石油焦及其循环流化床锅炉技术介绍

石油焦及其循环流化床锅炉技术介绍

　　石油焦及其循环流化床锅炉技术介绍张言公武汉石油化工厂湖北武汉430082理工大学动力系电厂热能专业现任武汉石油化工厂副总工程师。主管武汉石油化工厂动力。电气。仪。自控。信息管理了武汉石化厂，输原油晰石油焦成分技术高级工程师。已发科技论文5篇。

　　1前言循环流化床燃烧技术是种高效清洁的燃烧新技术，近10多年来，在世界主要工业发达国家和我国得到了迅速的发展据统计，至1995年底，国外已有300多台大型电站燃煤循环床锅炉投入运行，总装机容量达1 30010双国内也有300余台小型10751外燃煤循环床锅炉投用，但燃用石油焦的循环床锅炉世界上只有几台，而国内至今还没有台国产燃用石油焦的锅炉。

　　根据国外经验，循环流化床锅炉燃用石油焦在经济上和环保方面都是最佳选择循环流化床技术是种清洁煤燃烧技术，具有以下特点3燃用石油焦时加石灰石可实现床内脱硫，当，2时，脱硫效率达83以上；幻循环流化床采用低温燃烧和分级燃烧，NOx有害气体的排放可以大幅降低，达到环保要求，石油焦挥发组分低，采用循环燃烧，可提高燃烧效率和脱硫剂的利用率；循环流化床锅炉负荷调节范围大，调节性能好，对稳定蒸汽系统有好处；6石化厂采用石油焦取代重油作锅炉燃料，不仅可解决石油焦出路，而且由于石油焦与重油此，开发种适合烧石油焦的循环流化床锅炉很有必要，而且可行。

　　2石油焦的燃烧特性石油焦的燃烧特性华中理工大学煤燃烧国家重点实验室提供如下1从1中可知，石油焦中碳的含量和热值较高，此外氮和硫的含量相对于其它固体燃料来讲也较高，属准难燃燃料。

　　项目数据碳，氢，氧，氮，硫，灰分，外部水分，内部水分，可燃基挥发分，高位热值kjDkg1对石油焦可磨性进行了分析研究，石油焦常温可磨系数尤为73.6，该石油焦比较容易破碎和磨细，对石油焦进行了软化温度实验，从室温加热至540，均无变化，到达540，后石油焦开始着火燃烧，说明石油焦的着火不同于煤粉，是个突变过程对石油焦灰特性进行了分析，其灰的变形温度软化温度流动温度分别为1260，1370，145，从灰的软化温度和硅铝比来看，石油焦的结渣程度属于中等，而从硅比和酸矸比来看，该石油焦属于轻微结渣程度。

　　该石油焦接近于难以着火的燃烧燃料。石油焦燃烧特性指数5反应石油焦着火及燃尽的综合特性指标，5越大，燃烧特性越佳该石油焦的5为3.79109，比值较小，相当于贫煤或无烟煤总之，石油焦高低含碳量含氮量及热值高，灰分含量低，石油焦的挥发分少使着火延迟，即石油焦着火较困难，但旦着火较易燃烧相对于无烟煤而言石油焦较易破碎和磨细，但在加热情况下有结团存在3国外循环流化床锅炉流化床对飞灰返料技术的应用，使流化床技术向前发展了大，飞灰分离器是循环床锅炉全经济运行。循环床锅炉的空气动力特性传热特性飞灰循环效率燃烧效率出力和参数石灰石维修费用等均与分离器的性能密切相关，分离器形式和紧凑性，成为区别循环床锅炉技术流派的重要标志之。

　　国际上开发循环床技术比较成功的有美国福斯特惠勒，公司芬兰奥斯龙公司德国巴威公司等。福斯特惠勒公司采用高温汽冷旋风筒分离器和针管布风式流动密封阀返料技术奥斯龙公司采用水冷方形分离器巴威公司采用级分离器，第级为槽形分离器，布置在炉膛出口，属惯性分离器；第级分离器为多管旋风分离器，布置在尾部烟道的两级省煤器之间，两级联用可使分离效率达99.8.

　　燃用100石油焦的循环流化床锅炉运行中存在的主要问是锅炉的燃烧系统分离器送灰器料腿通道内的成团结渣。目前对其机理还不清楚，正在认识与研究中，但实践明掺烧少量的煤25左右有利于缓解此问通常在阀腿部的上部和下部引进空气喷射器用来防止阀团结渣。石油焦的结渣特性与灰的成分密切相关，特别是些金属重金属成分在灰中累积，致使灰熔点降低而引起成团结渣另问是尾部受热面的积灰严重，常采用布置吹灰器的办法减少受热面积灰还有就是分离器芯筒的高温腐蚀，特别是前面两大问常迫使锅炉停炉进行打渣除灰，影响锅炉连续运行，这两大问国外也没能够彻底解决，目前采用运行半年后计划停炉清渣除尘焦锅炉最长运行周期为193天我国镇海炼化公司引进了福斯特惠勒公司两台220烧石油焦第7台锅炉。福斯特惠勒循环床锅炉意燃烧室；2高温旋风分离器；3再热器；4初级过热器；5省煤器；6送灰器；716，外部流化床热交换器；8末级过热器；9送灰通道4国内循环流化床锅炉国内的循环床燃烧技术处于不断发展阶段，华中理工大学与武昌锅炉容器厂合作，清华大学与锅炉厂无锡锅炉厂合作，中国科学院与济南锅炉厂无锡锅炉厂合作，哈尔滨工业大学与北京锅炉厂合作，都开发了各具结构特征的循环流化床锅炉。

