水煤浆技术在吉化炼油厂的应用

第19卷第6期热能动力工程Vol 19 No 62004年11月JOURNAL OF ENGINEERING FOR THERMAL ENERGY AND POWERNov.,2004文章编号001-206(2004)6-0638-04水煤浆技术在吉化炼油厂的应用曹献波'陶树成↓刘建忠2周俊虎ˉ1.吉化炼油厂吉林132000;2.浙江大学,浙江杭州31007)摘要介绍了吉化炼油厂65υh油炉改烧水煤浆工程对节省贮煤场地特别是可以液体燃料方式用泵和管厂区煤浆卸、储、运、炉前系统出渣除尘等也作了介绍并对道输送(2冰煤浆加工方法简单并易贮存(3)燃料改造后锅炉运行情况以及经济、社会效益和应用前景进行了供给系统和控制系统远较煤粉系统简单(4不存在分析。实际应用结果表明锅炉负荷可达6h以上燃烧自燃着火和粉尘飞散等问题(5)以实现100%代效率达到卯7%以上锅炉热效率达到88.5%以上油且与油一样易于雾化燃烧因此原有的燃油炉关键词水煤浆燃烧锅炉炼油厂只要简单改造即可燃用水煤浆(6在水煤浆加工过中图分类号IK227文献标识码程中可以进行不同程度的脱灰脱硫处理燃烧温度又比一般煤粉燃烧温度低100℃~200℃因此,前言燃烧时排放的SO2NOx可大大减少成为一种很有源需求不断增加石油、天然气消费呈现加速增长态今°的洁净燃料表1是我厂使用的水煤浆质量指随着能源科技和中国经济的快速发展优质能潜势。我国自1993年成为石油净进口国产需缺口不表1水煤浆特性参数双鸭山煤样元素分析)(%)断增大。而在未来的10~20年我国经济仍将高速Cad Cla ha haf N Naf O Ow Sa sol发展石油需求将呈现强劲增长趋势供需将继续增F曰加。因此寻找新的代油燃料替代我国大量的燃油锅炉毎年消耗的几千万吨燃料油,确保我国能源供应的稳定和社会经济的可持续发展是迫切要进行表2双鸭山煤样发热量、灰熔点测定结果(kJkg)的工作。分析项目Q我国的能源结构是煤炭资源十分丰富占化石能3026730100260921300℃源资源的80%以上石油、天然气相对短缺因此我国直提倡以煤代油的能源政策。如果把不清洁的燃料表3双鸭山煤浆理化性能测试结果——煤转化成洁净的代油燃料无疑将是一种符合我测试项目结果国国情的、有重要社会经济效益的燃料。水煤浆正是表观黏度/mPas897这种能实现代油和优先发展的洁净燃料。浓度%67.42粒度分布≤75m体积分布占80%以上灰分/%6.162水煤浆燃料特性硫分/%热值/kJkg水煤浆是20世纪70年代未发展起来的新型煤稳定性d灰熔点ST/℃300基流体洁净燃料,由68%左右的煤粉、32%左右的H值水和0.5%左右的化学添加剂组成其流动和储存特中国煤化工性类似重油并能象油一样雾化、燃烧因此是一种CNMHG理想的代油燃料。其优点如下(1)水煤浆具有良好慨的流动性、稳定性、易运输可减少运输途中的损失炼油厂4台燃油锅炉由北京锅炉厂制造按渣收稿日期29方数擔作者简介漕献波(196-)男吉林省吉林人中国石油吉林石化公司炼油厂工程师第6期曹献波等水煤浆技术在吉化炼油厂的应用639油设计型号为Y-653.9-1型。锅炉采用中压单烧器该燃烧器为油/水煤浆两用燃烧器均等布风锅筒、自然循环、负压燃烧、平衡通风、Ⅱ型室內布方式一次风喷(即油/水煤浆两用燃烧器)层置。炉膛为正方形截面其尺寸为4.5m×4.5m二次风口3层。锅炉启动点火时先点燃油或燃料锅炉采用全悬吊结构利用大直径下降管集中供水。气)使炉膛达到一定的温度水平后再投入水煤浆,炉膛为密节距水冷壁水平烟道及尾部烟道上部布然后逐步增加水煤浆枪减少油枪。为了保证燃油置有过热器和包墙管。水平烟道里分两级布置了对时蒸汽参数和燃瓦斯气需要保留前墙上排两个旋流过热器两级之间裝设喷水减温器以调节过热蒸流燃烧器。根据燃用水煤浆喷嘴的成功经验及电站汽温度。经济器为单级布置空预器为卧式尾部垂锅炉的特点这次改造使用的喷嘴是浙江大学研制井装有钢珠除尘及蒸汽消防设备。原设计燃烧装置的撞击式多级蒸汽雾化型水煤浆喷嘴。