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摘 要：通过对一台水煤浆悬浮流化燃烧锅炉上通过增设干气燃烧器实现干气在炉内的燃烧，从而达到节省能源，减少排放的目的。
关键词：水煤浆悬浮流化燃烧；干气；混烧；改造
前言
炼厂干气主要来自原油的二次加工过程,如重油催化裂化、热裂化、延迟焦化等,其中催化裂化(FCC)产生的干气量较大,一般占原油加工量的4%～5%。FCC干气的主要成分是氢气(占25%～40%) 和乙烯(占10%～20%),延迟焦化干气的主要成分是甲烷和乙烷。虽然炼厂干气中轻烃和氢气有较高的利用价值,但在一些中小型的炼厂，由于干气流量的不稳定以及单独燃烧干气难以满足生产及生活用汽的要求，因为为达到生产生活用汽要求，通常将干气与其他燃料进行混烧，某用户的在我厂的35t/h水煤浆悬浮流化燃烧锅炉上进行干气混烧的改造，实现干气在炉内的燃烧，从而达到节省能源，减少排放的目的。
1原35t/h水煤浆悬浮流化燃烧锅炉的简介
(1)锅炉参数
锅炉型号：SHFS35-3.82/450-SM
额定蒸发量：D=35t/h
过热蒸汽压力：Pgr=3.82MPa
过热蒸汽温度：tgr=450℃
给水温度：tgs=105℃
冷风温度：tlf=20℃
锅炉排污率：ｐ＝2%
排烟温度：tpy=150℃
设计效率：ηgl=88.53%
设计燃料：水煤浆
(2)设计燃料（水煤浆）元素分析：
收到基碳 Car=50.57%
收到基氢 Har=3.27%
收到基氧 Oar=6.13%
收到基氮 Nar=0.93%
收到基硫 Sar=0.56%
收到基灰分 Aar=5.64%
收到基水分 War=32.9%
干躁无灰基挥发分 Vdaf=50.37%
收到基低位发热量 Qar,net=18877kJ/kg（4509kcal/kg）
(3)锅炉设计结构及特点
锅炉采用双锅筒横置式布置，由燃烧室、分离器及回输系统、过热器系统、对流管束、省煤器、空气预热器、炉墙及钢架等部件组成。水循环为自然循环方式。燃烧方式为水煤浆流化－悬浮高效洁净燃烧方式。工作原理是，将滴状水煤浆投入燃烧室下部由石英砂和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850-950℃左右。水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成析出水分，挥发分析出并着火燃烧及焦碳燃烧过程，并在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧。在燃烧室出口设有分离回输装置。被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道返回燃烧室下部密相区，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得高的燃烧效率。此外，低温燃烧过程有效的控制了热力型NOx的形成。且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的优点是：（1）实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOx的生成与排放；（2）实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有高的燃烧效率；（3）利用石灰石与石英砂构成的媒体物料，辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫、脱硫系统简单、成本低；（4）采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了媒体物料的补充量，提高了燃烧效率；（5）负荷调节特性好，可在100%～30%额定负荷范围内稳定运行，水煤浆品质适应性好；（6）降低了对水煤浆品质的要求，使制浆成本降低；（7）省略了价格昂贵的燃烧器与易出故障的雾化浆枪，不需要复杂的高压风浆系统及过滤器等设备，系统更为简单可靠；（8）运行稳定，操作简单，燃烧效率高，运用范围广，适合各种参数的锅炉。
2干气的成分及原锅炉的主要改造
2.1干气的成分
干气的流量 700Nm3/h
2.2锅炉的主要改造
