150t／h水煤浆锅炉设计和运行经验.doc

150t／ h水 煤 浆 锅 炉 设 计 和 运 行 经 验 杭 州 锅 炉 集 团 有 限 公 司 杨 再 成 1前 言 大 庆 石 化 公 司 炼 油 厂 动 力 站 2×150t／ h 水 煤 浆 锅 炉 于 203年 元 月 下 旬 订 货 ， 204 年 元 月 完 成 试 运 行 ， 至 204年 2月 24日 大 庆 市 质 量 技 术 监 督 局 完 成 整 体 验 收 ， 历 时 13个 月 设 计 制 造 、 安 装 建 设 、 运 行 生 产 三 个 环 节 完 成 了 一 次 成 功 的 合 作 水 煤 浆 锅 炉 在 黑 龙 江 省 还 是 第 一 只 螃 蟹 ， 大 庆 人 吃 下 去 了 ， 大 庆 建 筑 安 装 公 司 第 一 次 安 装 这 么 大 的 电 站 锅 炉 也 完 成 了 通 过 本 项 目 的 成 功 实 施 ， 参 与 建 设 的 各 方 为 推 进 我 国 洁 净 煤 燃 烧 技 术 的 发 展 尽 了 力 ， 也 积 累 了 经 验 应 当 指 出 ， 在 我 国 作 为 主 要 的 动 力 燃 料 之 一 的 石 油 、 天 然 气 非 常 短 缺 是 众 所 周 知 的 现 实 ， 到 目 前 为 止 已 是 世 界 上 第 二 大 进 口 国 ， 找 油 源 也 难 ， 因 此 煤 炭 仍 是 我 国 的 主 要 动 力 用 煤 。

以 煤 代 油 是 既 定 国 策 ， 从 上 世 纪 80年 代 开 始 ， 国 务 院 计 委 有 一 个 节 油 办 专 门 负 责 这 项 工 作 ， 水 煤 浆 技 术 的 研 究 利 用 就 是 从 那 个 时 候 开 始 的 水 煤 浆 在 大 型 电 站 锅 炉 上 应 用 成 功 始 于 白 洋 河 电 厂 ， 该 厂 历 经 8 年 才 于 198年 将 20t／ h锅 炉 成 功 实 现 了 油 改 浆 ， 之 后 数 年 水 煤 浆 锅 炉 的 发 展 有 了 一 定 的 势 头 ， 大 型 油 炉 改 浆 集 中 在 广 东 ， 小 型 煤 炉 改 浆 集 中 在 山 东 ， 北 京 燕 化 20t／ h锅 炉 及 本 项 目 才 是 真 正 按 水 煤 浆 设 计 制 造 的 较 有 代 表 性 的 电 站 水 煤 浆 锅 炉 经 过 多 年 的 工 业 应 用 ， 对 水 煤 浆 的 经 济 价 值 和 环 保 价 值 已 逐 渐 明 确 从 经 济 效 益 方 面 看 ： 比 燃 油 节 省 ， 尤 其 是 炼 油 厂 ， 不 仅 得 到 了 油 浆 的 差 价 ， 还 可 得 到 重 油 深 加 工 的 效 益 。

从 环 保 方 面 看 ： 有 害 气 体 s02、 NO 灰 尘 的 排 放 控 制 优 于 普 通 煤 粉 炉 从 地 域 比 较 ， 能 源 短 缺 的 南 方 地 区 比 北 方 地 区 合 适 ，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 适 用 性 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 可 允许 燃 用 ， 如 山 东 青 岛 市 、 北 京 市 郊 2水 煤 浆 的 基 本 性 质 目 前 国 内 生 产 水 煤 浆 的 企 业 有 二 类 ： 一 类 是 焦 化 厂 (例 如 上 海 焦 化 厂 )、 化 肥 厂 (如 鲁 南 化 肥 厂 )， 供 德 士 古 造 气 炉 用 的 水 煤 浆 德 士 古 炉 造 气 需 要 煤 和 水 蒸 气 二 种 原料 ， 所 以 德 士 古 选 用 水 煤 浆 这 种 给 料 方 式 ， 这 种 造 气 炉 采 用 纯 氧 燃 烧 ， 所 以 水 煤 浆 浓度 、 粒 度 不 必 刻 意 追 求 ， 浓 度 约 为 60％ ， 粒 度 最 大 可 达 150tma。

