第19卷第6期熱能動力工程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)在吉化煉油廠的應用曹獻波'陶樹成劉建忠2周俊虎ˉ1.吉化煉油廠吉林132000;2.浙江大學,浙江杭州310027)摘要介紹了吉化煉油廠65υh油爐改燒水煤漿工程對節(jié)省貯煤場地特別是可以液體燃料方式用泵和管廠區(qū)煤漿卸、儲、運、爐前系統(tǒng)出渣除塵等也作了介紹并對道輸送(2冰煤漿加工方法簡單并易貯存(3)燃料改造后鍋爐運行情況以及經(jīng)濟、社會效益和應用前景進行了供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)遠較煤粉系統(tǒng)簡單(4)不存在分析。實際應用結(jié)果表明鍋爐負荷可達60h以上燃燒自燃著火和粉塵飛散等問題(5)河以實現(xiàn)100%代效率達到卯%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只要簡單改造即可燃用水煤漿(6在水煤漿加工過中圖分類號K227文獻標識碼B程中可以進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℃因此前言燃燒時排放的SO2、NOx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(xiàn)加速增長態(tài)今的潔凈燃料。表1是我廠使用的水煤漿質(zhì)量指隨著能源科技和中國經(jīng)濟的快速發(fā)展優(yōu)質(zhì)能潛勢。我國自1993年成為石油凈進口國產(chǎn)需缺口不表1水煤漿特性參數(shù)雙鴨山煤樣元素分析)(%)斷增大。而在未來的10-20年我國經(jīng)濟仍將高速阿ccNOs Oa Si s發(fā)展石油需求將呈現(xiàn)強勁增長趨勢供需將繼續(xù)增加。因此尋找新的代油燃料,替代我國大量的燃油7.2588.523.94.40.%1.0910.3411.720.28830.310鍋爐每年消耗的幾千萬噸燃料油確保我國能源供應的穩(wěn)定和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展是迫切要進行表2雙鴨山煤樣發(fā)熱量、灰熔點測定結(jié)果(k/kg)的工作。分析項目我國的能源結(jié)構(gòu)是煤炭資源十分豐富占化石能3026730100260921300℃源資源的8%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(jié)果煤轉(zhuǎn)化成潔凈的代油燃料無疑將是一種符合我測試項目結(jié)果國國情的、有重要社會經(jīng)濟效益的燃料。水煤漿正是表觀黏度/mPas這種能實現(xiàn)代油和優(yōu)先發(fā)展的潔凈燃料。濃度%67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/%0.209熱值/kJk水煤漿是20世紀70年代末發(fā)展起來的新型煤穩(wěn)定性d灰熔點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%左右的化學添加劑組成其流動和儲存特性類似重油并能象油一樣霧化、燃燒因此是一種理想的代油燃料。其優(yōu)點如下(1)煤漿具有良好原鍋爐概述的流動性、穩(wěn)定性、易運輸可減少運輸途中的損失,煉油廠4臺燃油鍋爐由北京鍋爐廠制造按渣第6期曹獻波簿水煤漿技術(shù)在吉化煉油廠的應用639油設(shè)計型號為Y-65/3.9-1型。鍋爐采用中壓單燒器該燃燒器為油/水煤漿兩用燃燒器均等布風鍋簡、自然循環(huán)、負壓燃燒、平衡通風、Ⅱ型室內(nèi)布方式,次風噴(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二次風口3層。鍋爐啟動點火時先點燃油或燃料鍋爐采用全懸吊結(jié)構(gòu)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(jié)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熱器和包墻管。水平煙道里分兩級布置了對時蒸汽參數(shù)和燃瓦斯氣需要保留前墻上排兩個旋流過熱器兩級之間裝設(shè)噴水減溫器以調(diào)節(jié)過熱蒸流燃燒器。根據(jù)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這次改造使用的噴嘴是浙江大學研制井裝有鋼珠除塵及蒸汽消防設(shè)備。原設(shè)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熱器和噴水減溫裝置不于爐室前墻并采用大風箱、切向可動葉片調(diào)風器。