镇海高硫焦的出路——CFB锅炉.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除高硫焦的出路CFB锅炉毛学军 袁樟永(镇海炼化股份有限公司,Ningbo 315207) 1 前 言此文档仅供学习与交流随着我公司原油加工能力的不断扩大及加工中东高硫原油的比例不断增加，延迟焦化已日益成为消化高硫渣油的的重要手段，为此我公司对延迟焦化装置进行了扩能改造。装置的原设计加工能力为80万吨/年胜利减压渣油，1997年对装置进行了消除瓶颈的第一步扩能改造，使装置的加工能力达到110万吨/年沙轻减压渣油的规模，2001年将再次对装置进行改造，新增一炉两塔，改造后装置的生产能力将达到150万吨/年沙轻减压渣油的规模。然而焦化装置生产的高硫石油焦的出路问题曾一度困扰着焦化装置的生产。根据生产原料和工艺的不同，石油焦的种类和用途不尽相同，优质石油焦（即针状焦）具有高密度、高纯度、高结晶度、低气胀和低热膨胀系数等特点，经煅烧为熟焦后，可用来制造大直径超高功率电极；普通石油焦经煅烧后可用来制造普通功率的电极；而当石油焦中的硫、氮、灰分含量较高时，因其在石墨化时会产生气胀，造成石墨制品带有裂缝，一般不能用来制造石墨制品。此部分的劣质石油焦的主要出路有两个：（1）直接作为锅炉的燃料或炼铝用焦。（2）采用水煤气化的技术将焦炭气化。采用不同的水煤气化工艺，可以将焦炭转化为低热值的水煤气气体（热值约3.44.5MJ.NM-3），经脱硫后供炼油厂工艺加热炉作为燃料；也可以将焦炭转化为H2-CO合成气，并可进一步转化成为工业用的氢气。2 CFB锅炉简介我公司为解决高硫焦的出路及根据生产发展的需要，经过多年的筹划和充分的考察、论证，在扩建800万吨/年炼油工程时投资6.6亿新建第二热电站（简称二电站），从美国FOSTER WHEELER公司引进的两台220吨.时-1的循环流化床锅炉（CFB锅炉），CFB锅炉产生的10.0Mpa的蒸汽供两台25MW双抽式汽轮发电机组发电，汽轮机的中、低压抽汽向外供汽，为新建的炼油装置提供蒸汽和电力。二电站与原有的老电站共同成为炼油厂新、老区的汽、电的主要动力来源，电力不足部分由外电网供给。CFB锅炉是世界上技术较为先进的环保型锅炉，美国FW公司是世界上循环流化床锅炉技术发展较为先进的设计公司，目前世界上除美国NISCO电厂的CFB锅炉有全烧石油焦的业绩外，我公司的CFB锅炉为世界第二家，中国首家全烧石油焦的CFB锅炉。CFB锅炉的水汽系统与常规的锅炉相似，但其风烟系统比常规锅炉复杂：石油焦在炉膛中以流化态的形式被燃烧掉，未燃尽的石油焦在汽冷旋风分离器中分离下来，通过J阀和回料腿返回炉膛，形成固态物料的循环，使锅炉具有较高的燃烧效率。锅炉在燃烧石油焦的同时加入石灰石，用以脱除高硫石油焦燃烧时产生的SO2，且由于其运行温度较低，使CFB锅炉具有较低的SO2和NOX的排放量。一、二次风机提供一次风、二次风给炉膛配风，在一定的过氧量下，尽可能的使石油焦燃烧完全。在CFB锅炉性能考核期间石灰石和石油焦物性分析数据见表1和表2。表1 石灰石物性分析数据项 目组 成水份/ m% 0.60碳酸钙/ m%87.05碳酸镁/ m% 4.02惰性物质/ m%8.33表2 石油焦物性分析数据项 目石油焦炉前进料石油焦干基水份/m%8.792.20灰分/m%0.060.06挥发份/m%10.2410.98固定碳/m%80.9186.76高位热值/MJ. KG-132.9635.34元素分析碳/ m%83.6189.65氢/ m%3.453.70氧/ m%0.660.71氮/ m%0.900.97硫/ m%2.532.713 经济核算二电站于99年9月基本完成调试投入正常运行，2000年1月进行了CFB锅炉的性能考核。通过对其进行一个时段的运行成本核算，核算数据表明二电站的建成在解决高硫石油焦出路的同时也产生了良好的经济效益，核算数据见表3、表4。表3 2000年1月8月二电站CFB锅炉发汽成本核算燃料费/万元原材料费/万元动力费/万元制造费用/万元总费用/万元总产汽量/万吨产汽单耗/元.吨-14019.3870.62791.21203.48884.516155.18注：燃料费包括石油焦的费用和管式燃烧器燃油费用；制造费用中包括人工费用；2000年1月8月CFB锅炉共消耗石油焦16.05万吨，石油焦的成本按248元/吨计算。表4 2000年1月8月二电站发电成本核算耗10MPa蒸汽费/万元动力费/万元制造费用/万元总费用/万元总发电量/万度发电单耗/元.KWH-14979.82431950.57173.323705.30.30注：10MPa蒸汽的成本按55.18元/吨计算；制造费用中包括人工费用。在成本核算中石油焦的价格稍低于市场价格，当石油焦的价格按350元.吨-1计算时， 10.0MPa蒸汽发汽单耗和发电单耗分别为65元吨-1和0.35元.KWH-1，目前我公司外购电的价格为0.526元.KWH-1，若每年的发电量按3.5亿KWH计算，与外购电的价格差价这一项就可产生每年6100万元的效益。二电站同时为工艺装置提供生产用汽和返输3.5MPa蒸汽去老电站发电，2000年1月8月老电站（烧渣油和瓦斯）的3.5MPa蒸汽的发汽单耗为130.3元.