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150t/h水煤浆锅炉优化操作运行
发布时间：2013-08-29 14:18 来源：未知
大庆石化公司炼油厂燃油锅炉改造为150 t/h水煤浆锅炉于2004年投入运行。多年的工业应用表明，水煤浆的经济价值和环保价值较高。经济效益：比燃油节省，尤其在煤油厂，不仅博得了油浆的差价，还可提高重油深加工的效益。环保效益：有害气体SO2、N0X灰尘的排放控制优于普通锅炉。
从地域比较，能源短缺的南方地区比北方地区更适宜使用水煤浆锅炉，从北方把精煤运到南方，就地制浆，比运输原煤可大大节省运力和运输成本。此外，水煤浆锅炉的推广还和地方政府的环保政策有关。烧油、气虽然洁净，但成本太高，很多小企业负担过重。有些城市不允许烧原煤，水煤浆作为一种性价比中等的代用燃料允许燃用，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
1、燃料的性质
目前国内生产水煤浆的企业有2类。一类是焦化厂、化验厂生产供德士古造气炉用的水煤浆。另一类是专供锅炉、炉窑作为燃料用的专业制浆厂，对制浆品质有较严格的要求，国家水煤浆中心已制订了水煤浆质量的国家标准。水煤浆都用洗精煤为原料，所以它的低位热值一般都能达到18810 kj/kg，但洗精煤的挥发份只有24%~25%，在设计锅炉燃烧设备时应予充分注意。
由于煤质的差异，不同煤种制成的浆其易烧程不同，需要配置不同的燃烧设备，每种燃烧设备燃用不同来源的浆则会得到不同的燃烧效果。
2、水煤浆的雾化
水煤浆既然作为1种代油燃料，能像油一样流动当然也能像油一样采用喷雾的方式在炉膛空间雾化成浆滴，浆滴水份蒸发后，其挥发份析出，燃烧过程几乎和普通煤粉炉燃烧过程一样。
(1)雾化方法
和燃油雾化类似，水煤浆喷化方式既有机械方式、汽力—气力机械方式以及汽力—气力方式。
重油可以通过加热来降低粘度，再通过机械方式将油甩成薄膜，薄膜和空气强烈磨擦斯裂成细油滴；而水煤浆粘度比重油高得多，不可能像重油一样加热到150℃这样高，因为温度达到80~115℃后添加剂会变质，失去了流动性，粘度不降反增。所以单纯用机械方法要消耗更高的能量，且机件内部煤浆通道磨损加速，还会引起通道堵塞等问题。
显然，水煤浆雾化的难度比重油大，所以采用多级混合式蒸汽机械化喷咀。第1级雾化是用2层蒸汽流冲击煤浆流。此时煤浆表面的水份遇到过热蒸汽后立即汽化形成煤颗粒团和蒸汽的混合物；第2级雾化是混合物的旋涡室及喷头内强烈扰动并多次冲击壁面使混合进一步均匀和细化颗粒团；第3级雾化作用在于混合物在压差的作用下高速喷出蒸汽。体积快速膨胀同时与护膛气体强烈磨擦的共同作用把煤颗粒分散及粉碎，最终得到的煤粒团尺寸约为80—100um。应当指出：汽、浆在喷枪内混合时间极短，所以会有部分浆液未被烘干。
(2)影响雾化质量的因素
①汽—气耗率。性能良好的Y型重油喷咀汽耗率一般为3%一5%．水煤浆喷咀则要达到15%—20%，
②粘度及浓度提高需增大气耗率。
③蒸汽一空气压力适当提高有利于雾化质量的提高。
④蒸汽管和浆管为套管结构时，蒸汽温度过高易出现浆管因煤浆烤干而结块形成堵塞。
⑤在不堵塞的前提下，较小的喷射孔径对雾化有利。
⑥采用空气雾化时，提高浆温至80℃以下可改善粘度。实用中只加热到40℃左右。
3、水煤浆的燃烧