作改動,為了提高熱風溫度對經(jīng)濟器和空預器的面鍋爐簡圖見圖1。積和布置進行調(diào)整即在經(jīng)濟器上下兩組之間增加級空預器同時上組經(jīng)濟器去除6排管子增加下高溫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圖2。此外鍋爐水冷壁和經(jīng)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。濟都匚空預器圖1改造前鍋爐示意圖經(jīng)濟原設(shè)計鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)(括號內(nèi)數(shù)據(jù)為改燒水煤漿后參數(shù))鍋爐額定蒸發(fā)量65t/(55th)額定蒸汽壓力3.9MPa至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靜電除塵器干法燃料種類重泜渣油焦油、瓦斯氣、水煤漿)合利用。出灰經(jīng)刮板送入專用飛灰罐車直接運送并進行綜燃料耗量4891kg/(8890kg/h水煤漿)4.2水煤漿系統(tǒng)改造4鍋爐和系統(tǒng)改造要點廠區(qū)水煤漿系統(tǒng)改造內(nèi)容包括汽車罐車運輸4.1鍋爐系統(tǒng)改造廠區(qū)內(nèi)卸漿、貯漿、輸漿及爐前供漿系統(tǒng)。動力廠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30m的水煤漿專用罐車運至廠640熱能動力工程2004年幽,咿灰渣利用卸漿系廠區(qū)卸、、運系統(tǒng)鍋前供漿系統(tǒng)制爐燃燒和出灰除塵系統(tǒng)圖3水煤漿工程系統(tǒng)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火迅速燃燒穩(wěn)定燃程0.6MPa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%和88.5%以上,而成貯漿罐考慮防沉淀設(shè)計攪拌系統(tǒng)防凍結(jié)設(shè)計與煤粉爐不相上下。同時鍋爐尾部飛灰、排渣和煙電伴熱保溫系統(tǒng)。貯漿罐里的水煤漿由3臺輸漿泵氣成分能滿足環(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。SO,排放明顯低于常規(guī)燃渣油和煤粉鍋爐,因此在爐前設(shè)供漿泵房一座供漿設(shè)備按流程主要有:環(huán)保方面也有明顯優(yōu)勢。兩個25m帶攪拌裝置的攪拌桶并列安裝采用巖棉保溫室內(nèi)冬季熱水采暖通過系統(tǒng)循環(huán)可控制淵5,2鍋爐運行操作5.2.1點火度桶內(nèi)水煤漿溫度40~50℃。2臺羅桿泵按設(shè)計在水煤漿點火前先點燃油或氣體燃料待鍋爐1臺工作1臺備用)容量14m/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臺過濾器按設(shè)計1臺工作1臺備用)兩臺根據(jù)我們經(jīng)驗針對該鍋爐爐膛溫度1000℃以上,加熱器爐膛岀囗溫度750℃以上后再逐步投入水煤漿槍,逐漸提高鍋爐負荷和爐膛溫度冋時逐步撤除油槍5改造效果或氣槍。工程于2003年4月正式開始施工到2003年5.2.2水煤漿投槍投水煤漿槍不同于油槍更不同于煤粉燃料投10月鍋爐點火試運行在時間短工期緊生產(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(jù)安裝實先不要伸到很里面待接好軟管后再伸到位)在連際克服種種困難不斷調(diào)整及時完善設(shè)計使施工接金屬軟管前先把軟管和閥門后的舊煤漿放掉并及投入生產(chǎn)順利進行。10月9日鍋爐改造后首次把這段管路用水沖洗干凈γ把水煤漿槍位置插到點火就獲得成功,10月17日水煤漿首次點火,即獲位③檢査煤漿供漿閥處關(guān)閉位置〔開少許蒸汽)成功并穩(wěn)定燃燒。經(jīng)過一段時間調(diào)試后,2月11三通閥連接水系統(tǒng)緩慢打開水閥門、調(diào)節(jié)閥門和逆日進行了全燒水煤漿考核試驗?，F(xiàn)就改造后鍋爐運止閥沖洗和濕潤管路和槍;水路通后開(大行情況介紹如下。汽閥門調(diào)節(jié)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供漿閥快速切換三通12月11日進行的鍋爐全燒水煤漿考核試驗,閥接通煤漿管路切斷水路后并調(diào)整煤漿壓力至鍋爐主要技術(shù)指標如下1.0~1.1MPa判斷煤漿著火后關(guān)上水路系統(tǒng)各參數(shù)鍋爐設(shè)計出力/h閥門鍋爐最低出力/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蒸汽溫度/℃渣在燃燒過程中形成飛灰水煤漿的飛灰可能比煤燃燒效率/%粉還要小因此還是比較容易粘附在受熱面上,因鍋爐效率/%>88.59此在鍋爐運行時需要堅持吹灰保持受熱面清潔,否則會影響鍋爐出力。