水煤漿技術(shù)在吉化煉油廠(chǎng)的應用

第19卷第6期熱能動(dòng)力工程Vol 19 No 62004年11月JOURNAL OF ENGINEERING FOR THERMAL ENERGY AND POWERNov.,2004文章編號001-206(2004)6-0638-04水煤漿技術(shù)在吉化煉油廠(chǎng)的應用曹獻波'陶樹(shù)成↓劉建忠2周俊虎ˉ1.吉化煉油廠(chǎng)吉林132000;2.浙江大學(xué),浙江杭州31007)摘要介紹了吉化煉油廠(chǎng)65υh油爐改燒水煤漿工程對節省貯煤場(chǎng)地特別是可以液體燃料方式用泵和管廠(chǎng)區煤漿卸、儲、運、爐前系統出渣除塵等也作了介紹并對道輸送(2冰煤漿加工方法簡(jiǎn)單并易貯存(3)燃料改造后鍋爐運行情況以及經(jīng)濟、社會(huì )效益和應用前景進(jìn)行了供給系統和控制系統遠較煤粉系統簡(jiǎn)單(4不存在分析。實(shí)際應用結果表明鍋爐負荷可達6h以上燃燒自燃著(zhù)火和粉塵飛散等問(wèn)題(5)以實(shí)現100%代效率達到卯7%以上鍋爐熱效率達到88.5%以上油且與油一樣易于霧化燃燒因此原有的燃油爐關(guān)鍵詞水煤漿燃燒鍋爐煉油廠(chǎng)只要簡(jiǎn)單改造即可燃用水煤漿(6在水煤漿加工過(guò)中圖分類(lèi)號IK227文獻標識碼程中可以進(jìn)行不同程度的脫灰脫硫處理燃燒溫度又比一般煤粉燃燒溫度低100℃~200℃因此,前言燃燒時(shí)排放的SO2NOx可大大減少成為一種很有源需求不斷增加石油、天然氣消費呈現加速增長(cháng)態(tài)今°的潔凈燃料表1是我廠(chǎng)使用的水煤漿質(zhì)量指隨著(zhù)能源科技和中國經(jīng)濟的快速發(fā)展優(yōu)質(zhì)能潛勢。我國自1993年成為石油凈進(jìn)口國產(chǎn)需缺口不表1水煤漿特性參數雙鴨山煤樣元素分析)(%)斷增大。而在未來(lái)的10~20年我國經(jīng)濟仍將高速Cad Cla ha haf N Naf O Ow Sa sol發(fā)展石油需求將呈現強勁增長(cháng)趨勢供需將繼續增F曰加。因此尋找新的代油燃料替代我國大量的燃油鍋爐毎年消耗的幾千萬(wàn)噸燃料油,確保我國能源供應的穩定和社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展是迫切要進(jìn)行表2雙鴨山煤樣發(fā)熱量、灰熔點(diǎn)測定結果(kJkg)的工作。分析項目Q我國的能源結構是煤炭資源十分豐富占化石能3026730100260921300℃源資源的80%以上石油、天然氣相對短缺因此我國直提倡以煤代油的能源政策。如果把不清潔的燃料表3雙鴨山煤漿理化性能測試結果——煤轉化成潔凈的代油燃料無(wú)疑將是一種符合我測試項目結果國國情的、有重要社會(huì )經(jīng)濟效益的燃料。水煤漿正是表觀(guān)黏度/mPas897這種能實(shí)現代油和優(yōu)先發(fā)展的潔凈燃料。濃度%67.42粒度分布≤75m體積分布占80%以上灰分/%6.162水煤漿燃料特性硫分/%熱值/kJkg水煤漿是20世紀70年代未發(fā)展起來(lái)的新型煤穩定性d灰熔點(diǎn)ST/℃300基流體潔凈燃料,由68%左右的煤粉、32%左右的H值水和0.5%左右的化學(xué)添加劑組成其流動(dòng)和儲存特中國煤化工性類(lèi)似重油并能象油一樣霧化、燃燒因此是一種CNMHG理想的代油燃料。其優(yōu)點(diǎn)如下(1)水煤漿具有良好慨的流動(dòng)性、穩定性、易運輸可減少運輸途中的損失煉油廠(chǎng)4臺燃油鍋爐由北京鍋爐廠(chǎng)制造按渣收稿日期29方數擔作者簡(jiǎn)介漕獻波(196-)男吉林省吉林人中國石油吉林石化公司煉油廠(chǎng)工程師第6期曹獻波等水煤漿技術(shù)在吉化煉油廠(chǎng)的應用639油設計型號為Y-653.9-1型。