研究與開發(fā)水煤漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用23章編號:004-8774(2005)-23-04水煤某漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用吳東垠李吉武2許暉Ⅰ.天津大學(xué)內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室天津300072;2勝利發(fā)電廠東營2570873.遼寧機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院丹東118002)The Application of Liquid Coal SlurryCombustion Technology in Shengli Oil Field第一作者:吳東垠(1966-),男,內(nèi)蒙赤峰WU Dong-yin LI Ji-wu" XU Hui人博士,主要從事電站1. State Key Laboratory of Engines Tianjin University Tianjin30002 China;鍋爐的運行和診斷及液2. Shengli Power Plant Dongyin257087, China3. Liaoning Mechanical and體燃料的燃燒等工作。Electrical Professional Technical College Dandong 118002 China摘要水煤漿燃燒技術(shù)主要包括兩種型式即水煤漿霧化-懸浮燃燒和水煤漿流化床燃燒技術(shù)前在勝利油田以上兩種水煤漿燃燒技術(shù)均有運行的實例。文章比較了兩種燃燒技術(shù)的優(yōu)劣水煤漿流化床燃燒技術(shù)實現(xiàn)了水煤漿的低溫燃燒解決了水煤漿霧化-懸浮燃燒帶來的易于結(jié)焦、運行不穩(wěn)定等問題同時抑制了熱力型NO的生成與排放系統(tǒng)簡單成本低具有較多的優(yōu)勢。文章推薦水煤漿流化床燃燒技術(shù)。關(guān)鍵詞水煤漿靂化結(jié)焦流化懸浮燃燒中圖分類號TK229文獻標(biāo)識碼1前言行業(yè)節(jié)約和替代燃料油的目標(biāo)是1500萬t石油是重要的戰(zhàn)略資源歷來被世界各國所重勝利油田作為中國的第二大油田,年產(chǎn)原油約視。自1993年起中國就成為石油凈進囗國,到27Mt而在生產(chǎn)和生活上每年要消耗原油達96萬2003年中國的石油進囗量已猛增到9114萬+t這相當(dāng)于一座中小型油田的年產(chǎn)量。為了有效利預(yù)計到2020年中國對國際石油市場的依賴程度將用寶貴的石油資源減少工業(yè)生產(chǎn)和生活對石油資高達50%不但外匯壓力很大而且對中國國民經(jīng)源的不合理消耗提高企業(yè)經(jīng)濟效益勝利石油管理濟的發(fā)展和經(jīng)濟安全產(chǎn)生重大影響。如果沒有非常早在1994年就對兩臺容量分別為3MW和7MW重大的勘探發(fā)現(xiàn)在可預(yù)見的將來中國原油供給不的筒型盤管燃油熱水鍋爐進行了水煤漿改造試燒工會有明顯的增加年產(chǎn)量大概會在1.6~1.7億t之作,采用霧化燃燒方式,作了很好的技術(shù)儲備。間而隨著國民經(jīng)濟的增長預(yù)計2005、2010、20152000年勝利電廠與東北電力學(xué)院合作成功地開發(fā)年中國原油消費將達到2.43億、2.