第6期曹獻波等冰煤漿技術(shù)在吉化煉油廠的應用641設(shè)計負荷要求投水煤漿槍6根就能滿足要求安排相關(guān)成套技術(shù)和設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)得到了發(fā)展的機在下層一次風口4根上層一次風口2根(對角)相會促進了經(jīng)濟增長都有深遠的意義。應的配風按均等配風的要求分布即上二次風、中二目前我國仍有大量燃油工業(yè)窯爐、鍋爐和電站次風和下二次風按設(shè)計要求全投。鍋爐在應用,每年燒掉的燃料油在4000×104t以上而國際油價繼續(xù)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期的國策。水煤漿廠的建設(shè)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總產(chǎn)量約為500×104t/a隨著這些吉化煉油廠65th油爐改燒水煤漿后采用動力大規(guī)模生產(chǎn)廠家的完工水煤漿的價格會更趨于合廠制備的水煤漿水煤漿到廠價毎噸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(jù)測試結(jié)果約2.15t漿代1是十分光明的。噸油如1臺65υh鍋爐按年運行6000kh計算則1臺65th油爐改造后每年可節(jié)約燃料費2358萬元,7結(jié)論如3臺3臺運行,1臺備用)按6000h運行時間計算則改造后全廠每年可節(jié)約燃料費用約7074萬吉化煉油廠燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化一期工程-65υh元而根據(jù)設(shè)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間已有半年實際應4000多萬元即投資一年內(nèi)即可回收。用結(jié)果表明盡管因受原有油爐結(jié)構(gòu)限制等原因存此外丑t渣油進一步深加工還可獲利400~500在著一些需進一步調(diào)整完善之處改造取得了成功元如此1臺鍋爐毎年節(jié)約的渣油深加工獲利將達鍋爐主要參數(shù)能滿足運行要求、改燒水煤漿后鍋爐到1000萬元以上。同時鍋爐從燃用高硫份的重渣負荷可以達到60tK9%)以上熱效率在88.5%油改為低硫份的水煤漿冋大幅度減少SO2排放也以上燃燒效率在σ7%以上。水煤漿/油兩用燃燒有明顯的社會經(jīng)濟效益器既能滿足水煤漿快速著火、穩(wěn)定燃燒的目的又能6.2制漿單位效益分析滿足油燃燒的要求并且在應急狀態(tài)下仍可實現(xiàn)全吉化動力廠設(shè)計年產(chǎn)25×10t水煤漿采用雙油時負荷65υh。水煤漿燃燒時火炬明亮沒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。噴嘴著火延遲距離短點火迅速、切換65%洗精煤價格為350元A,則噸漿原料煤費用為容易、運行可靠噴嘴負荷調(diào)節(jié)范圍大調(diào)節(jié)方便燃燒完全。此項改造具有十分明顯的社會經(jīng)濟效益折舊、工資、管理等操作費用為50元A則水煤漿成年經(jīng)濟效益達到5000元以上。是我國第一臺中本為288元目前國內(nèi)水煤漿出廠價格在300-350壓65h燃油設(shè)計鍋爐改燒水煤漿對我國大量的元/1)如制漿廠合理利率為50元/,則水煤漿出廠燃油鍋爐改燒水煤漿有重要的示范意義為我以價格出廠為38元制漿廠年利潤為1500萬元。煤代油的戰(zhàn)略決策開辟了一條新的道路6.3應用前景分析參考文獻吉化煉油廠油爐改燒水煤漿工程是我國首臺1]岑可法,煤漿燃燒流動傳熱和氣化的理論與應用技術(shù)M165th燃油設(shè)計鍋爐改燒水煤漿改造的成功經(jīng)驗杭州:浙江大學出版社99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.萬豐熱電廠2號燃油鍋爐改燒水煤漿工程實例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力工程2002184)14-417改變我國石油緊缺的局面使水煤漿技術(shù)作為一種31黃隆理我國精煤水煤漿生產(chǎn)應用現(xiàn)狀及市場前景分析中國電力2003304)30代油的戰(zhàn)略儲備技術(shù)更好地發(fā)展、完善同時帶動