此 外 ， 制 浆 车 间 和 德 士 古 炉 在 同 一 个 厂 区 ， 所 以 不 要 求 贮 存 需 要的 高 稳 定 性 和 运 输 需 要 的 低 粒 度 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 ， 其 中 对 中 浓 度 水 煤 浆 主 要 有 ： (1)为 便 于 燃 烧 ， 水 煤 浆 浓 度 《 65％ 一 70％ ， 煤 挥 发 分 偏 低 时 应 取 高 值 (2)为 便 于 泵 送 和 雾 化 ， 粘 度 要 低 ， 标 准 规 定 在 剪 切 率 10S一 时 ， 表 观 粘 度 ≯ 120Pa·S 长 距 离 运 输 为 降 低 流 动 阻 力 ， 粘 (1)汽 ／ 气 耗 率 性 能 良 好 的 Y形 重 油 喷 嘴 汽 耗 率 一 般 为 3％ 5％ ， 水 煤 浆 喷 嘴 则 要 达 到 15％ ～ 20％ (2)粘 度 及 浓 度 提 高 需 增 大 气 耗 率 (3)蒸 汽 ／ 空 气 压 力 适 当 提 高 有 利 于 雾 化 质 量 的 提 高 。

应 特 别 注 意 ， 在 运 行 过 程 中 雾 化 介 质 压 力 提 升 得 过 高 时 会 压 制 浆 的 喷 射 量 ， 严 重 时 会 导 致 锅 炉 灭 火 (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"C以 下 可 改 善 粘 度 实 用 中 只 加 热 到 4℃ 左 右 4水 煤 浆 在 炉 内 燃 烧 过 程 图 1中 的 水 煤 浆 燃 烧 模 型 示 出 了 水 煤 浆 喷 人 炉 内 后 经 干 燥 、 挥 发 分 析 出 并 燃 烧 、 最 后 焦 炭 燃 完 的 过 程 在 利 用 过 热 蒸 汽 作 为 雾 化 介 质 的 情 况 下 ， 如 前 所 述 水 煤 浆 大 部 分 颗 粒 团 表 面 水 分 已 在 喷 嘴 内 被 过 热 蒸 汽 加 热 汽 化 ， 尚 有 颗 粒 团 内 部 的 少 量 水 分 需 要 进 入 炉 内 干 燥 汽 化 ， 因 此 及 时 送 入 一 次 风 将 水 蒸 气 吹 走 或 稀 释 ， 以 利 挥 发 分 析 出 着 火 。

由 于 颗 粒 团 周 围 有 水 蒸 气 进 一 步 吸 热 推 迟 了 挥 发 分 的 析 出 ， 所 以 着 火 点 必 然 是 迟 后 的 ， 一 般 延 迟 0． 3～ O． 5m 大 量 的 水 蒸 气 存 在 也 使 火 焰 温 度 比 煤 粉 炉 低 10 20℃ 然 而 水 分 的 存 在 也 可 能 带 来 二 种 有 利 的 作 用 ： 一 种 是 结 团 在 强 热 的 作 用 下 内 部 水 分 汽 化 使 团 炸 裂 或 形 成 容 易 燃 烧 的 多 孔 性 结 构 ； 另 一 种 是 焦 炭 气 化 反 应 ， 如 ： C+H20-~CO+H2 C+2H()_+C02+H2 CO+H20-~C02+H2 2C0+2H一 C02+CH4 形 成 CO、 CH4、 H2等 中 间 产 物 ， 加 速 焦 炭 燃 烧 ， 这 多 少 弥 补 了 水 分 的 不 利 因 素 实 践 证 明 设 计 合 理 的 水 煤 浆 锅 炉 其 燃 尽 率 、 锅 炉 效 率 和 煤 粉 炉 不 相 上 下 本 项 目 的 燃 尽 率 >9％ 。