%6億t和3.6了水煤漿流化床高效低污染燃燒技術(shù)2001年8月億t石油短缺在中國已成為不可回避的嚴(yán)峻現(xiàn)實。底新上1座年產(chǎn)0.5Mt的水煤漿廠并對生產(chǎn)和生目前全國每年用在發(fā)電、石油化工和其它行業(yè)的工活用燃油鍋爐房進行大面積技術(shù)改造,并取得了成業(yè)爐窯的燃油消耗量約400萬t約占全國石油消功積累了許多寶貴經(jīng)驗耗量的1/5。為此中國提出了在十五”期間的節(jié)2水煤漿的特性油具體目標(biāo)“到2005年在工業(yè)增加值平均增長水煤漿是一種新型煤基流體燃料水煤漿的制10%的情況下,節(jié)約和替代石油200萬'”。其中備和燃燒技術(shù)是以煤炭代替石油的一項重要的成熟電力石油化工、鋼鐵建材和化工五大重點用油技術(shù)以煤代油已列為我國的一項基本能源政策。24工業(yè)鍋爐2005年第3期總第91期)~0.20%的化學(xué)添加劑油煤漿是上世紀(jì)η0年代在220th級電站鍋爐等燃燒水煤漿就是典型的范例。美國發(fā)展起來的一種以煤代油的新型潔凈燃料洏2001年勝利油田應(yīng)用水煤漿霧化-懸浮燃燒技真正實現(xiàn)商業(yè)化的是日本,由于油煤漿中煤含量最術(shù)對5座采暖鍋爐房的8臺鍋爐進行了改造并新高只能達到50%使用油煤漿代油只能用煤取代油增4臺鍋爐共計13臺當(dāng)年冬季燃燒水煤漿2.3耗的35%1979~1981年瑞典、美國率先研制成功萬t從運行實績來看該技術(shù)還需要不斷完善。完全不用油的水煤漿由60%左右的煤粉、35%左水煤漿流化床燃燒技術(shù)是近年才發(fā)展起來的新右的水和1%左右的添加劑通過物理加工而成,具型燃燒技術(shù)由勝利石油管理局勝利發(fā)電廠水煤漿有象油一樣易于裝卸、儲存、泵送及直接霧化燃燒等鍋爐改造技術(shù)開發(fā)部與東北電力學(xué)院共同研制開特點3。作為燃料它不僅具有價格低廉燃燒穩(wěn)發(fā)泫技術(shù)2001年開發(fā)成功,并獲得了國家專利定、燃燒效率高的優(yōu)勢而且還具有降低污染物排200年在勝利油田得到了較大規(guī)模的推廣全油田放、節(jié)能和環(huán)保效益好等優(yōu)點是一種理想的代油燃共計改造和新增鍋爐20臺(個別鍋爐由霧化-懸料,可廣泛應(yīng)用于工業(yè)鍋爐、民用鍋爐、工業(yè)窯爐及浮燃燒改為流化床燃燒)總?cè)萘窟_300υh,當(dāng)年燃電站鍋爐市場前景十分廣闊。水煤漿技術(shù)旨在最燒水煤漿6.54萬t。大限度地發(fā)揮煤作為能源的潛能作用,同時又實現(xiàn)3.1水煤漿霧化-懸浮燃燒最少的污染物排放達到煤的高效、清潔利用的目目前水煤漿霧化-懸浮燃燒方式在75υh及的220t/h級以上的電站鍋爐上已獲得成功應(yīng)用在工我國從上世紀(jì)80年代初開始水煤漿技術(shù)的研業(yè)鍋爐上也是成功的但仍存在一些問題。在1994究工作國內(nèi)最早研制油煤漿的是中國科學(xué)院并在年勝利石油管理局對兩臺容量分別為3MW和鞍山電站燃油鍋爐上進行了油煤漿的燃燒中試,τMW旳筒型盤管燃油熱水鍋爐進行水煤漿改燒工1983年通過國家鑒定。中國政府十分重視這項技作就是采用霧化燃燒方式圖1是工業(yè)鍋爐的水煤術(shù)成立了國家水煤漿研究工程中心″組織了幾漿霧化-懸浮燃燒系統(tǒng)流程圖。