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提高生物质锅炉的热效率

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建于六十年代以前的炼油装置生物质锅炉,排烟沮度大多教均在400~500“c范围内,热效率低于75%,一个处理t为250万吨/年的燃料型炼广《常减压一催化裂化一焦化一拍重整》,被作为嫩料面烧的油每年约在13万吨以上,约为原油处理量的二十分之一。一个处理最250万吨/年常减压蒸馏装置每年燃掉48000~55000吨油。目前,对原有生物质锅炉进行改造,做了大全的工作,提高生物质锅炉的热效率,节省燃料油最,这是节能重耍措施之一。下面介绍几项提高生物质锅炉热效率的重要措施。
一、装设空气预热器1,回转式空气预热器
该预热器的关键件是转子,其结构。转速为2~4转/分,转子内的蓄热面是由0.5~l毫来的不同型式的波纹板交错层迭而成尸热的烟气〔沮度一般在400“c~sooac之!bJ)与冷的空气交错流过蓄热面。烟气流过时,将热量传给蓄热面,冷空气进入蓄热面后,吸收热量而将自身温度升高到260℃左右,再将热空气通入生物质锅炉炉膛,以达到强化嫩烧,提高火焰燃烧涯度,使辐射传热量增高,这样既节省了然料油,又减少了烟气中烟尘。回转式空气预热器中烟气一空气流程。
2.管式空气预热器
这种空气预热器有碳钢管和铸铁管两种。
碳钢管式预热器由许多管子排列组成,所用管子一般采用道径为小40~51毫米、璧厚为1.5毫米的碳钢管。管端固定在管板上,通常烟气走管程,空气走壳程,放在炉顶的预热器也可烟气走壳程,空气走管程。放在炉顶时,为了咸小阻力降,可采用较大的管子及管心距。达种空气预热器虽然在结构上可以保证烟气和空气间的密封,由于管壁被腐蚀穿,所以也会发’牲严重漏风。另外由于管璧结露,管壁不但被腐蚀,产生硫化物,而且烟灰也会粘附在管壁上,愈积愈多,不仅严重影响传热效果,甚至还会堵塞烟气通道。为了防止低温腐蚀,在低温区有时采用铸铁管或玻璃管。
铸铁管式空气预热器,是由多组翅片管组合而成,翅片管本身是由两片内外ml]铸有翅片的片体组成,由于翅片管是用铸铁铸造的,其密封面又是经过切削加工,所以它具有耐腐蚀、密封性能好、寿命长等优点。3.两种空气预热器的比较
《1)生物质锅炉回转式空气预热器此管式空气预热器体积小,重最轻,消耗金属少,地面操作灵活,便于吹灰.
《2)回转式空气预热器在运行中,由于空气和烟气从相反的方向交替流过蓄热面,在空气流过时,可能将烟气流过时积灰的蓄热面上的烟灰冲刷掉一部分,因而积灰没有管式的那样严重,并且对传热的影响一也很小。
(3)回转式空气预热器比管式空气预热器露点腐蚀和积垢要轻。很薄的波纹板交林地被冷却和加热,被空气冷却到露点温度以下时,再转到烟气侧,在加热到烟气露点以上之前,硫化物可能结露,但之后又加热到排烟温度,只要排烟温度高于烟气露点,就不再会有结露了。所以露点腐蚀和积灰都轻。更重要的是回转式冷端蓄热片易于更换,而且还可用耐腐蚀材料制成。当然有些厂把管式空老(预热器尾部也作成易更换式结构,嘴缝还不如回转式容易。
(4)固定式空气预热器密封好,回转式空气预热器由于烟气与空气是交朴流过蓄热面,所以一方面不断热肤与冷缩,一方面又在进行转动,因而在活动密封面上很难达到理想密封。由于空气区的压力高刁:烟气区的压力,所以很容易出现空气漏人烟气中的现象。目前好的Iiu转式空气预热器漏风量仅占总风量的5一10%,一般为20%左右。预热器漏风不但使风机耗电量幼加,而且使总风庆降低,生物质锅炉炉膛燃烧恶化。所以说漏风问题是很大的缺点,也是防碍这种鑫气预热器广泛采用的障碍。减少这种空气预热器的漏风量,保证长周期安全运转,是设计、制造、使川单位共同努力的方向。
(5)回转式空气预热器有时在蓄热面_L着火,这是因为蓄热面_卜积存了可燃物后,在一定温度下,通过空气即发生燃烧。减少戊完全避免这种事故发生的主要措施是保持喷嘴的良好雾化,燃烧完全,坚持定期清洗油枪,及时调整风量,严禁冒黑姻等,纵减少在预热器蓄热面_l:积存可燃物。当蓄热面发生着火事故后,为了减少损失,可通过清洗装置向受热面喷水,产生燕汽后可将火熄灭。
(6)回转式因有转动件,故消耗动力多,运行可靠性较差,需定期检修。管式空气预热器只要保证把空气预热,使管璧高于烟气露点温度,运行就安全可靠了。