鍋爐采用中壓?jiǎn)螣髟撊紵鳛橛?水煤漿兩用燃燒器均等布風(fēng)鍋筒、自然循環(huán)、負壓燃燒、平衡通風(fēng)、Ⅱ型室內布方式一次風(fēng)噴(即油/水煤漿兩用燃燒器)層置。爐膛為正方形截面其尺寸為4.5m×4.5m二次風(fēng)口3層。鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)先點(diǎn)燃油或燃料鍋爐采用全懸吊結構利用大直徑下降管集中供水。氣)使爐膛達到一定的溫度水平后再投入水煤漿,爐膛為密節距水冷壁水平煙道及尾部煙道上部布然后逐步增加水煤漿槍減少油槍。為了保證燃油置有過(guò)熱器和包墻管。水平煙道里分兩級布置了對時(shí)蒸汽參數和燃瓦斯氣需要保留前墻上排兩個(gè)旋流過(guò)熱器兩級之間裝設噴水減溫器以調節過(guò)熱蒸流燃燒器。根據燃用水煤漿噴嘴的成功經(jīng)驗及電站汽溫度。經(jīng)濟器為單級布置空預器為臥式尾部垂鍋爐的特點(diǎn)這次改造使用的噴嘴是浙江大學(xué)研制井裝有鋼珠除塵及蒸汽消防設備。原設計燃燒裝置的撞擊式多級蒸汽霧化型水煤漿噴嘴。為4只重油燃燒器后改為油/氣兩用)分兩排布置在受熱面改造方面過(guò)熱器和噴水減溫裝置不于爐室前墻并采用大風(fēng)箱、切向可動(dòng)葉片調風(fēng)器。作改動(dòng)為了提高熱風(fēng)溫度對經(jīng)濟器和空預器的面鍋爐簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。積和布置進(jìn)行調整即在經(jīng)濟器上下兩組之間增加級空預器同時(shí)上組經(jīng)濟器去除6排管子增加下級空預器的面積使空預器總面積約增加2000m2改造后的鍋爐示意圖見(jiàn)圖2。此外,鍋爐水冷壁和其他受熱面增加吹灰裝置經(jīng)濟器和空預器增加防磨裝置。溫過(guò)熱圖1改造前鍋爐示意圖經(jīng)濟原設計鍋爐的主要技術(shù)參數(括號內數據為改燒水煤漿后參數鍋爐額定蒸發(fā)量65t(55t/h)額定蒸汽壓力3.9MPa電除塵器額定蒸汽溫度450℃(450℃)至撈渣機給水溫度150℃(150℃)冷空氣溫度30°(30℃)圖2改造后鍋爐示意圖排煙溫度1570(148℃)熱空氣溫度220℃(300℃)爐底由原來(lái)平爐底改為冷灰斗并增加刮板式鍋爐計算效率91.2%(89.8%)撈渣機。除塵器選用單室三電場(chǎng)靜電除塵器干法燃料種類(lèi)重油渣油、焦油、瓦斯氣、水煤漿)出灰經(jīng)刮板送入專(zhuān)用飛灰罐車(chē)直接運送并進(jìn)行綜燃料耗量4891kg/K(8890kgh水煤漿)合利用4.2中國煤化工4鍋爐和系統改造要點(diǎn)CNMH包括汽車(chē)罐車(chē)運輸4.1鍋爐系統改造廠(chǎng)區內卸漿、貯漿、輸漿及爐前供漿系統。動(dòng)力廠(chǎng)制為了適應水煤漿燃燒鍋爐體積需要擴大以降備的水煤漿由容量30m3的水煤漿專(zhuān)用罐車(chē)運至廠(chǎng)低鍋爐容積熱負荷為此爐膛整體向下延伸約2m。內儲罐。整個(gè)水煤漿改造工藝流程見(jiàn)圖3。燃燒器由氜禱祎旋流燃燒器改為四角布置直流燃廠(chǎng)區設置卸漿、輸漿泵房一座由汽車(chē)運來(lái)的煤640熱能動(dòng)力工程2004年灰渣利用卸漿泵送漿泵廠(chǎng)區卸、儲、運系統鍋前供漿系統鍋爐燃燒和出灰除塵系統圖3水煤漿工程系統示意圖漿先經(jīng)羅杄泵送到貯漿罐羅杄泵容量65m3h揚鍋爐在上述負荷下水煤漿著(zhù)火迅速燃燒穩定燃程0.6MRa共2臺。貯漿罐利用原500m3油罐改造燒效率和鍋爐熱效率分別達到卯%和88.5%以上而成貯漿罐考慮防沉淀設計攪拌系統防凍結設計與煤粉爐不相上下。