水煤漿導(dǎo)熱油鍋爐高負(fù)荷測試與運(yùn)行總結(jié)

榮耀輝，栗青蘭

（安陽龍宇投資管理有限公司，河南安陽 455133）

安陽龍宇投資管理有限公司300 kt／a聚酯（PE）切片生產(chǎn)裝置，采用中石油昆侖公司先進(jìn)的四釜聚酯技術(shù)和美國UOP公司的固相聚合技術(shù)，以精對苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）為主要原料生產(chǎn)瓶級聚酯切片，其配套供熱裝置為4臺水煤漿導(dǎo)熱油鍋爐，滿負(fù)荷運(yùn)行時鍋爐三開一備。

此4臺水煤漿鍋爐采用導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)，導(dǎo)熱油又稱有機(jī)熱載體或熱介質(zhì)油，作為中間傳熱介質(zhì)在工業(yè)換熱過程中的應(yīng)用已有50 a以上的歷史。一般以煤、水煤漿、天然氣為燃料的鍋爐，以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，利用熱油循環(huán)油泵強(qiáng)制介質(zhì)液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設(shè)備后再返回加熱爐重新加熱，可在低壓力下獲得高工作溫度。

導(dǎo)熱油鍋爐目前廣泛應(yīng)用于化工、石油、制藥、輕工、建材、食品等需要高溫的工業(yè)領(lǐng)域。導(dǎo)熱油鍋爐是基于強(qiáng)制循環(huán)的設(shè)計思維而開發(fā)的直流式特種鍋爐，封閉循環(huán)供熱；液相輸送熱能，熱損失小，節(jié)能效果顯著，環(huán)保效益好；采用盤管式結(jié)構(gòu)，受熱面充足，具有較高的熱效率；在較低的壓力下運(yùn)行，可獲取450℃以下的工作溫度，具有低壓高溫的特點(diǎn)。

1 水煤漿導(dǎo)熱油鍋爐的運(yùn)行狀況

此4臺導(dǎo)熱油鍋爐（簡稱熱媒爐），以水煤漿為燃料，以導(dǎo)熱油為熱載體，利用熱媒循環(huán)泵強(qiáng)制液相循環(huán)將熱能輸送給用熱設(shè)備，之后返回重新加熱，形成一個閉路循環(huán)。熱媒爐型號YJL-14540MJ，額定熱功率為14 540 kW，其結(jié)構(gòu)型式為立管式方盤管加蛇形對流管束，爐膛部分為方形雙盤管，對流管束由上、下兩個回程組成，煙氣上、下流動，爐膛下部為燃燒室。

自投運(yùn)以來，熱媒爐運(yùn)行負(fù)荷一直在70%左右，提升負(fù)荷時難度較大，且爐膛內(nèi)出現(xiàn)結(jié)焦，致使熱媒爐倒?fàn)t頻繁，無法實(shí)現(xiàn)長周期、高負(fù)荷運(yùn)行，綜合能耗高，無法實(shí)現(xiàn)雙爐的高負(fù)荷運(yùn)行。

2 高負(fù)荷測試的目的及期望達(dá)到的目標(biāo)

高負(fù)荷測試的目的：通過熱媒爐雙爐高負(fù)荷運(yùn)行測試，充分暴露問題，掌握系統(tǒng)、設(shè)備等的運(yùn)行能力，以便有針對性地進(jìn)行處理，為裝置下一步的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，同時也為下一步瓶頸問題的解決制定技改措施。

期望達(dá)到的目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)雙爐高負(fù)荷運(yùn)行，聚酯裝置產(chǎn)能達(dá)900 t／d以上；雙爐高負(fù)荷運(yùn)行時，實(shí)現(xiàn)長周期、穩(wěn)定生產(chǎn)；綜合能耗相對有所下降，實(shí)現(xiàn)降本增效。

