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5 0 炼 油 与 化 工 R E F I N I N G A N D C HE MI C A L I ND U S T R Y 第 2 1 卷 1 5 0 t ／ h水煤浆锅炉优化操作运行 田 立 忠 大庆石化公 司_T程管理处， 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 大庆石化公司炼油厂燃油锅炉改造为 1 5 0 t ／ h 水煤浆锅 炉于2 0 0 4 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-T的效 益。环保效益 有害气体S O 、 N O 、 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 。 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 1 8 8 1 0 k J ／ k g ， 但洗精煤的挥发份只有2 4 ％～ 2 5 ％， 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。 料温度 ， 增加热值来增加脱单效果 ， 因脱单塔是在负压情况 下操作， 温度超高， 单体越易脱出， 在理论上是可行的。 2工业应用 2 ． 1改变回收水加热方式。 优化 回收温度 1 实施方案 停工检修时 ， 按 图纸施工。管径由原来 的q b 2 5 m m变成 q b 4 0 m m， 加热器只加热A级水 ， 其它工艺条件不变的情况 下 ， 进行 加样分析 ， 对 比回收水 7 0℃， 6 5℃ ， 5 5 c C， 5 0 ， 4 5℃时， 残单情况。优 化出回收水最佳控制温度。 2 实施效果 管径的变粗， 防止了单体在管线内自聚， 加热器只是加 热A级水， 避免了以前加热器内单体的自聚， 保证了回收水 畅通的进入聚合釜， 避免了加热器堵塞， 影响生产现象， 技 术的改造是在不影响正常生产的情况下实施的， 改变加热 回收水方式， 避免了以前加热器因单体自聚堵塞加热器现 象， 保证了生产连续进行。 回收水温度控制在5 5℃， 残单值波动较小 ， 且数值较 低， 回收水温度控制在5 5℃， 还可以避免终止罐及溢流线 结疤发生。 回收水的温度与脱单效果有着直接的联系， 若回收水 温度过高 ， 大量的回收水从溢流13 流入会造成终止罐及管 线的结疤 ， 影响生产， 温度过低影响进脱单塔物料的温度， 因为脱单塔属于抽提塔， 在负压操作下， 单体的脱除量与进 料温度关系密切 ， 进料温度高 ， 残余单体易脱除， 本次实验 优化出最佳温度控制在 5 5℃。 2 ． 2提高蒸汽压力 1 实施方案 采用在其它工艺参数不变的情况下 ， 逐渐提高蒸汽压 力 ， 由0 ． 1 5 M P a 依次提至0 ． 2 1 、 0 ． 3 1 、 0 ． 3 3 M P a ， 加样分析残 单值 ， 对 比实验 ， 提 最佳蒸汽压力值 。 2 实施效果 通过提高蒸汽压力， 脱单效果甚佳。单体的脱除量与 进料温度关系密切， 提高蒸汽压力， 就是提高蒸汽的热值， 温度超高， 单体越易脱出， 但蒸汽压力大时， 也易冲塔， 造成 单体 、 聚合物进入回收单体和回收水系统中， 蒸汽压力低 时 ， 脱单效 果不好 ， 以往 的蒸 汽压力为 0 ． 1 5 MP a ， 蒸 汽进料 量 为7 8 0 k g ／ h 。因表的量程为 8 0 0 k g ／ h ， 进 塔蒸汽走 向等原 因， 在生产中发现实际进料量不足， 蒸汽热值达不到最佳脱 单效果， 该次工业实验， 蒸汽压力提高， 起到了保证蒸汽温 度作用。 3结束语 通过工业实 验 ， 得出 当进塔 蒸汽压力提 至 0 ．3 MP a ， 改 变回收水加热方式， 控制回收水温度5 5℃时， 既不影响正 常生产， 操作方便也简单易行。实施以后， 使脱单塔脱除未 反应的残余单体取得更好的效果， 残单合格率得到了提高， 满足了工艺质量要求。 参考文献 [ 1 ]赵艳莉 ， 马国清． 乳液 型丙烯 酸酯共 聚物脱除残单方法的研究 [ J ] ． 内蒙古石油化工 ， 2 0 0 7 1 2 2 6 2 8 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0 年 第5 期 田立忠． 1 5 0 t／ h 水煤浆锅炉优化操作运行 5 1 【 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 力一气力机械方式以及汽力一气力方式。 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 1 5 0℃这样高 ， 因为温度达 到 8 0 ～ 1 1 5℃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 8 0 ～ 1 0 0 L L m。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 汽一气耗率。性能 良好的Y型重油 喷咀汽耗率一般 为 3 ％～ 5 ％， 水煤浆喷咀则要达到 1 5 ％～ 2 0 ％。 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 ， 较小的喷射孑 L 径对雾化有利 。 ⑥ 采用空气雾化时， 提高浆温至 8 O℃以下可改善粘 度。实用 中只加热到4 0℃左右 。 3水煤浆的燃烧 水煤浆喷人炉内后经干燥 、 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 ． 5 i n 。大量 的水蒸汽存在也使火焰温度 比煤粉炉低 1 0 0 ～ 2 0 0℃。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C O、 C H 、 H 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 9 9 ％。 4 1 5 0 t ／ 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 5 0 5 MJ ／ m 。 h ， 煤颗粒在炉膛内的停留时间为3 ． 2 3 S 。 