冋時(shí)鍋爐尾部飛灰、排渣和煙電伴熱保溫系統。貯漿罐里的水煤漿由3臺輸漿泵氣成分能滿(mǎn)足環(huán)保排放標準特別是NOx和排放把煤漿送至爐前兩臺攪拌罐。SO3排放明顯低于常規燃渣油和煤粉鍋爐因此在爐前設供漿泵房一座供漿設備按流程主要有:環(huán)保方面也有明顯優(yōu)勢。兩個(gè)25m帶攪拌裝置的攪拌桶并列安裝采用巖棉保溫室內冬季熱水采暖通過(guò)系統循環(huán)可控制溫5.2鍋爐運行操作5.2.1點(diǎn)火度桶內水煤漿溫度40~50℃。2臺羅桿泵(按設計在水煤漿點(diǎn)火前先點(diǎn)燃油或氣體燃料待鍋爐1臺工作,臺備用)容量14m3/h,泵出口壓力1.8負荷達到40%左右或以上,爐膛溫度達到一定值MPa。2臺過(guò)濾器按設計1臺工作A臺備用)兩臺根據我們經(jīng)驗針對該鍋爐爐膛溫度1000℃以上加熱器。爐膛出囗溫度750℃以上后再逐步投入水煤漿槍5改造效果逐漸提高鍋爐負荷和爐膛溫度冋時(shí)逐步撤除油槍或氣槍。2.2水煤漿投槍工程于2003年4月正式開(kāi)始施工到2003年投水煤漿槍不同于油槍更不同于煤粉燃料投10月鍋爐點(diǎn)火試運行在時(shí)間短工期緊生產(chǎn)施工入操作。水煤漿槍投槍次序如下插入水煤漿槍交叉舊爐改造難度大的情況下我們根據安裝實(shí)際克服種種困難不斷調整及時(shí)完善設計使施工先不要伸到很里面待接好軟管后再伸到位)在連接金屬軟管前先把軟管和閥門(mén)后的舊煤漿放掉并及投入生產(chǎn)順利進(jìn)行。10月9日鍋爐改造后首次把這段管路用水沖洗干凈;②把水煤漿槍位置插到點(diǎn)火就獲得成功,10月17日水煤漿首次點(diǎn)火即獲位③檢查煤漿供漿閥處關(guān)閉位置〔開(kāi)少許蒸汽)成功并穩定燃燒。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間調試后,12月11三通閥連接水系統緩慢打開(kāi)水閥門(mén)、調節閥門(mén)和逆日進(jìn)行了全燒水煤漿考核試驗?，F就改造后鍋爐運止閥沖洗和濕潤管路和槍;水路通后開(kāi)(大蒸行情況介紹如下。汽閥門(mén)調節霧化蒸汽壓力至1.1~1.2MPa⑤確認5.1全燒水煤漿鍋爐主要技術(shù)指標水路和汽路接通后緩慢打開(kāi)供漿閥快速切換三通12月11日進(jìn)行的鍋爐全燒水煤漿考核試驗,鍋爐主要技術(shù)指標如下閥接通煤漿管路切斷水路后并調整煤漿壓力至1.0~1.1MPa判斷煤漿著(zhù)火后關(guān)上水路系統各數鍋爐設計出力閥門(mén)鍋爐最低出力/th5.2.3吹灰鍋爐最高出力/th油爐改燒水煤漿后因水煤漿燃料含有少量灰蒸汽壓力/MPa渣中國煤化工煤漿的飛灰可能比煤蒸汽溫度/℃燃燒效率/%粉還CNMHG粘附在受熱面上因鍋爐效率/%>88,59此在鍋爐運行時(shí)需要堅持吹灰保持受熱面清潔,否則會(huì )影響鍋爐出力。主要參數說(shuō)明鍋爐改造后能滿(mǎn)足運行要求鍋5.2.4配風(fēng)爐最低運行負達到34th最高曾達到65tho燃燒器配風(fēng)對組織好燃燒是非常重要的根據第6期曹獻波等水煤漿技術(shù)在吉化煉油廠(chǎng)的應用641設計負荷要求投水煤漿槍6根就能滿(mǎn)足要求安排相關(guān)成套技術(shù)和設備的生產(chǎn)企業(yè)得到了發(fā)展的機在下層一次風(fēng)口4根上層一次風(fēng)口2根(對角)相會(huì )促進(jìn)了經(jīng)濟增長(cháng)都有深遠的意義應的配風(fēng)按均等配風(fēng)的要求分布即上二次風(fēng)、中二目前我國仍有大量燃油工業(yè)窯爐、鍋爐和電站次風(fēng)和下二次風(fēng)按設計要求全投鍋爐在應用,每年燒掉的燃料油在4000×104t以上而國際油價(jià)繼續居高不下因此燃料油不可能6經(jīng)濟效益和應用前景再燒掉。