吨-1，比二电站10.0MPa蒸汽的发汽单耗高65.3元.吨-1，2000年1月8月二电站累计外供蒸汽90.3万吨，因此外供汽这一项也可产生每年约8800万元的效益。另外从社会效益来看，由于大部分的高硫石油焦由CFB锅炉消化，减少了因高硫石油焦外销后作为燃料产生的二氧化硫对环境的二次污染。CFB锅炉作为环保型的锅炉，在设计的石灰石投加量下，二氧化硫脱除率性能保证值为91%，1#、2#炉实际脱除率分别为88.92%和92.49%。烟气中总氮氧化合物（NOX）性能保证值为不超过200mg.NM-3，总CO排放性能保证值为不超过150mg.NM-3，实际的性能考核情况见表5：表5 性能考核期间烟气中的污染物含量 / mg.NM-3项 目SO2NOXCO1#CFB锅炉614.5618.266.52#CFB锅炉434.712.483.1当然在正常生产期间，随着石灰石投加量的波动及石油焦中硫含量的变化，排放烟气中的污染物含量也会相应的波动，但平均的排放浓度要低于国家的有关标准。据我公司的环保部门测算，因CFB锅炉消耗高硫石油焦而减少外销量，可减少向大气排放SO2量至少为每年8000吨，因此具有非常显著的社会效益。4 CFB锅炉投用后石油焦的销售CFB锅炉大量消耗高硫石油焦后，高硫石油焦的销售压力大为减轻。我公司2000年1月8月累计加工原油700万吨，其中进口原油616.8万吨，大部分为含硫和高硫原油，延迟焦化装置累计加工原料油74万吨，产石油焦20.9万吨，其质量按产品标准分类见表6。表6 2000年1月8月焦化装置产石油焦产品质量分类表产品标准2#B3#A3#B其它石油焦总计数量/万吨16.80.50.23.420.9备注硫含量1.5%挥发份17%灰分0.5%硫含量2.0%挥发份18%灰分0.8%硫含量3.0%挥发份20%灰分1.2%硫含量3.0%或粉焦目前我公司外销的石油焦主要是满足CFB锅炉用焦后的多余部分，主要外销品种为3#A、3#B、硫含量3.0%的石油焦和粉焦及少量的2#B石油焦，2000年1月8月累计外销石油焦4.5万吨，仅占所产石油焦的21.5%。由于出厂量较少，石油焦的销售情况较好。5 存在问题尽管CFB锅炉为目前世界上技术较为先进的锅炉，在调试和日常生产过程中也出现和存在一些问题：、全烧石油焦的CFB锅炉在技术上还有一些不成熟的地方，如锅炉衬里养护难度大，而FW公司又不提供具体的养护方案，只能在试车中摸索；管式燃烧器的出力不够，难以达到锅炉衬里中温养护的温度和设计条件下的投焦温度；喷嘴漏床料加剧衬里的磨损、膨胀节易损坏等设计问题。、FW公司的现场调试人员对全烧石油焦的CFB锅炉亦缺少经验，现场指导不到位，调试期间出现的问题不能及时解决，导致调试周期较长。、锅炉的联锁和自控系统非常复杂，虽然提高了锅炉的自动化水平，但锅炉易跳车，非计划停车次数多于常规锅炉，稳定性稍差。、水力除焦后的石油焦中夹带细粉，导致破碎后的部分石油焦颗粒度偏离设计的颗粒度范围，造成飞灰中含碳量高达31.6537.55%，影响锅炉的热效率约1个百分点，飞灰也不能得到综合利用。此外，与锅炉配套的外围系统，如石灰石、石油焦的破碎和输送系统故障率较高，维护的工作量较大，在一定程度也影响了CFB锅炉的稳定、高效运行。6 讨 论当前国际市场原油价格居高不下，并屡创新高，石油焦的市场价格也随之水涨船高，但CFB锅炉在高的石油焦价格下仍有较好的经济效益，为我公司完成生产经营计划发挥了重要作用。今后当原油价格回落到合理的区间后，随着石油焦价格的下跌，二电站的发汽、发电的成本更为降低，而外购的电价基本不会变化，经济效益将会更加明显。在日常的生产管理中，应通过对引进技术的的不断消化、吸收，尽可能减少锅炉的非计划停车次数，并通过技术改造和技术创新减少飞灰的含碳量。同时通过加强对石灰石破碎系统等外围系统的设备管理，减少故障率，确保锅炉处于良好的运行状态。CFB锅炉对劣质燃料具有较好的适应性，其设计的石油焦硫含量为4.5m%，因此除粉焦安排出厂外，可优先考虑安排等级较好的石油焦出厂。在“十五”期间，我公司将计划发展成为具有2000万吨/原油加工能力的特大型石化企业，其中将新建100万/年的延迟焦化装置和2300吨/时的CFB锅炉。我公司在利用CFB锅炉消化高硫焦的同时仍在积极探索其它消化石油焦的途径，如考虑石油焦与渣油混合后进行水汽化，得到廉价的工业用氢气或H2-CO合成气，以降低合成氨、尿素的生产成本。相信根据自身的实际情况，对高硫石油焦加以合理的利用，会给企业带来新的效益增长点。7 结论CFB锅炉在消耗石油焦的同时取得了较好的经济和社会效益，是解决高硫石油焦出路的很好的途径之一。THE ONE OF THE OUTLET OF PETROLEUM COKE WITH HIGH SULFURCFB BOILERS Maoxuejun Yuanzhangyong（Zhenhai Refining & Chemical Company Ltd., Ningbo 315207）Abstract: According to self-characteristics and needs of development, ZRCC imported 2220t/h CFB boilers combust