　　对国内几家循环流化床锅炉研究单位进行了调研，了解到几种主要的技术方案，它们的共同点为容量7办的都设计成自然循环单汽包1型布置，悬吊型式的，燃烧系统由炉膛物料分离积灰，灰的颗粒粒径分布和料柱高度对，灰冷壁结构，由流化燃烧室和悬浮燃烧室组成采用器和物料回送装置部分组成，炉膛采用膜式水大小粒子流化床叠加燃烧和炉膛内与炉膛外两级循环燃烧，锅炉燃用化8中国科学院为，15，宽筛分燃料，脱硫剂为02，粒径石灰石。粗粒子在炉膛下部密相区流化燃烧，细粒子则被气流携带至炉膛上部稀相床燃烧，形成大粒子和小粒子床叠加燃烧，物料循环燃烧室内存在环核流动结构，即在床中心区气流携带粒子向上运动而在床周粒子向下运动，构成炉内物料循环，并且都采用水冷布风板和床下点火方式。

　　针对磨损问，采用了严密的防磨措施所不同的是物料分离器的结构形式和布置部位不同。

　　武汉石化厂正在建设中的75外锅炉选用了上海发电设备成套所开发的循环床炉高效涡旋分离器，它布置在水平烟道与尾部烟道连接的转向室，沿炉宽方向共分若干组，同水冷壁连接成独立的水冷壁这种分离器由陶瓷涡旋分离单元组成，分离器元件用耐磨高强度陶瓷制成，抗磨性非常好。筒体直径300支撑在尾部钢构架上，具有分离系数高扬尘率低阻力适中约为20003的特点，冷态分离效率可达到如50小于1少而且结构简单易于布置。返料系统采用了流化密封送灰器，具有很好的自调节性能，运行稳定安装在返料器上方的立管分直立管和斜立管两段，立管的倾角为75，可防止循环物料的堆积，保证落料顺畅，避免循环物料的停滞结渣安装在返料器底部的落灰管，可调节循环物料量，并通过它来调节炉膛燃烧温度，保证它在870，左右的最佳温度工况下运行。

　　循环流化床的防磨很关键，在设计时采取了十分严密的防磨措施密相燃烧室周焊有密销钉并敷设耐高温耐磨混凝土，风帽用耐热铸钢制造，对流管束管子上焊接鳞片，它不但能增强传热，还能分离大颗粒和防止磨损。对过热器的防磨主要在设计上选用较大的横向节距，降低烟气流速至4.0，8，并采取成型氮化硅对高低温过热器进行遮挡对炉内加石灰石脱硫技术的运用，上海成套所是这样考虑的在石油焦的给料口下部，均匀布置个石灰石给料口，并配有喷播风，加强石灰石与床料的掺混，有利于石灰石的反应对石灰石的反应性能和孔隙度进行测试，筛选活性好的石灰石作为脱硫剂，对石灰石的颗粒有比较严格的要由于采用高效涡旋分离器，可收集更细颗粒浓度，对脱硫很有好处此外，设计中采用了较高可保证在6不大于2时，脱硫效率大于85.

　　上海发电设备所循环床锅炉意2以上介绍的都是理论上的考虑，因为毕竟到目前为止，国内还没有台100燃用石油焦锅炉的运行业绩根据国产循环流化床锅炉燃煤运行检修记录，对停炉次数和原因进行统计分析中可看到，由于燃料制备系统造成的停炉次数占总停炉次数的30左右，个别甚至达50；另外国内没有小风量高压头的配套风机，很多电厂采用排粉风机替代，运行效率不高，噪声大，耗电多；还由于循环流化床锅炉的原始烟尘排放浓度高于链条炉，因此烟气除尘要采用效率高的除尘器所以在开发锅炉的同时，其配套的辅机开发也很迫切。

　　5结论通过实验研究，国内各方面对循环流化床燃用石油焦的认识在不断深入，但与国际先进水平相比，由于基础研究工作不够，设备配套能力差，因此开发燃用石油焦国产循环流化床锅炉的任务很艰巨。需要从冷热态试验入手，在掌握基础数据的基础上开展设计制造工作，并从工程设计辅机配套控制方案优化安装调试等各个环节上集中技术力量开展细致深入的攻关工作，开发出优质高效低污染的燃用石油焦的循环流化床锅炉，这是很有意义的工作