十家單位經(jīng)過20多年的研究、開發(fā)與工業(yè)實踐其在圖1中儲油罐3和供油泵4用于啟動點火,中包括4個五年計劃的攻關(guān)在電站、爐窯和工業(yè)鍋儲漿罐5、供漿泵6和過濾器7組成的供漿系統(tǒng)與爐代油燃燒水煤漿制氣的研究開發(fā)及工程實踐方空壓機1和儲氣罐2組成的供氣系統(tǒng)在燃燒器附近面取得了突破性進展,在制漿工藝、添加劑、儲存和通過氣動霧化噴嘴噴λ燃燒室除灰系統(tǒng)包括尾部運輸、燃燒工藝和技術(shù)等方面均取得了多項成果。煙道的除塵器和爐底的灰渣斗和撈渣機在后面的中國在水煤漿制備和燃燒的研究開發(fā)及工程實踐方論述中可知水煤漿流化-懸浮燃燒技術(shù)不需要爐面取得了很大進展,成為目前理想的代油燃燒技底的灰渣斗和撈渣機這是水煤漿流化-懸浮燃燒術(shù)4。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展在制漿成本有所下降技術(shù)的優(yōu)點之的情況下燃油鍋爐改燒水煤漿技術(shù)也日益成熟特10別是目前石油價格居高不下,為全面推廣水煤漿代油技術(shù)創(chuàng)造了條件也為水煤漿的發(fā)展帶來了新的eJ「契機。3水煤漿燃燒技術(shù)的比較水煤漿燃燒技術(shù)主要包括兩種型式即水煤漿1314霧化-懸浮燃燒和水煤漿流化床燃燒技術(shù)目前在圖1水煤漿霧化-懸浮燃燒系統(tǒng)流程圖勝利油田以上兩種水煤漿燃燒技術(shù)并存同時運行,1-空壓機2-儲氣罐3-儲油罐4-供油泵如勝東社區(qū)共4臺采暖鍋爐其中兩臺鍋爐采用水5-儲漿罐6-供漿泵7-過濾器8-燃燒器煤漿霧化-懸浮燃燒技術(shù)兩臺鍋爐采用水煤漿流φ水煤漿霧化-懸浮燃燒鍋爐10-除塵器1-灰渣斗化床燃燒技術(shù),下文將比較兩種燃燒技術(shù)的優(yōu)劣。12-撈渣機13-鼓風(fēng)機14-引風(fēng)機15-煙囪水煤漿霧化-懸浮燃燒應(yīng)用較早也是傳統(tǒng)的水煤漿霧化-懸浮燃燒方式具有如下優(yōu)點水煤漿燃燒技術(shù)在75Uh及220t/h級以上的電站1)燃油鍋爐改燒水煤漿時不需要新增場地研究與開發(fā)水煤漿燃燒技術(shù)在勝利油田的應(yīng)用25(2)應(yīng)用于電站鍋爐時燃燒效率在98%以上,10鍋爐效率達到90%~91%負荷調(diào)節(jié)范圍為40%l00%具有與同容量電站煤粉鍋爐相當(dāng)?shù)娜紵阅?)工業(yè)鍋爐的水煤漿燃燒效率達99%鍋爐效率達80%~90%。對于改造的鍋爐一般都能達到油/漿兩用要求但其出力有一定的差別燃油時能達到滿岀力燃燒水煤漿時原設(shè)計為圖2水煤漿流化床燃燒系統(tǒng)流程圖燃油的鍋爐一般能達到80%以上的出力原設(shè)計為1-儲漿罐2-供漿泵3-儲油罐4-供油泵5-?；?-水煤漿懸浮-流化床鍋爐燃煤的鍋爐能夠達到滿出力。7-熱煙氣發(fā)生器8油槍9-鼓風(fēng)機10-除塵器但該項燃燒技術(shù)在小噸位的工業(yè)和民用鍋爐上11引風(fēng)機12煙囪改造應(yīng)用后卻帶來了一系列的問題主要是灰和渣水煤漿流化床燃燒方式主要有以下優(yōu)點的處理問題相對比較困難工人的勞動強度大容易Ⅰ)實現(xiàn)了著火燃燒后的水煤漿顆粒團的循環(huán)造成環(huán)境污染其次燃燒穩(wěn)定性和負荷調(diào)節(jié)性能較燃燒與可燃氣體的燃盡具有較高的燃燒效率燃燒差正因為存在以上技術(shù)問題加之受當(dāng)時原油價格效率可達98%以上等因素的影響,該技術(shù)一直未在勝利油田獲得大面2)實現(xiàn)了水煤漿的低溫燃燒,解決了水煤漿積推廣。懸浮燃燒帶來的易于結(jié)焦運行不穩(wěn)定安全性差的3.2水煤漿流化床燃燒技術(shù)問題保證了被改造鍋爐的出力同時抑制了熱力型2000年5月受當(dāng)時國際市場上原油價格大幅NO.