电子论文-燃油锅炉改烧水煤浆技术应用研究(1).doc

全国化工热工设计技术中心站2004年年会论文集燃油锅炉改烧水煤浆技术应用研究中国石油工程设计有限责任公司东北分公司 王淑萍 唐会权内容摘要 水煤浆是一种新型洁净燃料，通过对燃油锅炉改水煤浆的实践表明，该技术成熟、可靠，并具有良好的环保、节能和及经济效益。本文结合吉林石化公司燃油锅炉改烧水煤浆工程，就改造工程的技术特点、经济效益等作了较详尽的论述。关 键 词 燃油锅炉 改 水煤浆 技术方案 经济效益1、 燃油锅炉改水煤浆的必要性我国自然资源总量排名世界第七位，能源资源总量居世界第三位。我国石油储量不多，90年代以来头8年，我国原油生产的增长速度下降，年均增长率为1.9%，而石油消费的增长猛增到年均7%。产需缺口明显增大。预计我国石油缺口：2005年：1.4亿吨；占石油需求总量：43%;2010年：2.6亿吨； 占石油需求总量：57%;2015年：4.5亿吨； 占石油需求总量：67%;2020年：7.3亿吨； 占石油需求总量：75%;我国将成为仅次于美国和日本的石油进口大国。所以能源形势不容乐观。我国是产煤大国，煤炭储量达1万亿吨。所以锅炉燃料应以煤炭为主。然而燃煤锅炉又带来环保问题。目前环境保护已成为全球关注的一大热点，也是我国的一项基本国策。由于全球经济发展的短视行为，人类的生存环境正受到越来越严重的破坏。其中燃料燃烧造成的大气污染越来越受到人们的关注，开发新能源，寻找污染小的清洁燃料成为重要的研究方向。水煤浆是一种低污染、高效率、流动性强的代油煤基新型清洁燃料。它是由65-70%的煤、30-35%的水和约1%的添加剂，通过物理加工混合而成的浆体状燃料。它既保持了煤炭原油的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，可以象油一样易于装、贮，实现管道输送和高效燃烧，被称为液态煤炭产品。由于水煤浆具有的燃烧效率高，污染物排放低等特点，目前已广泛用于电站锅炉、工业锅炉代油、代气工程。由于水煤浆有以上诸多优点，结合我公司的实际情况，我们对水煤浆技术进行了充分的调查研究和改造实施。我公司燃油锅炉多、燃油价格高、导致燃油锅炉产生的蒸汽成本高，同时增加了化工产品的生产成本，为提高企业的经济效益，对现有1台65t/h燃油锅炉作为该烧水煤浆技术应用试点，并进行了探索性研究。2、 燃油锅炉改烧水煤浆技术方案原锅炉设计容积热负荷为209000kcal/m3h，经初步近似热力计算，只需要把炉膛容积适当扩大，燃烧器适当下移，省煤器和空预器面积做适当调整，平炉底改为冷灰斗，这样就能基本满足烧水煤浆要求。炉膛水冷壁受热面由原来的244.5平方米增加到261.81平方米，对于烧轻油时排烟温度偏低的问题，初步计算表明可通过加暖风器或冷风旁路来解决。2.1燃烧设备改造2.1.1 燃烧器65t/h原燃烧器采用前墙布置旋流燃烧器，改造后的直流式水煤浆燃烧器采用四角切园布置。角置式燃烧器共5层，一次风2层，二次风3层，自上而下分别为上二次风、下一次风、中二次风、下一次风和下二次风。二层一次风燃烧器为水煤浆柴油两用燃烧器。二层一次风燃烧器中布置8个水煤浆枪，可切换为渣油枪。达到65t/h负荷，在4个下二次风燃烧器喷口里设置4个柴油点火油枪，一套高能点火装置布置在下二次风对角位置。2.1.2喷嘴水煤浆喷嘴是燃用水煤浆专用设备之一，根据燃用水煤浆喷嘴的成功经验及电站锅炉的特点，本设计选用了撞击式多级雾化型水煤浆喷嘴。雾化用蒸汽压力1.3Mpa（300），雾化细度(SMD)95m，雾化汽耗率0.15-0.2kg汽/kg浆，喷嘴8套。2.1.3锅炉点火装置锅炉改造后配一套高能点火装置，分别布置在燃烧器下二次风口，用于启动点火油枪，高能点火系统包括配电箱、就地点火控制装置、点火油枪推进装置、高能点火器。2.1.4炉膛水冷壁的改造为有利于水煤浆的着火，在水煤浆燃烧器标高区段的周围增设卫燃带，卫燃带部分的水冷壁改为销钉管，卫燃带面积初步计算为14m2左右。此外，在水冷壁的某些位置新增加一定数量的看火孔、吹灰孔、打焦孔、燃烧器开孔、测量孔等，并进行水冷壁改造设计。因水煤浆含有一定量的粗灰渣，原燃油平底炉改成标准的煤粉炉冷灰斗结构。2.1.5省煤器改造因水煤浆含有10%灰分，改造后烟气对受热面的磨损会加剧，为减少磨损，在省煤器入口前和弯头迎风面设防磨盖板，并增加吹灰器。根据计算，烧水煤浆时热风温度偏低（小于200），为提高热风温度，需减少省煤器面积。2.1.6空气预热器改造根据计算，原光管空预器面积不够，致使热风温度偏低，因此需增加空预器面积。将光管空预器更换为内螺纹管空预器，且增加防磨装置，除灰采用声波吹灰器。2.1.7其他改造锅炉水冷壁下联箱，下组省煤器进出口联箱，包括省煤器进出口联箱之间的连接管均进行相应改造。此外部分辅助设施也进行相应改造。2.2锅炉外部系统改造2.2.1锅炉供浆系统改造（1） 设置水煤浆燃料贮罐及燃料泵房；（2） 选用合适的水煤浆燃料加热系统和过滤系统；（3） 延用原有的气雾化系统；（4） 增设轻柴油贮罐及点火助燃油系统；2.2.2除灰渣系统改造采用干式除灰，灰渣经锅炉冷灰斗至圆盘捞渣机，由炉底排出。2.2.3烟风除尘系统改造根据计算，原有鼓风机风量、风压均能满足水煤浆锅炉的要求，所以采取措施利旧使用。原有引风机全压不能克服改造后锅炉引风系统的压力损失，故本次改造新增引风机。2.2.4除尘设备原有系统无除尘设备，本次改造新增静电除尘器。3、 运行状况按照以上方案对锅炉进行改造后，2004年4月一次点火成功。水煤浆燃烧效率达99%以上，接近燃油的水平，达到了国内先进水平。燃烧调节方便，运行稳定可靠。4、 环境保护水煤浆采用洗选精煤制备，采用65-70%的煤、30-35%的水和约1%的添加剂混合而成，煤浆中含硫量低，SO2的排放量低。水煤浆的燃烧温度低，NOX排放量低。该锅炉经改造后，锅炉初始含尘浓度为7100mg/m3，选用静电除尘器，除尘效率为98.5%，烟尘排放浓度108 mg/m3，SO2排放浓度199.5 mg/m3，NOX排放浓度447 mg/m3，满足锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类地区时段排放标准要求。5、 效益分析经初步测算，燃油锅炉的产汽成本在120-130元/吨汽左右；水煤浆锅炉的产汽成本在80-90元/吨汽左右。锅炉改烧水煤浆后，每年节省燃料油、气3.0万吨，从而节省了优质能源。不仅大大降低了燃料成本，而且可将替代出的渣油用于化工深加工，产生更大的经济效益。因此，改造工程的经济效益是显而易见的。6