壓縮燃燒用油以煤代油將是我國長(cháng)期的國策。水煤漿廠(chǎng)的建設也蒸蒸日上,目前全國已建6.1應用單位效益分析成的水煤漿廠(chǎng)總產(chǎn)量約為500104tao隨著(zhù)這些吉化煉油廠(chǎng)65th油爐改燒水煤漿后采用動(dòng)力大規模生產(chǎn)廠(chǎng)家的完工水煤漿的價(jià)格會(huì )更趨于合廠(chǎng)制備的水煤漿水煤漿到廠(chǎng)價(jià)毎噸340元原燃料理化。因此水煤漿在我國鍋爐上代油推廣的前景油按1500元/計算根據測試結果約2.15t漿代1是十分光明的。噸油如1臺65th鍋爐按年運行6000h計算則1臺65U/h油爐改造后每年可節約燃料費2358萬(wàn)元,7結論如3臺3臺運行1臺備用胺按6000h運行時(shí)間計算則改造后全廠(chǎng)每年可節約燃料費用約7074萬(wàn)吉化煉油廠(chǎng)燃料結構優(yōu)化一期工程元而根據設計概算四臺鍋爐全部改造總投資為油爐改燒水煤漿改造后運行時(shí)間已有半年實(shí)際應4000多萬(wàn)元即投資一年內即可回收用結果表明盡管因受原有油爐結構限制等原因存此外,t渣油進(jìn)一步深加工還可獲利400~500在著(zhù)一些需進(jìn)一步調整完善之處改造取得了成功元如此1臺鍋爐毎年節約的渣油深加工獲利將達鍋爐主要參數能滿(mǎn)足運行要求改燒水煤漿后鍋爐到1000萬(wàn)元以上。同時(shí)鍋爐從燃用高硫份的重渣負荷可以達到60t/92%)以上熱效率在88.5%油改為低硫份的水煤漿冋大幅度堿少Sω排放也以上燃燒效率在σ%以上。水煤漿油兩用燃燒有明顯的社會(huì )經(jīng)濟效益器既能滿(mǎn)足水煤漿快速著(zhù)火、穩定燃燒的目的又能6.2制漿單位效益分析滿(mǎn)足油燃燒的要求并且在應急狀態(tài)下仍可實(shí)現全吉化動(dòng)力廠(chǎng)設計年產(chǎn)25×10t水煤漿采用雙油時(shí)負荷65t/h。水煤漿燃燒時(shí)火炬明亮沒(méi)有明鴨山洗精煤制備水煤漿濃度如水煤漿濃度按顯大的火星。噴嘴著(zhù)火延遲距離短點(diǎn)火迅速、切換65%洗精煤價(jià)格為350元A則噸漿原料煤費用為容易、運行可靠噴嘴負荷調節范圍大調節方便燃218元。制漿過(guò)程中添加劑費用為20元/t,水、電燒完全。此項改造具有十分明顯的社會(huì )經(jīng)濟效益折舊工資、管理等操作費用為50元/則水煤漿成年經(jīng)濟效益達到5000萬(wàn)元以上。是我國第一臺中本為288元目前國內水煤漿出廠(chǎng)價(jià)格在300-350壓65h燃油設計鍋爐改燒水煤漿對我國大量的元)如制漿廠(chǎng)合理利率為50元/則水煤漿出廠(chǎng)燃油鍋爐改燒水煤漿有重要的示范意義為我國以?xún)r(jià)格出廠(chǎng)為338元/。制漿廠(chǎng)年利潤為1500萬(wàn)元。煤代油〃的戰略決策開(kāi)辟了一條新的道路。6.3應用前景分析參考文獻吉化煉油廠(chǎng)油爐改燒水煤漿工程是我國首臺[1岑可法,煤漿燃燒流動(dòng)傳熱和氣化的理論與應用技術(shù)M65υh燃油設計鍋爐改燒水煤漿改造的成功經(jīng)驗杭州:浙江大學(xué)出版社,1997和運行操作方法對其它鍋爐改造有重要的指導意義[2]游小波.萬(wàn)豐熱電廠(chǎng)2號燃油鍋爐改燒水煤漿工程實(shí)例J和示范作用,可推廣到全國眾多的燃油鍋爐為逐步熱能動(dòng)力工程2002184)414-417改變我國石油緊缺的局面使水煤漿技術(shù)作為一種[31黃隆琨,我固精爆水爆漿生產(chǎn)應用現狀及市場(chǎng)前景分機1代油的戰略?xún)浼夹g(shù)更好地發(fā)展、完善同時(shí)帶動(dòng)中國煤化工CNMHG