(7)管式制造简单,价格便宜,炼厂可自己加工制楚,回转式制造较复杂,加工精度也耍求高。(8》管式可置于生物质锅炉炉顶烟囱处,省掉引风机,减少占地面积。回转式则不能。
关于这两种空气预热器的选用,可根据生物质锅炉具体情况及两种空气预热器的各自特点而选定。对生物质锅炉用回转式空气预热器巳组织鉴定,完成了试制及工业性的试验。目前在东方红炼油广、独山子炼油厂等五、六套常减压装置巳经采用或准备采用这种空气预热器。至于管式空气预热器在五十年代斜顶娜上就已经安装过,近几年在常减压装置的节能改造中,石油二厂、七厂等有八、九套常减压生物质锅炉采用这种废热回收方式。其他装置如催化、焦化、润滑油等生物质锅炉也有不少采用了管式.空气预热器的。
二、采用“冷进料一热油预热空气,法回收废热用这种方法来回收废热、提高生物质锅炉热效率的新技术经生产实践证明是成功的。它既回收了烟气的废热,又预热了炉用燃烧空气,既省掉6台左右的换热器和泵,还具有用热空气强,化燃烧的一切优点。所以在新设计装置时采用这种流程既节能.又方便,是很合理的。但对于老厂改造,需耍根据具体情况而定,因为改造原换热流程牵涉的面很大,要和装遭中的换热器、空冷及水冷一起对全装困的热最利用进行综合平衡,以寻求一种最佳换热流程。目前国内大约有十五套常减压装置采用了这种方法,对生物质锅炉进行了改造,运行正常,已取得很好的效果。
“冷进料一热油预热空气”法的流程以上海炼油厂生物质锅炉为例介绍,见图1一43。(1)将105’c低温原料油(也称冷进料原油)引入炉子对流室尾部吸收烟气废热后加热至250Q场(2)甩常兰线(高于200“O、常一线(低于200cC)侧线热油将空气从常温预热到23炉c,供喷嘴燃烧。
该厂总结出采用这方法提高生物质锅炉热效率具有钢耗最低(4台加热扩,共耗钢154吨),投资省(共用89.75万元),操作维修简单等优点。热效率从65%提高到85%,每年可节省燃料油1.35万吨左右(其中包括将为装置提供的蒸汽折算成标准燃料油,每年约0.16万吨冬。投资在13个月的时间内即可回收。
这种废热回收的方法,根据炼油工艺要求的不同,应灵活掌握。可以分别只采用“冷进料”或只采用“热油预热空气”。如上海炼油厂粕重整生物质锅炉优只采用了‘冷进料,方法。也可以将“冷进料”连续通过几种生物质锅炉对流段的低温部分,最后再进人辐射段加热并控制共出口温度,共流程。如法国壳牌公司在阳蒂科隆炼厂的蒸馏装置就采用了这种冷进料流程。
三、采用余热锅炉余热锅炉是利用加热炉烟气发生蒸汽。水的来源和蒸汽用途厂里统一考虑,全面规划,采用余热·锅炉的范围是:(l)当生物质锅炉排烟温度较高,大于50炉C左右时,装设余热锅炉,发生蒸汽的效果是显著的。(2)如果排烟温度小于300’C,但生物质锅炉热负荷大,排烟带走热量多,也可考虑采用。(3)当生物质锅炉热负荷小,即使排烟温度很高,亦不宜单独采用,有条件时,可将儿个炉子的烟气集中起来发生蒸汽。(4)当排烟温度小于25伊C,目前很少采用。
由于余热锅炉的蒸发量与炉子热负荷及废热锅炉前后烟气温度有关,当上述因素改变时,余热锅炉的蒸发量也随之变化。为了缓和蒸汽量的不稳定性,产生的蒸汽最好和装置内的蒸汽管网相连。有时余热锅炉也装有自身使用的辅助喷嘴,以弥补蒸汽量之不足。我国一炼厂常减庄装置余热锅炉流程示意图。
它属于横管立式余热锅炉。其主炉为圆简炉,常压炉和冷压炉均配有一组余热锅炉和省煤器,汽包则合用一个。每组余热锅炉的设计技术性能如下:
蒸发量:8吨/Il于
蒸汽压力:13公斤/厘米艺
过热器面积:29.5米2Ф35 x3)蒸发器面积:539米2Ф25 xZ。5)
省煤器面积:370米,Ф5 x 2.5)
金属总重:36.5一l屯该锅炉蒸发段上部为二七炉对流室。因为主炉对流室占据了一定高度,所以省煤器分开单独放置。烟气出省煤器后,通过引风机排人烟囱。这种废热锅炉的特点是结构简单,便于现场制作。
常用的生物质锅炉型式为队式垂道管束。共优点是管子检修方便,但占地面积较大。
余热锅炉的省煤器存在较严重的低温腐蚀。除管壁外,烟道、引风机也会111现腐蚀。防止及减轻腐蚀的措施除提高进水温度,使管壁温度在露点以上外,烟道及引风机外壳也应进行保温。为便于检修,省煤器管组及相应的墙板应设计成便于拆.换的结构。

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