干气混烧设计需考虑给浆及锅炉炉膛空间结构的限制，根据使用单位给出的干气流量700Nm3/h及锅炉的炉膛结构，干气燃烧器采用旋流燃烧器设计，运行时要求干气燃烧器的火焰长度小于3.2m，火焰直径小于1m，以适应炉膛结构及减少干气燃烧火焰对水煤浆供浆的影响。
原锅炉水煤浆供浆采用上下两个供浆点布置，干气燃烧器运行时，采用下层供浆口供浆，干气燃烧器运行于下层供浆口上方，并避免与给浆流发生干涉，而上部供浆口停止供浆，以免干气燃烧器火焰对粒化后的水煤浆颗粒团的运行轨迹产生干涉。
干气燃烧器布置在锅炉的左侧墙，共有两只，布置高度为4.4m。燃烧器的空气来源为锅炉主供风机，可以与二次风管连接，所需风量可以根据燃烧情况自动进行调节。当干气流量较小时，可只运行一直燃烧器，为了减小对干气火焰对供浆的影响，应尽量运行后侧的燃烧器。运行时根据干气量调整给浆量以实现床温的稳定。
燃烧器在炉膛上的开孔通过水冷壁让管来实现，保留大部分水冷壁管不变，只把燃烧器周围的几根水冷壁管弯出，并用耐火混凝土浇筑成所需的形状，具体见图1。燃烧器直接安装在锅炉钢架上，采用螺栓固定。不影响周围的平台及其他管道。同时保证干气至炉前的压力为0.3-0.9MPa，并且要求安装过程中需保证干气管路的绝对密封。
改造的主要工作就是更换燃烧器周围的水冷壁管，安装燃烧器及干气管路，砌筑燃烧器四周的炉墙，工作量不大，安装周期短，可以很快完成改造工作。
3运行情况
改用户的锅炉改造完成后，试运行一段时间后，通过水煤浆供浆量与干气流量的调节，锅炉的各项参数仅达到了设计要求，产汽量、排烟温度以及锅炉效率等各项指标均与改造前单独燃烧水煤浆基本相近，取得了很好的经济效果。
4结束语
相对于其他燃烧方式，在水煤浆悬浮流化燃烧锅炉上进行干气混烧，即可以保证悬浮流化燃烧的较高的锅炉效率，又能保证具有稳定的工况，满足了生产生活用汽的需求。对于中小炼厂来说，本干气水煤浆混烧，不失为一种比较先进的工艺，也符合目前节能减排的要求，值得推广应用。
参考文献：
[1]林宗虎，张永照 锅炉手册[M]北京：机械工业出版社，1999.
[2] JB/DQ 1060-1982 层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法[S].
[3]刘兴远，催化干气的利用[J]，河北化工，1993（3）：44～46.
[4]姜秀民，水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术 上海.
关键词：水煤浆悬浮流化燃烧；干气；混烧；改造
前言
炼厂干气主要来自原油的二次加工过程,如重油催化裂化、热裂化、延迟焦化等,其中催化裂化(FCC)产生的干气量较大,一般占原油加工量的4%～5%。FCC干气的主要成分是氢气(占25%～40%) 和乙烯(占10%～20%),延迟焦化干气的主要成分是甲烷和乙烷。虽然炼厂干气中轻烃和氢气有较高的利用价值,但在一些中小型的炼厂，由于干气流量的不稳定以及单独燃烧干气难以满足生产及生活用汽的要求，因为为达到生产生活用汽要求，通常将干气与其他燃料进行混烧，某用户的在我厂的35t/h水煤浆悬浮流化燃烧锅炉上进行干气混烧的改造，实现干气在炉内的燃烧，从而达到节省能源，减少排放的目的。
1原35t/h水煤浆悬浮流化燃烧锅炉的简介
(1)锅炉参数
锅炉型号：SHFS35-3.82/450-SM
额定蒸发量：D=35t/h
过热蒸汽压力：Pgr=3.82MPa
过热蒸汽温度：tgr=450℃
给水温度：tgs=105℃
冷风温度：tlf=20℃
锅炉排污率：ｐ＝2%
排烟温度：tpy=150℃
设计效率：ηgl=88.53%
设计燃料：水煤浆
(2)设计燃料（水煤浆）元素分析：
收到基碳 Car=50.57%
收到基氢 Har=3.27%
收到基氧 Oar=6.13%
收到基氮 Nar=0.93%
收到基硫 Sar=0.56%
收到基灰分 Aar=5.64%
收到基水分 War=32.9%
干躁无灰基挥发分 Vdaf=50.37%
收到基低位发热量 Qar,net=18877kJ/kg（4509kcal/kg）
(3)锅炉设计结构及特点