3 雙爐高負(fù)荷測試經(jīng)過

11月18日白班開始，采用爐況較好的2#熱媒爐及4#熱媒爐進(jìn)行為期半月的雙爐高負(fù)荷運(yùn)行測試，期間4臺熱媒爐頻繁倒?fàn)t，對暴露出的如爐膛內(nèi)部結(jié)焦、鼓風(fēng)機(jī)振動、撈渣機(jī)卡死、脫硫塔管線結(jié)晶堵塞等問題進(jìn)行了處理，最終實(shí)現(xiàn)了2#熱媒爐、4#熱媒爐雙爐高負(fù)荷運(yùn)行，試驗周期為29 h，2#熱媒爐負(fù)荷達(dá)90%，4#熱媒爐負(fù)荷達(dá)96%。

公司300 kt／a聚酯裝置按950 t／d負(fù)荷組織生產(chǎn)，裝置負(fù)荷達(dá)到106%，聚酯裝置熱媒爐主要運(yùn)行參數(shù)見表1，雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間煙氣的分析數(shù)據(jù)見表2，雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間的產(chǎn)量及消耗見表3。

表1 聚酯裝置熱媒爐主要運(yùn)行參數(shù)

表2 雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間煙氣的分析數(shù)據(jù)mg／m3

表3 雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間的產(chǎn)量及消耗

4 雙爐高負(fù)荷運(yùn)行能耗分析

雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，聚酯裝置負(fù)荷為2×475 t／d，2#熱媒爐平均熱負(fù)荷 11.07×106kcal（負(fù)荷90%），4#熱媒爐平均熱負(fù)荷11.88×106kcal（負(fù)荷96%），4#熱媒爐的瞬時熱負(fù)荷甚至達(dá)到12.8×106kcal（負(fù)荷102.4%），雙爐高負(fù)荷運(yùn)行基本滿足了聚酯裝置的熱量需求。熱媒爐的設(shè)計負(fù)荷為12.5×106kcal，2#熱媒爐、4#熱媒爐均創(chuàng)造了高負(fù)荷紀(jì)錄。

4.1 水煤漿消耗分析

雙爐高負(fù)荷運(yùn)行時，系統(tǒng)熱損失和煙氣帶走的熱量在一定程度上會降低，水煤漿單耗（噸產(chǎn)品消耗）降低。據(jù)高負(fù)荷運(yùn)行期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算，水煤漿單耗為151.26 kg，與后期3臺熱媒爐3 d水煤漿單耗平均值153.8 kg相比，水煤漿單耗有所降低（下降約2.54 kg）。

4.2 電耗分析

由表3可以看出：雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，熱媒站用電單耗為20.19 kW·h，較測試前上半月的20.59 kW·h低0.4 kW·h；空壓機(jī)用電單耗為48.02 kW·h，較測試前上半月的50.11 kW·h低2.09 kW·h。這是由于雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，減少了1臺熱媒爐附屬的引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備的開啟臺數(shù)，直接降低了用電量；同時，減少了發(fā)送罐用風(fēng)和水煤漿噴嘴霧化空氣用量，間接降低了空壓機(jī)負(fù)荷。

4.3 煙氣指標(biāo)分析

由于水煤漿質(zhì)量指標(biāo)直接影響煙氣指標(biāo)，為避免因水煤漿批次不同而對煙氣指標(biāo)造成影響，煙氣分析數(shù)據(jù)只取臨近日期的數(shù)據(jù)。由表2可以看出：雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，煙氣中的顆粒物平均含量為22 mg／m3，略低于高負(fù)荷試驗前5個班的平均值25.4 mg／m3；SO2含量平均為179.4 mg／m3，大大低于前 5個班的平均值 298.2 mg／m3；由于雙爐高負(fù)荷運(yùn)行，熱媒爐前爐膛溫度升高，平均為1 045℃，較3臺熱媒爐運(yùn)行時的960℃高了85℃，爐溫的升高有利于氮氧化物的生成，因此雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間煙氣中的NOX含量明顯升高。

4.4 添加除焦劑成本分析

雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，每班定期在爐膛內(nèi)添加除焦劑，以預(yù)防和減輕爐膛內(nèi)結(jié)焦，一定程度上增加了生產(chǎn)成本。除焦劑價格8 000元／t，除焦劑添加量為150 kg／d，日增運(yùn)行成本1 200元，噸產(chǎn)品增加成本約1.3元。

