石油焦及其循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)介紹

　　石油焦及其循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)介紹張言公武漢石油化工廠湖北武漢430082理工大學(xué)動(dòng)力系電廠熱能專業(yè)現(xiàn)任武漢石油化工廠副總工程師。主管武漢石油化工廠動(dòng)力。電氣。儀。自控。信息管理了武漢石化廠，輸原油晰石油焦成分技術(shù)高級(jí)工程師。已發(fā)科技論文5篇。

　　1前言循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是種高效清潔的燃燒新技術(shù)，近10多年來，在世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)得到了迅速的發(fā)展據(jù)統(tǒng)計(jì)，至1995年底，國(guó)外已有300多臺(tái)大型電站燃煤循環(huán)床鍋爐投入運(yùn)行，總裝機(jī)容量達(dá)1 30010雙國(guó)內(nèi)也有300余臺(tái)小型10751外燃煤循環(huán)床鍋爐投用，但燃用石油焦的循環(huán)床鍋爐世界上只有幾臺(tái)，而國(guó)內(nèi)至今還沒有臺(tái)國(guó)產(chǎn)燃用石油焦的鍋爐。

　　根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，循環(huán)流化床鍋爐燃用石油焦在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)保方面都是最佳選擇循環(huán)流化床技術(shù)是種清潔煤燃燒技術(shù)，具有以下特點(diǎn)3燃用石油焦時(shí)加石灰石可實(shí)現(xiàn)床內(nèi)脫硫，當(dāng)，2時(shí)，脫硫效率達(dá)83以上；幻循環(huán)流化床采用低溫燃燒和分級(jí)燃燒，NOx有害氣體的排放可以大幅降低，達(dá)到環(huán)保要求，石油焦揮發(fā)組分低，采用循環(huán)燃燒，可提高燃燒效率和脫硫劑的利用率；循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)性能好，對(duì)穩(wěn)定蒸汽系統(tǒng)有好處；6石化廠采用石油焦取代重油作鍋爐燃料，不僅可解決石油焦出路，而且由于石油焦與重油此，開發(fā)種適合燒石油焦的循環(huán)流化床鍋爐很有必要，而且可行。

　　2石油焦的燃燒特性石油焦的燃燒特性華中理工大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供如下1從1中可知，石油焦中碳的含量和熱值較高，此外氮和硫的含量相對(duì)于其它固體燃料來講也較高，屬準(zhǔn)難燃燃料。

　　項(xiàng)目數(shù)據(jù)碳，氫，氧，氮，硫，灰分，外部水分，內(nèi)部水分，可燃基揮發(fā)分，高位熱值kjDkg1對(duì)石油焦可磨性進(jìn)行了分析研究，石油焦常溫可磨系數(shù)尤為73.6，該石油焦比較容易破碎和磨細(xì)，對(duì)石油焦進(jìn)行了軟化溫度實(shí)驗(yàn)，從室溫加熱至540，均無變化，到達(dá)540，后石油焦開始著火燃燒，說明石油焦的著火不同于煤粉，是個(gè)突變過程對(duì)石油焦灰特性進(jìn)行了分析，其灰的變形溫度軟化溫度流動(dòng)溫度分別為1260，1370，145，從灰的軟化溫度和硅鋁比來看，石油焦的結(jié)渣程度屬于中等，而從硅比和酸矸比來看，該石油焦屬于輕微結(jié)渣程度。

　　該石油焦接近于難以著火的燃燒燃料。石油焦燃燒特性指數(shù)5反應(yīng)石油焦著火及燃盡的綜合特性指標(biāo)，5越大，燃燒特性越佳該石油焦的5為3.79109，比值較小，相當(dāng)于貧煤或無煙煤總之，石油焦高低含碳量含氮量及熱值高，灰分含量低，石油焦的揮發(fā)分少使著火延遲，即石油焦著火較困難，但旦著火較易燃燒相對(duì)于無煙煤而言石油焦較易破碎和磨細(xì)，但在加熱情況下有結(jié)團(tuán)存在3國(guó)外循環(huán)流化床鍋爐流化床對(duì)飛灰返料技術(shù)的應(yīng)用，使流化床技術(shù)向前發(fā)展了大，飛灰分離器是循環(huán)床鍋爐全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。循環(huán)床鍋爐的空氣動(dòng)力特性傳熱特性飛灰循環(huán)效率燃燒效率出力和參數(shù)石灰石維修費(fèi)用等均與分離器的性能密切相關(guān)，分離器形式和緊湊性，成為區(qū)別循環(huán)床鍋爐技術(shù)流派的重要標(biāo)志之。

