石油焦及其循環(huán)流化床鍋爐技術介紹

石油焦及其循環(huán)流化床鍋爐技術介紹張言公武漢石油化工廠湖北武漢430082理工大學動力系電廠熱能專業(yè)現任武漢石油化工廠副總工程師。主管武漢石油化工廠動力。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高級工程師。已發(fā)科技論文5篇。

　　1前言循環(huán)流化床燃燒技術是種高效清潔的燃燒新技術，近10多年來，在世界主要工業(yè)發(fā)達國家和我國得到了迅速的發(fā)展據統(tǒng)計，至1995年底，國外已有300多臺大型電站燃煤循環(huán)床鍋爐投入運行，總裝機容量達1 30010雙國內也有300余臺小型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，而國內至今還沒有臺國產燃用石油焦的鍋爐。

　　根據國外經驗，循環(huán)流化床鍋爐燃用石油焦在經濟上和環(huán)保方面都是最佳選擇循環(huán)流化床技術是種清潔煤燃燒技術，具有以下特點3燃用石油焦時加石灰石可實現床內脫硫，當，2時，脫硫效率達83以上；幻循環(huán)流化床采用低溫燃燒和分級燃燒，NOx有害氣體的排放可以大幅降低，達到環(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)流化床鍋爐負荷調節(jié)范圍大，調節(jié)性能好，對穩(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煤燃燒國家重點實驗室提供如下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于其它固體燃料來講也較高，屬準難燃燃料。

　　項目數據碳，氫，氧，氮，硫，灰分，外部水分，內部水分，可燃基揮發(fā)分，高位熱值kjDkg1對石油焦可磨性進行了分析研究，石油焦常溫可磨系數尤為73.6，該石油焦比較容易破碎和磨細，對石油焦進行了軟化溫度實驗，從室溫加熱至540，均無變化，到達540，后石油焦開始著火燃燒，說明石油焦的著火不同于煤粉，是個突變過程對石油焦灰特性進行了分析，其灰的變形溫度軟化溫度流動溫度分別為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5反應石油焦著火及燃盡的綜合特性指標，5越大，燃燒特性越佳該石油焦的5為3.79109，比值較小，相當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于無煙煤而言石油焦較易破碎和磨細，但在加熱情況下有結團存在3國外循環(huán)流化床鍋爐流化床對飛灰返料技術的應用，使流化床技術向前發(fā)展了大，飛灰分離器是循環(huán)床鍋爐全經濟運行。循環(huán)床鍋爐的空氣動力特性傳熱特性飛灰循環(huán)效率燃燒效率出力和參數石灰石維修費用等均與分離器的性能密切相關，分離器形式和緊湊性，成為區(qū)別循環(huán)床鍋爐技術流派的重要標志之。

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

　　燃用100石油焦的循環(huán)流化床鍋爐運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的成團結渣。目前對其機理還不清楚，正在認識與研究中，但實踐明摻燒少量的煤25左右有利于緩解此問通常在閥腿部的上部和下部引進空氣噴射器用來防止閥團結渣。石油焦的結渣特性與灰的成分密切相關，特別是些金屬重金屬成分在灰中累積，致使灰熔點降低而引起成團結渣另問是尾部受熱面的積灰嚴重，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行打渣除灰，影響鍋爐連續(xù)運行，這兩大問國外也沒能夠徹底解決，目前采用運行半年后計劃停爐清渣除塵焦鍋爐最長運行周期為193天我國鎮(zhèn)海煉化公司引進了福斯特惠勒公司兩臺220燒石油焦第7臺鍋爐。福斯特惠勒循環(huán)床鍋爐意燃燒室；2高溫旋風分離器；3再熱器；4初級過熱器；5省煤器；6送灰器；716，外部流化床熱交換器；8末級過熱器；9送灰通道4國內循環(huán)流化床鍋爐國內的循環(huán)床燃燒技術處于不斷發(fā)展階段，華中理工大學與武昌鍋爐容器廠合作，清華大學與鍋爐廠無錫鍋爐廠合作，中國科學院與濟南鍋爐廠無錫鍋爐廠合作，哈爾濱工業(yè)大學與北京鍋爐廠合作，都開發(fā)了各具結構特征的循環(huán)流化床鍋爐。