5 雙爐高負(fù)荷運(yùn)行暴露出的問題及處理措施

5.1 暴露出的問題

（1）本次雙爐高負(fù)荷運(yùn)行周期僅為29 h，運(yùn)行周期較短，經(jīng)分析，制約雙爐高負(fù)荷、長周期運(yùn)行的主要因素有：引風(fēng)機(jī)出口易結(jié)晶堵塞，熱媒爐公共煙道部分長時間投用未清理，其內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重而造成引風(fēng)機(jī)引風(fēng)量不足，高負(fù)荷運(yùn)行期間引風(fēng)機(jī)頻率為47～50 Hz（額定頻率為50 Hz）；雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，爐膛負(fù)壓只能維持在-5～-14 kPa之間，如果脫硫結(jié)晶物長時間不能處理，爐膛負(fù)壓會降至-1 kPa甚至0，只能通過降負(fù)荷來維持爐膛負(fù)壓。

（2）高負(fù)荷運(yùn)行時，爐膛內(nèi)部有不同程度的結(jié)焦現(xiàn)象，焦塊掉落易堵塞下渣口，造成下渣不暢；大塊結(jié)焦掉落至除渣機(jī)后，易造成除渣機(jī)故障，頻繁維修除渣機(jī)。

（3）高負(fù)荷運(yùn)行時，除渣機(jī)出渣量由原先的13車／班增至23車／班，這在很大程度上增加了人員的勞動強(qiáng)度；同時，爐渣顏色變黑以及渣量增加均反映出水煤漿未充分燃燒，間接反映出鼓風(fēng)量和噴漿量不匹配、引風(fēng)機(jī)引風(fēng)量不足以及爐體、煙道漏風(fēng)的問題。

（4）雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，由于引風(fēng)機(jī)余量太小，不能拉高爐內(nèi)負(fù)壓，而沒有足夠的負(fù)壓就不能有效地對爐膛吹灰，導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)焦現(xiàn)象加劇。

5.2 處理措施

（1）加強(qiáng)沉灰池污水壓泥頻次，減少脫硫水中的結(jié)晶物；安排人員對停爐的公共煙道部分進(jìn)行隔離清理；采取措施對脫硫廢水中的高鹽分結(jié)晶物定期予以去除。

（2）本次雙爐高負(fù)荷試驗，由于運(yùn)行周期較短，爐內(nèi)結(jié)焦情況不是太明顯，為預(yù)防雙爐高負(fù)荷、長周期運(yùn)行時的結(jié)焦問題，應(yīng)視結(jié)焦情況增加除焦劑的用量，以緩解結(jié)焦現(xiàn)象。

（3）技術(shù)人員及熱媒爐操作人員要悉心摸索與總結(jié)，尋求最佳的噴漿量和鼓風(fēng)比，使熱媒爐的燃燒效率達(dá)到最優(yōu)。

（4）在熱媒爐停爐檢修期間，對爐膛、煙道、預(yù)熱器、引風(fēng)機(jī)、脫硫塔、脫水桶等進(jìn)行全面清理；同時對爐體、煙道等進(jìn)行密封性檢查及處理，以減少漏風(fēng)量。

6 結(jié)束語

通過雙爐（2#熱媒爐、4#熱媒爐）高負(fù)荷測試，我們確認(rèn)雙爐是可以滿足聚酯裝置設(shè)計產(chǎn)能供熱需求的，且電、水煤漿等主要原輔料單耗有下降趨勢。但在雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，煙氣中氮氧化物含量上升，需進(jìn)一步探討及優(yōu)化熱媒爐的運(yùn)行參數(shù)，確保煙氣達(dá)標(biāo)排放；而且，雙爐高負(fù)荷運(yùn)行期間，由于引風(fēng)機(jī)至煙道管線易被脫硫結(jié)晶物堵塞，系統(tǒng)阻力增大，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)能力不足，以及前后爐膛結(jié)焦等問題，未能實(shí)現(xiàn)雙爐高負(fù)荷、長周期、穩(wěn)定運(yùn)行，這也為我們下一步的重點(diǎn)攻關(guān)指明了方向。