度 要 求 更 低 ， 运 到 炉 前 再 脱 去 部 分 水 如 果 需 存 放 三 个 月 以 上 ， 粘 度 可 适 当 提 高 (3)为 便 于 存 放 ， 至 少 具 有 一 个 月 不 发 生 沉 淀 的 稳 定 性 (4)为 提 高 燃 尽 率 ， 加 快 燃 烧 速 度 ， 要 求 尺 寸 ≤ 74tzm的 颗 粒 含 量 《 75％ ， 20tan 的 大 颗 粒 ≯ 1％ 大 颗 粒 容 易 分 离 落 入 锅 炉 冷 灰 斗 或 脱 离 燃 烧 中 心 ’ (5)灰 分 <8％ ， 确 保 水 煤 浆 热 值 《 1 80kJ／ kg (6)硫 分 ≤ 0． 3％ 一 0． 5％ ， 一 般 的 县 以 上 城 镇 规 划 区 内 的 锅 炉 S02排 放 量 能 达 标 (免 除 专 门 的 脱 硫 装 置 ) 由 于 标 准 要 求 的 水 煤 浆 都 用 洗 精 煤 为 原 料 ， 所 以 低 位 热 值 一 般 都 能 达 到 180 kJ／ kg， 但 洗 精 煤 的 挥 发 分 含 量 高 低 相 差 可 达 。

10％ ， 如 本 项 目 采 用 双 鸭 山 煤 制 浆 后 折算 得 到 的 挥 发 分 有 24％ ～ 25％ ， 京 西 浆 厂 生 产 的 水 煤 浆 挥 发 分 只 有 18％ ， 这 些 差 别 在 设 计 锅 炉 燃 烧 设 备 时 应 予 充 分 注 意 煤 是 一 种 疏 水 性 物 质 ， 要 使 煤 加 了 30％ 的 水 能 象 油 一 样 流 动 (专 业 上 讲 煤 的 成 浆 性 )， 这 里 面 有 很 大 的 学 问 ， 是 煤 化 工 专 家 研 究 的 内 容 简 单 地 说 ， 影 响 的 因 素 有 煤 本 身 的 理 化 性 质 、 煤 颗 粒 大 小 、 粒 径 的 合 理 分 布 (称 为 级 配 )以 及 添 加 剂 的 理 化 作 用 煤 质 不 同 ， 要 求 的 添 加 剂 理 化 性 质 和 添 加 的 比 例 就 会 有 差 别 ， 最 终 使 制 浆 成 本 有 差 别 由 于 煤 质 的 差 异 ， 不 同 煤 种 制 成 的 浆 据 其 易 烧 程 度 会 类 似 普 通 煤 粉 炉 那 样 需 要 配 置 不 同 的 燃 烧 设 备 ， 同 一 种 燃 烧 设 备 用 不 同 来 源 的 浆 则 会 得 到 不 同 的 燃 烧 效 果 。

北 京 燕 化 经 验 表 明 ： 河 北 东 庞 煤 浆 成 浆 性 好 、 粘 度 低 、 浓 度 高 、 最 好 燃 烧 ； 而 京 西 浆 厂 用 大 同 煤 生 产 的 浆 则 燃 尽 特 性 较 差 3水 煤 浆 在 锅 炉 中 的 燃 烧 方 式 一 空 间 燃 烧 水 煤 浆 既 然 作 为 一 种 代 油 燃 料 ， 能 象 油 一 样 流 动 ， 当 然 也 能 象 油 一 样 采 用 喷 雾 的 方 式 在 炉 膛 空 间 雾 化 成 浆 滴 ， 浆 滴 水 分 蒸 发 后 ， 其 挥 发 分 析 出 ， 着 火 以 及 焦 炭 的 燃 烧 过 程 又 和 普 通 煤 粉 炉 燃 烧 过 程 相 似 。