为4只重油燃烧器后改为油/气两用)分两排布置在受热面改造方面过热器和喷水减温装置不于炉室前墙并采用大风箱、切向可动叶片调风器。作改动为了提高热风温度对经济器和空预器的面锅炉简图见图1。积和布置进行调整即在经济器上下两组之间增加级空预器同时上组经济器去除6排管子增加下级空预器的面积使空预器总面积约增加2000m2改造后的锅炉示意图见图2。此外,锅炉水冷壁和其他受热面增加吹灰装置经济器和空预器增加防磨装置。温过热图1改造前锅炉示意图经济原设计锅炉的主要技术参数(括号内数据为改烧水煤浆后参数锅炉额定蒸发量65t(55t/h)额定蒸汽压力3.9MPa电除尘器额定蒸汽温度450℃(450℃)至捞渣机给水温度150℃(150℃)冷空气温度30°(30℃)图2改造后锅炉示意图排烟温度1570(148℃)热空气温度220℃(300℃)炉底由原来平炉底改为冷灰斗并增加刮板式锅炉计算效率91.2%(89.8%)捞渣机。除尘器选用单室三电场静电除尘器干法燃料种类重油渣油、焦油、瓦斯气、水煤浆)出灰经刮板送入专用飞灰罐车直接运送并进行综燃料耗量4891kg/K(8890kgh水煤浆)合利用4.2中国煤化工4锅炉和系统改造要点CNMH包括汽车罐车运输4.1锅炉系统改造厂区内卸浆、贮浆、输浆及炉前供浆系统。动力厂制为了适应水煤浆燃烧锅炉体积需要扩大以降备的水煤浆由容量30m3的水煤浆专用罐车运至厂低锅炉容积热负荷为此炉膛整体向下延伸约2m。内储罐。整个水煤浆改造工艺流程见图3。燃烧器由氜禱祎旋流燃烧器改为四角布置直流燃厂区设置卸浆、输浆泵房一座由汽车运来的煤640热能动力工程2004年灰渣利用卸浆泵送浆泵厂区卸、储、运系统锅前供浆系统锅炉燃烧和出灰除尘系统图3水煤浆工程系统示意图浆先经罗杄泵送到贮浆罐罗杄泵容量65m3h扬锅炉在上述负荷下水煤浆着火迅速燃烧稳定燃程0.6MRa共2台。贮浆罐利用原500m3油罐改造烧效率和锅炉热效率分别达到卯%和88.5%以上而成贮浆罐考虑防沉淀设计搅拌系统防冻结设计与煤粉炉不相上下。冋时锅炉尾部飞灰、排渣和烟电伴热保温系统。贮浆罐里的水煤浆由3台输浆泵气成分能满足环保排放标准特别是NOx和排放把煤浆送至炉前两台搅拌罐。SO3排放明显低于常规燃渣油和煤粉锅炉因此在炉前设供浆泵房一座供浆设备按流程主要有:环保方面也有明显优势。两个25m带搅拌裝置的搅拌桶并列安装采用岩棉保温室内冬季热水采暖通过系统循环可控制温5.2锅炉运行操作5.2.1点火度桶内水煤浆温度40~50℃。2台罗杆泵(按设计在水煤浆点火前先点燃油或气体燃料待锅炉1台工作,台备用)容量14m3/h,泵出口压力1.8负荷达到40%左右或以上,炉膛温度达到一定值MPa。2台过滤器按设计1台工作A台备用)两台根据我们经验針对该锅炉炉膛温度1000℃以上加热器。炉膛出囗温度750℃以上后再逐步投入水煤浆枪5改造效果逐渐提高锅炉负荷和炉膛温度冋时逐步撤除油枪或气枪。2.2水煤浆投枪工程于2003年4月正式开始施工到2003年投水煤浆枪不同于油枪更不同于煤粉燃料投10月锅炉点火试运行在时间短工期紧生产施工入操作。水煤浆枪投枪次序如下插入水煤浆枪交叉旧炉改造难度大的情况下我们根据安装实际克服种种困难不断调整及时完善设计使施工先不要伸到很里面待接好软管后再伸到位)在连接金属软管前先把软管和阀门后的旧煤浆放掉并及投入生产顺利进行。10月9日锅炉改造后首次把这段管路用水冲洗干净;②把水煤浆枪位置插到点火就获得成功,10月17日水煤浆首次点火即获位③检查煤浆供浆阀处关闭位置〔开少许蒸汽)成功并稳定燃烧。经过一段时间调试后,12月11三通阀连接水系统缓慢打开水阀门、调节阀门和逆日进行了全烧水煤浆考核试验。现就改造后锅炉运止阀冲洗和湿润管路和枪;水路通后开(大蒸行情况介绍如下。