锅炉采用双锅筒横置式布置，由燃烧室、分离器及回输系统、过热器系统、对流管束、省煤器、空气预热器、炉墙及钢架等部件组成。水循环为自然循环方式。燃烧方式为水煤浆流化－悬浮高效洁净燃烧方式。工作原理是，将滴状水煤浆投入燃烧室下部由石英砂和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850-950℃左右。水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成析出水分，挥发分析出并着火燃烧及焦碳燃烧过程，并在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧。在燃烧室出口设有分离回输装置。被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道返回燃烧室下部密相区，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得高的燃烧效率。此外，低温燃烧过程有效的控制了热力型NOx的形成。且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的优点是：（1）实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOx的生成与排放；（2）实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有高的燃烧效率；（3）利用石灰石与石英砂构成的媒体物料，辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫、脱硫系统简单、成本低；（4）采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了媒体物料的补充量，提高了燃烧效率；（5）负荷调节特性好，可在100%～30%额定负荷范围内稳定运行，水煤浆品质适应性好；（6）降低了对水煤浆品质的要求，使制浆成本降低；（7）省略了价格昂贵的燃烧器与易出故障的雾化浆枪，不需要复杂的高压风浆系统及过滤器等设备，系统更为简单可靠；（8）运行稳定，操作简单，燃烧效率高，运用范围广，适合各种参数的锅炉。
2干气的成分及原锅炉的主要改造
2.1干气的成分
干气的流量 700Nm3/h
2.2锅炉的主要改造
干气混烧设计需考虑给浆及锅炉炉膛空间结构的限制，根据使用单位给出的干气流量700Nm3/h及锅炉的炉膛结构，干气燃烧器采用旋流燃烧器设计，运行时要求干气燃烧器的火焰长度小于3.2m，火焰直径小于1m，以适应炉膛结构及减少干气燃烧火焰对水煤浆供浆的影响。
原锅炉水煤浆供浆采用上下两个供浆点布置，干气燃烧器运行时，采用下层供浆口供浆，干气燃烧器运行于下层供浆口上方，并避免与给浆流发生干涉，而上部供浆口停止供浆，以免干气燃烧器火焰对粒化后的水煤浆颗粒团的运行轨迹产生干涉。
干气燃烧器布置在锅炉的左侧墙，共有两只，布置高度为4.4m。燃烧器的空气来源为锅炉主供风机，可以与二次风管连接，所需风量可以根据燃烧情况自动进行调节。当干气流量较小时，可只运行一直燃烧器，为了减小对干气火焰对供浆的影响，应尽量运行后侧的燃烧器。运行时根据干气量调整给浆量以实现床温的稳定。
燃烧器在炉膛上的开孔通过水冷壁让管来实现，保留大部分水冷壁管不变，只把燃烧器周围的几根水冷壁管弯出，并用耐火混凝土浇筑成所需的形状，具体见图1。燃烧器直接安装在锅炉钢架上，采用螺栓固定。不影响周围的平台及其他管道。同时保证干气至炉前的压力为0.3-0.9MPa，并且要求安装过程中需保证干气管路的绝对密封。
改造的主要工作就是更换燃烧器周围的水冷壁管，安装燃烧器及干气管路，砌筑燃烧器四周的炉墙，工作量不大，安装周期短，可以很快完成改造工作。
3运行情况
改用户的锅炉改造完成后，试运行一段时间后，通过水煤浆供浆量与干气流量的调节，锅炉的各项参数仅达到了设计要求，产汽量、排烟温度以及锅炉效率等各项指标均与改造前单独燃烧水煤浆基本相近，取得了很好的经济效果。
4结束语
相对于其他燃烧方式，在水煤浆悬浮流化燃烧锅炉上进行干气混烧，即可以保证悬浮流化燃烧的较高的锅炉效率，又能保证具有稳定的工况，满足了生产生活用汽的需求。对于中小炼厂来说，本干气水煤浆混烧，不失为一种比较先进的工艺，也符合目前节能减排的要求，值得推广应用。
参考文献：
[1]林宗虎，张永照 锅炉手册[M]北京：机械工业出版社，1999.
[2] JB/DQ 1060-1982 层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法[S].
[3]刘兴远，催化干气的利用[J]，河北化工，1993（3）：44～46.
[4]姜秀民，水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术 上海.