的生成與排放飆升的影響勝利石油管理局委托下屬二級單位勝3)含有石灰石成分的媒體物料輔之低溫燃利發(fā)電廠對勝南社區(qū)南苑鍋爐房5τ14MW〕鍋爐進燒技術(shù)實現(xiàn)了水煤漿燃燒過程中的直接脫硫減少行水煤漿代替渣油的試燒改造工作于2001年成功了SO,的排放脫硫系統(tǒng)簡單、成本低進一步提高的開發(fā)了水煤漿流化床高效低污染燃燒技術(shù)2002了水煤漿的環(huán)保效益年利用該技術(shù)對所屬的濱南勝濱鍋爐房、純梁純繡(4)負荷調(diào)節(jié)特性好可在110%~30%額定負禍爐房、河口南區(qū)鍋爐房、河口東區(qū)鍋爐房等的鍋爐荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。水煤漿霧化-懸浮燃燒方式對進行了水煤漿鍋爐改造該項技術(shù)在囯內(nèi)外居于領(lǐng)水煤漿的霧化要求較高,由于霧化、煤漿雜質(zhì)等原先地位。因易發(fā)生燃燒惡化甚至滅火的情況應(yīng)用該項技術(shù)水煤漿的流化床高效低污染燃燒的機理就是:可以使上述情況得以徹底改觀。在流化床內(nèi)添加一層惰性物料這層惰性物料經(jīng)過5)對不同品質(zhì)的水煤漿適用性強從而滿足加熱后成為具有一定熱容量的熱床體此時加入燃水煤漿品質(zhì)波動的要求。避免了因水煤漿粘度、粒料當(dāng)具有一定熱容量的惰性物料在床體內(nèi)上升到度、雜質(zhì)等因素造成的漿槍出力變化、槍頭堵塞,甚定溫度并達到燃料的著火熱時燃料開始著火燃至滅火等的發(fā)生因此降低了制漿成本燒并釋放熱量。水煤漿采用粒化器?；绞讲捎?)鍋爐運行參數(shù)穩(wěn)定操作簡單燃燒效率氣攜霧化機理,粒化風(fēng)壓僅為5000-8000Pa壓力高適用范圍廣適合各種參數(shù)的水煤漿鍋爐。較低常壓供漿冰煤漿的粒度可調(diào),直徑范圍為2(7)鍋爐啟動迅速、節(jié)油負荷響應(yīng)能力強,可omm對水煤漿的要求不高比霧化噴嘴的可靠實現(xiàn)運行過程的壓火再啟動無需用油可適用于鍋性明顯提高。爐頻繁啟動的要求。圖2是應(yīng)用水煤漿流化床高效潔浄燃燒技術(shù)的3.3兩種水煤漿燃燒技術(shù)的對比性分析鍋爐系統(tǒng)流程圖,它由水煤漿儲存、供給系統(tǒng)點火比較兩種燃燒技術(shù)水煤漿流化床高效潔凈燃系統(tǒng)風(fēng)煙除塵系統(tǒng)組成與水煤漿霧化-懸浮燃燒燒技術(shù)優(yōu)勢較多與傳統(tǒng)霧化-懸浮燃燒方式相比系統(tǒng)〔如圖1)相比不需要空氣或蒸汽)霧化系燃燒室強度增大改造后鍋爐的出力降低少甚至可統(tǒng)、水煤漿過濾系統(tǒng)、高壓供漿系統(tǒng)和除渣系統(tǒng)等,以不降低岀力萁次不發(fā)生滅火放炮等事故提高工業(yè)鍋爐2005年第3期總第91期)求對水煤漿的粒度和質(zhì)量要求也不高省略了燃燒問題就目前的運行狀況而言,可以保證一個采暖期器與霧化漿槍不需要復(fù)雜的霧化空氣系統(tǒng)和高壓(4個月)以上目前該技術(shù)仍在完善之中。力的供漿系統(tǒng)及過濾器等設(shè)備無需水力或其它的4結(jié)論除渣設(shè)施系統(tǒng)簡單可靠簡化了運行操作降低了勝利油田近兩年部分燃油鍋爐改燒水煤漿后勞動強度降低了運行成本和一次性投資費用可替代原油和重油25萬t經(jīng)濟效益十分顯著特別對于中小型鍋炆(尤其對于改造鍋爐)燃燒水是在目前國際原油價格持續(xù)攀升具有更重要的現(xiàn)煤漿面臨的鍋爐結(jié)焦、燃燒不穩(wěn)定、除灰、除渣及穩(wěn)實意義。