　　國(guó)際上開發(fā)循環(huán)床技術(shù)比較成功的有美國(guó)福斯特惠勒，公司芬蘭奧斯龍公司德國(guó)巴威公司等。福斯特惠勒公司采用高溫汽冷旋風(fēng)筒分離器和針管布風(fēng)式流動(dòng)密封閥返料技術(shù)奧斯龍公司采用水冷方形分離器巴威公司采用級(jí)分離器，第級(jí)為槽形分離器，布置在爐膛出口，屬慣性分離器；第級(jí)分離器為多管旋風(fēng)分離器，布置在尾部煙道的兩級(jí)省煤器之間，兩級(jí)聯(lián)用可使分離效率達(dá)99.8.

　　燃用100石油焦的循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中存在的主要問是鍋爐的燃燒系統(tǒng)分離器送灰器料腿通道內(nèi)的成團(tuán)結(jié)渣。目前對(duì)其機(jī)理還不清楚，正在認(rèn)識(shí)與研究中，但實(shí)踐明摻燒少量的煤25左右有利于緩解此問通常在閥腿部的上部和下部引進(jìn)空氣噴射器用來防止閥團(tuán)結(jié)渣。石油焦的結(jié)渣特性與灰的成分密切相關(guān)，特別是些金屬重金屬成分在灰中累積，致使灰熔點(diǎn)降低而引起成團(tuán)結(jié)渣另問是尾部受熱面的積灰嚴(yán)重，常采用布置吹灰器的辦法減少受熱面積灰還有就是分離器芯筒的高溫腐蝕，特別是前面兩大問常迫使鍋爐停爐進(jìn)行打渣除灰，影響鍋爐連續(xù)運(yùn)行，這兩大問國(guó)外也沒能夠徹底解決，目前采用運(yùn)行半年后計(jì)劃停爐清渣除塵焦鍋爐最長(zhǎng)運(yùn)行周期為193天我國(guó)鎮(zhèn)海煉化公司引進(jìn)了福斯特惠勒公司兩臺(tái)220燒石油焦第7臺(tái)鍋爐。福斯特惠勒循環(huán)床鍋爐意燃燒室；2高溫旋風(fēng)分離器；3再熱器；4初級(jí)過熱器；5省煤器；6送灰器；716，外部流化床熱交換器；8末級(jí)過熱器；9送灰通道4國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐國(guó)內(nèi)的循環(huán)床燃燒技術(shù)處于不斷發(fā)展階段，華中理工大學(xué)與武昌鍋爐容器廠合作，清華大學(xué)與鍋爐廠無錫鍋爐廠合作，中國(guó)科學(xué)院與濟(jì)南鍋爐廠無錫鍋爐廠合作，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與北京鍋爐廠合作，都開發(fā)了各具結(jié)構(gòu)特征的循環(huán)流化床鍋爐。

　　對(duì)國(guó)內(nèi)幾家循環(huán)流化床鍋爐研究單位進(jìn)行了調(diào)研，了解到幾種主要的技術(shù)方案，它們的共同點(diǎn)為容量7辦的都設(shè)計(jì)成自然循環(huán)單汽包1型布置，懸吊型式的，燃燒系統(tǒng)由爐膛物料分離積灰，灰的顆粒粒徑分布和料柱高度對(duì)，灰冷壁結(jié)構(gòu)，由流化燃燒室和懸浮燃燒室組成采用器和物料回送裝置部分組成，爐膛采用膜式水大小粒子流化床疊加燃燒和爐膛內(nèi)與爐膛外兩級(jí)循環(huán)燃燒，鍋爐燃用化8中國(guó)科學(xué)院為，15，寬篩分燃料，脫硫劑為02，粒徑石灰石。粗粒子在爐膛下部密相區(qū)流化燃燒，細(xì)粒子則被氣流攜帶至爐膛上部稀相床燃燒，形成大粒子和小粒子床疊加燃燒，物料循環(huán)燃燒室內(nèi)存在環(huán)核流動(dòng)結(jié)構(gòu)，即在床中心區(qū)氣流攜帶粒子向上運(yùn)動(dòng)而在床周粒子向下運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成爐內(nèi)物料循環(huán)，并且都采用水冷布風(fēng)板和床下點(diǎn)火方式。