水煤浆喷入炉内后经干燥、挥发份析出并燃烧、最后焦碳燃完的过程。在利用过热蒸汽作为雾化介质的情况下，水煤浆大部分颗粒团表面水份已在喷咀内被过热蒸汽加热汽化，尚有颗粒团内部的少量水份需要进入炉内干燥汽化，因此及时送入一次风将水蒸汽吹走或稀释，以利挥发份的析出着火。由于颗粒团周围有水蒸汽进一步吸热推迟了挥发份的析出，所以着火点必然是迟后的，一般延迟0.3-0.5m。大量的水蒸汽存在也使火焰温度比煤粉炉低IOO—200 ℃。然而水份的存在也可能带来2种有利的作用：(1)结团在强热的作用下内部水份汽化使用炸裂或形成容易燃烧的多孔性结构；(2)焦气化反应，形成co、CHz、H2等中间产物，加速焦碳燃烧，这多少弥补了水份的不利因素。实践证明设计合理的水煤浆锅炉其燃烬率，锅炉效率和煤粉炉不相上下。大庆石化公司炼油厂水煤浆锅炉的燃烬率高于99%。
4、150t/h水煤浆锅炉设计特性
(1)采用较宽松的炉膛燃烧空间，窖热负荷取得较低(505 MJ/m3·h)，煤颗粒在炉膛内的停留时间为3.23s。
(2)炉膛断面取得较大(9.32 Ml/m3·h)，以减轻燃烧器区域的结渣。大庆石化公司炼油厂的灰渣流动温度仅为1302℃，属易结渣煤。
(3)采用四角切向燃烧方式。四角布置直流燃烧器，其射流在炉中央形成1个旋转的火球（从电视画面上即可看到），火炬按螺旋线上升所以行程长。每个角的浆雾炬一方面靠自身卷吸热烟气加热，另一方面4支火炬互为加热点火。
(4)根据燃料互补型配风特点，瓦斯喷咀和煤浆喷咀间隔布置，方便运行中燃料的切换。瓦斯喷咀按发光火焰设计，以便于使用权炉膛出品温度和烧浆时接近，使喷水减温器工作比较平稳。
(5)采用自制冷凝水减温，调温能力强。
(6)热风温度350℃，高温风可加热汽化和挥发份析出、着火。
(7)由于煤灰流动温度极低(1320℃)，所以只布置了有限的保温卫燃带以帮助着火。
5、优化操作运行
(1)锅炉安装过程中，运行操作人员应熟悉设备图纸资料，以便掌握设备的结构状态，一旦安装完毕，保温包覆后，锅炉内部的结构有时无法辨别。例如：风门实际开度和外部操作连杆之间的关系，安装时未标识清楚，造成开关混乱，烧坏瓦斯风道。火检引出布置不当，和汽浆管线不相容，造成火检失灵。
(2)锅炉启动前应做冷态动力场试验，测定实际的四角分配偏差，四角风量大小应调平，为日后热态运行调整提供依据。F、T2台电视屏显示差别大，显然炉内流场有别，原因是安装先天误差带是后天结渣引起的，需要分析的依据。四角切向燃烧是组合燃烧，炉内燃烧稳定性、火焰充满度、火炬不扫炉墙、不结渣、燃烬度均和四角均等配风及单角配风的合理性有关。
(3)浆清洗、水雾化管道及附件冷态下应冲洗干净，不允许残留固体颗粒，阀门附件应检查是否切换正常。
(4)浆、汽、水各层管线接头层次分明，色标正确，以免接错管线。
(5)煤浆枪伸出喷口的距离以减轻喷咀附近结渣为准，并必须固定，切忌缩入套管中。
(6)瓦斯和浆混烧工况应避免瓦斯和浆抢风。
(7)-次风量18%—20%。既可推迟着火点，减轻喷口结渣，又可使350℃的热风把浆团周围的水蒸汽吹扫和稀释，加速挥发份析cH{燃烧。
(8)完善FSSS系统，防止意外事故发生。
(9)浆压和汽压采用差压控制，确保浆压流量稳定、配比合理。
(10)规范投，停枪操作程序，避免堵枪，避免汽压压制喷浆管，避免喷头急冷急热。
(11)定时检验喷头磨损情况，并及时更换零件。
6、结束语
我国作为主要的动力燃料之一的石油、天然气非常短缺，已是世界上第二大进口国。因此煤炭仍是我国的主要动力用煤。以煤代油是既定国策，大庆石化公司燃油锅炉改造为150t/h水煤浆锅炉后，已平稳安全运行了6a，实现经济效益和环保效益的双赢，值得在同类炼油企业中推广应用，三门峡富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还销售木屑颗粒机等生物质燃料成型机械设备，木屑颗粒机专业压制生物质颗粒燃料，生物质颗粒燃料主要供生物质锅炉燃烧使用。