燃室強度等技術(shù)難題不是水煤漿在小型鍋爐應(yīng)用水煤漿燃燒技術(shù)主要包括兩種型式:即水煤漿中才發(fā)現(xiàn)和存在的問題其實小型鍋爐直接燃燒煤霧化-懸浮燃燒和水煤漿流化床燃燒技術(shù)目前在粉也會遇到類似的難題。在燃燒過程中尤其在小勝利油田以上兩種水煤漿燃燒技術(shù)并存水煤漿流空間燃燒過程中很難解決好燃燒穩(wěn)定和防止結(jié)焦化床高效潔凈燃燒技術(shù)優(yōu)勢較多建議推廣該種燃這對矛盾結(jié)焦是由于燃燒溫度、空氣動力場和爐膛燒方式?？臻g等因素決定的而為使水煤漿穩(wěn)定、可靠地在鍋參考文獻爐爐膛中霧化燃燒其燃燒溫度一般控制在1500~[Ⅰ除徐玉高楊玉峰.中囯石油安全戰(zhàn)略構(gòu)想J]中國能l600℃已超過灰的熔點溫度極易造成結(jié)焦。這源,2004,268):49難題的解決與否是中小鍋爐能否連續(xù)穩(wěn)定運行的[2健雄毛健全趙樹民煤的清潔燃燒M]北京:科關(guān)鍵目前勝利油田正對水煤漿霧化-懸浮燃燒方學(xué)出版社1998.式進行改進包括加裝穩(wěn)燃室和爐保等目前正在完[3瑞典皇家科學(xué)院、蘇聯(lián)科學(xué)院煤炭的廣泛利用對環(huán)境善之中。而水煤漿流化床高效潔凈燃燒技術(shù)避開了的影呵M]北京∶中國環(huán)境科學(xué)出版社J990這一難題因此勝利油田新改造和新上的鍋爐均采4詹隆.中國水煤漿技術(shù)的發(fā)展[J]煤炭科學(xué)技術(shù)199624(4)10-13用水煤漿流化床燃燒技術(shù)。[5]馬玉峰孿建強萬啟科等.水煤漿燃燒技術(shù)及其發(fā)展當(dāng)然水煤漿流化床高效潔凈燃燒技術(shù)還存在[J]潔凈煤技術(shù)2003,3):13-17風(fēng)帽和爐墻磨損等問題這也是流化床鍋爐常見的多}分》}》》》}分上接第20頁)改造其中包括29MW大型熱水鍋爐5臺14MW以項就可實現(xiàn)十幾億元并可減輕環(huán)境污染的壓力,下熱水鍋爐共計改造20多臺。都取得了令人滿意社會效益和經(jīng)濟效益十分可觀。如果將該項技術(shù)推的效果。廣、應(yīng)用到鍋爐產(chǎn)品的設(shè)計、制造上不但可以推動可調(diào)式鍋爐爐拱的主要特點及技術(shù)創(chuàng)新在于整個鍋爐行業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)進步提升鍋爐產(chǎn)品的科“煤變、拱變煙氣在前拱上的撞擊點不變”。鍋爐技含量和高附加值還會為制造廠創(chuàng)造豐厚的利潤,爐拱向萬能型”多煤種的方向邁出了堅實的一步,同時必將為我國的節(jié)能事業(yè)和創(chuàng)建節(jié)能型社會做出結(jié)束了鍋爐爐拱固定不變的歷史,為鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計貢獻及產(chǎn)品進步提供了一項先進技術(shù)。為在用鍋爐節(jié)能5結(jié)論改造提供了一項切實可行的辦法,為節(jié)約能源改善應(yīng)用可調(diào)式鍋爐爐拱這項專利技術(shù)對在用工環(huán)境事業(yè)的不斷向前發(fā)展將起到推動作用做出應(yīng)業(yè)鍋爐的煤種適應(yīng)性及節(jié)能技術(shù)改造荻得成功。在有貢獻。遼寧、內(nèi)蒙等地對不同型號、不同容量的鍋爐進行了