　　對國內幾家循環(huán)流化床鍋爐研究單位進行了調研，了解到幾種主要的技術方案，它們的共同點為容量7辦的都設計成自然循環(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，灰冷壁結構，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與爐膛外兩級循環(huán)燃燒，鍋爐燃用化8中國科學院為，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)燃燒室內存在環(huán)核流動結構，即在床中心區(qū)氣流攜帶粒子向上運動而在床周粒子向下運動，構成爐內物料循環(huán)，并且都采用水冷布風板和床下點火方式。

　　針對磨損問，采用了嚴密的防磨措施所不同的是物料分離器的結構形式和布置部位不同。

　　武漢石化廠正在建設中的75外鍋爐選用了上海發(fā)電設備成套所開發(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向室，沿爐寬方向共分若干組，同水冷壁連接成獨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度陶瓷制成，抗磨性非常好。筒體直徑300支撐在尾部鋼構架上，具有分離系數高揚塵率低阻力適中約為20003的特點，冷態(tài)分離效率可達到如50小于1少而且結構簡單易于布置。返料系統(tǒng)采用了流化密封送灰器，具有很好的自調節(jié)性能，運行穩(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)物料的停滯結渣安裝在返料器底部的落灰管，可調節(jié)循環(huán)物料量，并通過它來調節(jié)爐膛燃燒溫度，保證它在870，左右的最佳溫度工況下運行。

　　循環(huán)流化床的防磨很關鍵，在設計時采取了十分嚴密的防磨措施密相燃燒室周焊有密銷釘并敷設耐高溫耐磨混凝土，風帽用耐熱鑄鋼制造，對流管束管子上焊接鱗片，它不但能增強傳熱，還能分離大顆粒和防止磨損。對過熱器的防磨主要在設計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高低溫過熱器進行遮擋對爐內加石灰石脫硫技術的運用，上海成套所是這樣考慮的在石油焦的給料口下部，均勻布置個石灰石給料口，并配有噴播風，加強石灰石與床料的摻混，有利于石灰石的反應對石灰石的反應性能和孔隙度進行測試，篩選活性好的石灰石作為脫硫劑，對石灰石的顆粒有比較嚴格的要由于采用高效渦旋分離器，可收集更細顆粒濃度，對脫硫很有好處此外，設計中采用了較高可保證在6不大于2時，脫硫效率大于85.

　　上海發(fā)電設備所循環(huán)床鍋爐意2以上介紹的都是理論上的考慮，因為畢竟到目前為止，國內還沒有臺100燃用石油焦鍋爐的運行業(yè)績根據國產循環(huán)流化床鍋爐燃煤運行檢修記錄，對停爐次數和原因進行統(tǒng)計分析中可看到，由于燃料制備系統(tǒng)造成的停爐次數占總停爐次數的30左右，個別甚至達50；另外國內沒有小風量高壓頭的配套風機，很多電廠采用排粉風機替代，運行效率不高，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，其配套的輔機開發(fā)也很迫切。

　　5結論通過實驗研究，國內各方面對循環(huán)流化床燃用石油焦的認識在不斷深入，但與國際先進水平相比，由于基礎研究工作不夠，設備配套能力差，因此開發(fā)燃用石油焦國產循環(huán)流化床鍋爐的任務很艱巨。需要從冷熱態(tài)試驗入手，在掌握基礎數據的基礎上開展設計制造工作，并從工程設計輔機配套控制方案優(yōu)化安裝調試等各個環(huán)節(jié)上集中技術力量開展細致深入的攻關工作，開發(fā)出優(yōu)質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