2 炉膛断面取得较大 9 ． 3 2 M J ／ m 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 1 3 0 2℃， 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 3 5 0℃， 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 1 3 2 0℃ ， 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。6 、 7 2 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 一次风量 1 8 ％～ 2 0 ％。既可推迟着火点 ， 减轻喷口 结渣 ， 又可使 3 5 0℃的热风把浆 团周围 的水蒸 汽吹扫和稀 释， 加速挥发份析出燃烧。 8 完善F S S S 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。 1 0 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。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 2 炼 油 与 化 工 R E F I N I NG A N D C HE MI C A L I ND U S T R Y 第 2 l 卷 压缩机干燥器的技术改造 宫 雪 松 大庆石化公司水气厂， 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 大庆石化公司水气厂 目前有2台压缩量为1 2 0 0 01 2 “1 ／ h 离心式英格索兰压缩机 Y 4 、 Y 5 ， 每台压缩机各配有1 套相 应处理能力 的压缩热再生 干燥 系统 ； 还有 3 台设计流量为 2 4 0 0 ／ h的5 L 往 复式压缩机 Y1 、 Y 2 、 Y 3 ， 3 台往压缩机 配有2 套无热再生干燥系统。Y 4 压缩机后干燥器进行了技 术改造 ， 由原来 的无热再生干燥器改造成压缩热再 生干燥 系统， Y 4 配套的干燥器改造后， 节能效果非常显著， 并提高 了仪表风质量。 1再生干燥装置 再生干燥系统技术处于国内领先水平， 是美国纽曼泰 克公司技术， 在国内 无锡 组装生产的设备， 干燥器罐及管 线采用国内产品， 自动控制系统及阀门采用美国部件 ， 因 此， 这套干燥系统设备特点是 技术可靠 ， 价格低廉 ， 在使用 方 面2 个优点 。 1 节省热源 应用压缩机末级压缩产生的热量对干燥剂进行再生， 节省 了再生 气加热 热源 。原 Y 4 压缩机 三级压缩 ， 三级冷 却， 为了给改造后的干燥器提供热原， 将压缩机末级冷却器 冷却水线拆掉， 将压缩机冷却器根部法兰盲死。压缩机末 级出口气体温度可达 1 2 0 ～ 1 3 5℃， 干燥器再生所需温度为 大于l 1 O℃， 将压缩机出口压缩空气管线进行保温， 压缩空 气入干燥器前温度在 1 1 8 ～ 1 2 8℃， 可充分满足干燥器再生 所需的热量。 2 节省再生气损耗量 用于对干燥剂加热再生的热空气全部进行冷却后到另 1 个塔进行干燥吸附， 加热再生气体没有损耗， 只有在冷吹 阶段， 用于冷吹的气体放空。再生气损耗量只有 l ％。 2再生干燥器的工作流程 再生干燥器是利用压缩机压缩产生的热量 ， 对吸附饱 和的干燥剂进行解吸再生， 其工作流程包括2 个阶段。 1 加热阶段 高温 、 1 0 0 ％饱 和的湿空气 由压缩 机排出后 ， 直接通过 干燥剂的进口， 先进入干燥机的一塔对其进行加热， 然后进 入后冷却器， 再进入气水分离器 ， 液体的水分被分离后进人 干燥 机的另 1 个塔进 行干燥 ， 经过干燥 的压缩空气 由出 口 排 出。 2 冷吹阶段 经过 1 5 0 ra i n 后 ， 处于加热阶段的塔体被旁通阀旁通 ， 高温饱和的湿空气直接进入后冷却器被冷却 ， 再经过水气 分离、 干燥后再进入使用管网， 在干燥机的出口一部分气流 经过节流孑 L 后流向被加热完毕的塔体内， 将其冷却， 最后经 过再生排 气 口排 出。8 5 ra i n后冷吹结 束 ， 开 始升压 ， 5 ra i n 后双塔压力均衡， 4 h 后双塔切换， 干燥机进行另 1 个塔的再 生过程。 3干燥器改造措施 干燥器改造措施包括6 项内容。 1 将Y 4 末级冷却器取消冷却水线 ， 将冷却器接水线 的根部法兰盲死。 2 将原有的干燥器拆除， 利用原管线和 干燥器基础。 3 将压缩机出口到干燥器的热气体管线保 温。 4 将压缩机原第三级冷却水线接干燥器换热器。 5 将压缩机第三级温度控制指标更改， 将原报温度警值4 9 改为1 3 5℃， 原温度联锁值 5 2℃改为1 4 0℃。 6 更换压缩 机辅助 配件 出口止回阀 、 出口放空 阀、 压缩机出 口膨胀节。 4改造后节能情况 Y 4 干燥器 改造 已运行 半年 ， 目前运行平稳 。经标定 ， 节能效果 非常显著 。Y 4 压缩机 干燥器改造前采 用无热再 生干燥系统 ， 再生气耗量是 处理空气量 的8 ％， 改造后再生 气耗量 为 l ％， 仪表风产量增加 了8 4 0 m 3 ／ h 。 5改造后仪表风质量情况 干燥 器 改 造 前 ， Y 4干 燥 系统 外 送 仪 表 风露 点平 均 为一 5 8℃， 仪表风质量经常出现在控制指标边缘数据 ， 特别 是刚进入冬季时， 空气湿度大 ， 仪表风和工业风需全部干 燥， 干燥器处理能力小， 经常出现产品质量不合格现象， 为 了使外送产品露点达到指标 ， 采取将干燥前压缩空气放空 1 1 定时检验喷头磨掼情况， 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1 5 0t ／ h 水煤浆锅炉后， 已平稳安全运行了6 a ， 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。 参考文献 [ 1 ]于海龙， 赵翔， 周志军， 等． 氧碳原子比和水煤浆质量分数对水 煤 浆气 化影 响的数值模拟 [ J ] ． 燃料化学学报 ， 2 0 0 4 4 3 9 0 3 9 4． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m