　　針對(duì)磨損問，采用了嚴(yán)密的防磨措施所不同的是物料分離器的結(jié)構(gòu)形式和布置部位不同。

　　武漢石化廠正在建設(shè)中的75外鍋爐選用了上海發(fā)電設(shè)備成套所開發(fā)的循環(huán)床爐高效渦旋分離器，它布置在水平煙道與尾部煙道連接的轉(zhuǎn)向室，沿爐寬方向共分若干組，同水冷壁連接成獨(dú)立的水冷壁這種分離器由陶瓷渦旋分離單元組成，分離器元件用耐磨高強(qiáng)度陶瓷制成，抗磨性非常好。筒體直徑300支撐在尾部鋼構(gòu)架上，具有分離系數(shù)高揚(yáng)塵率低阻力適中約為20003的特點(diǎn)，冷態(tài)分離效率可達(dá)到如50小于1少而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于布置。返料系統(tǒng)采用了流化密封送灰器，具有很好的自調(diào)節(jié)性能，運(yùn)行穩(wěn)定安裝在返料器上方的立管分直立管和斜立管兩段，立管的傾角為75，可防止循環(huán)物料的堆積，保證落料順暢，避免循環(huán)物料的停滯結(jié)渣安裝在返料器底部的落灰管，可調(diào)節(jié)循環(huán)物料量，并通過它來調(diào)節(jié)爐膛燃燒溫度，保證它在870，左右的最佳溫度工況下運(yùn)行。

　　循環(huán)流化床的防磨很關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)時(shí)采取了十分嚴(yán)密的防磨措施密相燃燒室周焊有密銷釘并敷設(shè)耐高溫耐磨混凝土，風(fēng)帽用耐熱鑄鋼制造，對(duì)流管束管子上焊接鱗片，它不但能增強(qiáng)傳熱，還能分離大顆粒和防止磨損。對(duì)過熱器的防磨主要在設(shè)計(jì)上選用較大的橫向節(jié)距，降低煙氣流速至4.0，8，并采取成型氮化硅對(duì)高低溫過熱器進(jìn)行遮擋對(duì)爐內(nèi)加石灰石脫硫技術(shù)的運(yùn)用，上海成套所是這樣考慮的在石油焦的給料口下部，均勻布置個(gè)石灰石給料口，并配有噴播風(fēng)，加強(qiáng)石灰石與床料的摻混，有利于石灰石的反應(yīng)對(duì)石灰石的反應(yīng)性能和孔隙度進(jìn)行測(cè)試，篩選活性好的石灰石作為脫硫劑，對(duì)石灰石的顆粒有比較嚴(yán)格的要由于采用高效渦旋分離器，可收集更細(xì)顆粒濃度，對(duì)脫硫很有好處此外，設(shè)計(jì)中采用了較高可保證在6不大于2時(shí)，脫硫效率大于85.

　　上海發(fā)電設(shè)備所循環(huán)床鍋爐意2以上介紹的都是理論上的考慮，因?yàn)楫吘沟侥壳盀橹梗瑖?guó)內(nèi)還沒有臺(tái)100燃用石油焦鍋爐的運(yùn)行業(yè)績(jī)根據(jù)國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐燃煤運(yùn)行檢修記錄，對(duì)停爐次數(shù)和原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析中可看到，由于燃料制備系統(tǒng)造成的停爐次數(shù)占總停爐次數(shù)的30左右，個(gè)別甚至達(dá)50；另外國(guó)內(nèi)沒有小風(fēng)量高壓頭的配套風(fēng)機(jī)，很多電廠采用排粉風(fēng)機(jī)替代，運(yùn)行效率不高，噪聲大，耗電多；還由于循環(huán)流化床鍋爐的原始煙塵排放濃度高于鏈條爐，因此煙氣除塵要采用效率高的除塵器所以在開發(fā)鍋爐的同時(shí)，其配套的輔機(jī)開發(fā)也很迫切。

　　5結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)研究，國(guó)內(nèi)各方面對(duì)循環(huán)流化床燃用石油焦的認(rèn)識(shí)在不斷深入，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，由于基礎(chǔ)研究工作不夠，設(shè)備配套能力差，因此開發(fā)燃用石油焦國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的任務(wù)很艱巨。需要從冷熱態(tài)試驗(yàn)入手，在掌握基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)制造工作，并從工程設(shè)計(jì)輔機(jī)配套控制方案優(yōu)化安裝調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)上集中技術(shù)力量開展細(xì)致深入的攻關(guān)工作，開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效低污染的燃用石油焦的循環(huán)流化床鍋爐，這是很有意義的工作