化噴嘴的可靠實(shí)現運行過(guò)程的壓火再啟動(dòng)無(wú)需用油,適用于鍋性明顯提高爐頻繁啟動(dòng)的要求圖2是應用水煤漿流化床高效潔凈燃燒技術(shù)的3.3兩種水煤漿燃燒技術(shù)的對比性分析鍋爐系統流程圖,它由水煤漿儲存、供給系統點(diǎn)火中國煤化工漿流化床高效潔凈燃系統風(fēng)煙除塵系統組成與水煤漿霧化-懸浮燃燒燒CNMHG-懸浮燃燒方式相比系統〔如圖1)相比不需要空氣(或蒸汽)霧化系燃燒室強度増大改造后鍋爐的岀力降低少甚至可統、水煤漿過(guò)濾系統、高壓供漿系統和除渣系統等,以不降低岀力其次不發(fā)生滅火放炮等事故提高大幅度地簡(jiǎn)化了運行環(huán)節,提高了系統的可靠了燃料在爐膛內的安全性。性水煤漿流化床燃燒技術(shù)對水煤漿沒(méi)有霧化要工業(yè)鍋爐2005年第3期總第91期)求對水煤漿的粒度和質(zhì)量要求也不高省略了燃燒問(wèn)題就目前的運行狀況而言可以保證一個(gè)采暖期器與霧化漿槍不需要復雜的霧化空氣系統和高壓(4個(gè)月)以上目前該技術(shù)仍在完善之中。力的供漿系統及過(guò)濾器等設備無(wú)需水力或其它的4結論除渣設施系統簡(jiǎn)單可靠簡(jiǎn)化了運行操作降低了勝利油田近兩年部分燃油鍋爐改燒水煤漿后勞動(dòng)強度降低了運行成本和一次性投資費用?？商娲秃椭赜?5萬(wàn)t經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)特別對于中小型鍋爐〔尤其對于改造鍋爐)燃燒水是在目前國際原油價(jià)格持續攀升具有更重要的現煤漿面臨的鍋爐結焦、燃燒不穩定、除灰、除渣及穩實(shí)意義,燃室強度等技術(shù)難題不是水煤漿在小型鍋爐應用水煤漿燃燒技術(shù)主要包括兩種型式即水煤漿中才發(fā)現和存在的問(wèn)題其實(shí)小型鍋爐直接燃燒煤霧化-懸浮燃燒和水煤漿流化床燃燒技術(shù)目前在粉也會(huì )遇到類(lèi)似的難題。在燃燒過(guò)程中尤其在小勝利油田以上兩種水煤漿燃燒技術(shù)并存水煤漿流空間燃燒過(guò)程中很難解決好燃燒穩定和防止結焦?化床髙效潔凈燃燒技術(shù)優(yōu)勢較多建議推廣該種燃這對矛盾結焦是由于燃燒溫度、空氣動(dòng)力場(chǎng)和爐膛燒方式空間等因素決定的而為使水煤漿穩定、可靠地在鍋參考文獻爐爐膛中霧化燃燒褀燃燒溫度一般控制在1500~[Ⅰ]凃玉髙楊玉峰.中囯石油安全戰略構想J]中囯能l600℃已超過(guò)灰的熔點(diǎn)溫度極易造成結焦。這源,2004,26(8):49難題的解決與否是中小鍋爐能否連續穩定運行的[2l健雄毛健全趙樹(shù)民煤的清潔燃燒M]北京:科關(guān)鍵,目前勝利油田正對水煤漿霧化-懸浮燃燒方學(xué)出版社1998式進(jìn)行改進(jìn)包括加裝穩燃室和爐保等目前正在完3瑞典皇家科學(xué)院蘇聯(lián)科學(xué)院.煤炭的廣泛利用對環(huán)境的影M]北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社J990善之中。而水煤漿流化床高效潔凈燃燒技術(shù)避開(kāi)了[4譫詹隆,中國水煤漿技術(shù)的發(fā)展[J]煤炭科學(xué)技術(shù),這一難題因此勝利油田新改造和新上的鍋爐均采199624(4)10-13用水煤漿流化床燃燒技術(shù)。[5]馬玉峰李建強萬(wàn)啟科等.水煤漿燃燒技術(shù)及其發(fā)展當然水煤漿流化床高效潔凈燃燒技術(shù)還存在[J]潔凈煤技術(shù)2003,93):13-17風(fēng)帽和爐墻磨損等問(wèn)題這也是流化床鍋爐常見(jiàn)的上接第20頁(yè))改造其中包括29MW大型熱水鍋爐5臺14MW以項就可實(shí)現十幾億元并可減輕環(huán)境污染的壓力,下熱水鍋爐共計改造20多臺。都取得了令人滿(mǎn)意社會(huì )效益和經(jīng)濟效益十分可觀(guān)。如果將該項技術(shù)推的效果。廣、應用到鍋爐產(chǎn)品的設計、制造上不但可以推動(dòng)可調式鍋爐爐拱的主要特點(diǎn)及技術(shù)創(chuàng )新在于整個(gè)鍋爐行業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步提升鍋爐產(chǎn)品的科“煤變、拱變煙氣在前拱上的撞擊點(diǎn)不變"。鍋爐技含量和高附加值還會(huì )為制造廠(chǎng)創(chuàng )造豐厚的利潤,爐拱向萬(wàn)能型”多煤種的方向邁出了堅實(shí)的一步,同時(shí)必將為我國的節能事業(yè)和創(chuàng )建節能型社會(huì )做出結束了鍋爐爐拱固定不變的歷史,為鍋爐結構設計貢獻及產(chǎn)品進(jìn)步提供了一項先進(jìn)技術(shù)。為在用鍋爐節能5結論改造提供了一項切實(shí)可行的辦法為節約能源改善應用可調式鍋爐爐拱這項專(zhuān)利技術(shù)對在用工環(huán)境事業(yè)的不斷向前發(fā)展將起到推動(dòng)作用做出應業(yè)鍋爐的煤種適應性及節能技術(shù)改造獲得成功。在有貢獻。遼寧、內蒙等地對不同型號、不同容量的鍋爐進(jìn)行了中國煤化工CNMHG