汽阀门调节雾化蒸汽压力至1.1~1.2MPa⑤确认5.1全烧水煤浆锅炉主要技术指标水路和汽路接通后缓慢打开供浆阀快速切换三通12月11日进行的锅炉全烧水煤浆考核试验,锅炉主要技术指标如下阀接通煤浆管路切断水路后并调整煤浆压力至1.0~1.1MPa判断煤浆着火后关上水路系统各数锅炉设计出力阀门锅炉最低出力/th5.2.3吹灰锅炉最高出力/th油炉改烧水煤浆后因水煤浆燃料含有少量灰蒸汽压力/MPa渣中国煤化工煤浆的飞灰可能比煤蒸汽温度/℃燃烧效率/%粉还CNMHG粘附在受热面上因锅炉效率/%>88,59此在锅炉运行时需要坚持吹灰保持受热面清洁,否则会影响锅炉出力。主要参数说明锅炉改造后能满足运行要求锅5.2.4配风炉最低运行负达到34th最高曾达到65tho燃烧器配风对组织好燃烧是非常重要的根据第6期曹献波等水煤浆技术在吉化炼油厂的应用641设计负荷要求投水煤浆枪6根就能满足要求安排相关成套技术和设备的生产企业得到了发展的机在下层一次风口4根上层一次风口2根(对角)相会促进了经济增长都有深远的意义应的配风按均等配风的要求分布即上二次风、中二目前我国仍有大量燃油工业窑炉、锅炉和电站次风和下二次风按设计要求全投锅炉在应用,每年烧掉的燃料油在4000×104t以上而国际油价继续居高不下因此燃料油不可能6经济效益和应用前景再烧掉。压缩燃烧用油以煤代油将是我国长期的国策。水煤浆厂的建设也蒸蒸日上,目前全国已建6.1应用单位效益分析成的水煤浆厂总产量约为500104tao随着这些吉化炼油厂65th油炉改烧水煤浆后采用动力大规模生产厂家的完工水煤浆的价格会更趋于合厂制备的水煤浆水煤浆到厂价毎吨340元原燃料理化。因此水煤浆在我国锅炉上代油推广的前景油按1500元/计算根据测试结果约2.15t浆代1是十分光明的。吨油如1台65th锅炉按年运行6000h计算则1台65U/h油炉改造后每年可节约燃料费2358万元,7结论如3台3台运行1台备用胺按6000h运行时间计算则改造后全厂每年可节约燃料费用约7074万吉化炼油厂燃料结构优化一期工程元而根据设计概算四台锅炉全部改造总投资为油炉改烧水煤浆改造后运行时间已有半年实际应4000多万元即投资一年内即可回收用结果表明尽管因受原有油炉结构限制等原因存此外,t渣油进一步深加工还可获利400~500在着一些需进一步调整完善之处改造取得了成功元如此1台锅炉毎年节约的渣油深加工获利将达锅炉主要参数能满足运行要求改烧水煤浆后锅炉到1000万元以上。同时锅炉从燃用高硫份的重渣负荷可以达到60t/92%)以上热效率在88.5%油改为低硫份的水煤浆冋大幅度堿少Sω排放也以上燃烧效率在σ%以上。水煤浆油两用燃烧有明显的社会经济效益器既能满足水煤浆快速着火、稳定燃烧的目的又能6.2制浆单位效益分析满足油燃烧的要求并且在应急状态下仍可实现全吉化动力厂设计年产25×10t水煤浆采用双油时负荷65t/h。水煤浆燃烧时火炬明亮没有明鸭山洗精煤制备水煤浆浓度如水煤浆浓度按显大的火星。喷嘴着火延迟距离短点火迅速、切换65%洗精煤价格为350元A则吨浆原料煤费用为容易、运行可靠喷嘴负荷调节范围大调节方便燃218元。制浆过程中添加剂费用为20元/t,水、电烧完全。此项改造具有十分明显的社会经济效益折旧工资、管理等操作费用为50元/则水煤浆成年经济效益达到5000万元以上。是我国第一台中本为288元目前国内水煤浆出厂价格在300-350压65h燃油设计锅炉改烧水煤浆对我国大量的元)如制浆厂合理利率为50元/则水煤浆出厂燃油锅炉改烧水煤浆有重要的示范意义为我国以价格出厂为338元/。制浆厂年利润为1500万元。煤代油〃的战略决策开辟了一条新的道路。6.3应用前景分析参考文献吉化炼油厂油炉改烧水煤浆工程是我国首台[1岑可法,煤浆燃烧流动传热和气化的理论与应用技术M65υh燃油设计锅炉改烧水煤浆改造的成功经验杭州:浙江大学出版社,1997和运行操作方法对其它锅炉改造有重要的指导意义[2]游小波.万丰热电厂2号燃油锅炉改烧水煤浆工程实例J和示范作用,可推广到全国众多的燃油锅炉为逐步热能动力工程2002184)414-417改变我国石油紧缺的局面使水煤浆技术作为一种[31黄隆琨,我固精爆水爆浆生产应用现状及市场前景分机1代油的战略储备技术更好地发展、完善同时带动中国煤化工CNMHG