1、1原油集输站燃煤蒸汽锅炉及系统的节能改造李亚芹(延长油田股份有限公司原油集输站动力装备科,延安 716000)摘 要: 文章以 6T/H 燃煤蒸汽锅炉的燃烧和储油罐换热系统为研究对象,分析锅炉出力不足的原因,从改造炉拱和调整风室配风及改造储油罐换热系统为切入点,提出具体的节能改造方案,为原油集输站及系统的节能改造提供了经验。关键词:锅炉、炉拱、储油罐、节能Energy-Saving Reform Technical Plan for Coal-burning Steam Boiler and System in Crude Oil Gathering and Transfer CenterLi
2、 yaqinShanxi Yanchang Petroleum ( Group) Co. , Ltd, Crude oil Gathering and Transfer center,Power Equipment Division, Yanan 716000)Abstract: Aimed at the combustion of 6T/H coal-burning stream boiler and the heat-exchange system of oil tank, the specific reform technical plan was suggested, which in
3、clude the modified design of boiler arch, the optimum control of air distribution of plenum chamber, and reform plan of the heat-exchange system of oil tank. This reform scheme can provide help for energy-saving reform for coal-burning steam boiler and system in crude oil gathering and transfer cent
4、erKeywords: boiler, boiler arch, oil tank, energy-saving1 前 言延安地区某原油集输站共有五台新疆天山锅炉厂生的 SZL6-1.25-A 锅炉,年耗煤量为 2.8 万吨,年最大处理原油量为 300 万吨;油罐内原油加热靠换热管排通过蒸汽放热而吸热,夏季要求原油被加热后的温度为 35-45,冬季要求原油被加热后的温度为 40-50。通过五年时间的运行后发现存在以下问题:(1)锅炉出力不足,2最大出力仅能达到 3.8T/H;(2)煤渣含碳量大,冬季通过检测其含碳量高达35%;( 3)排烟温度高,最高排烟温度高达 245;(4)油罐内蒸汽用量由
5、球阀手工调节,蒸汽用量的大小无法定量控制。以上原因导致冬季原油集输站生产不能正常进行,煤耗量大,生产成本高。通过节能技术改造达到以下要求:(1)锅炉出力达到或接近设计值;(2)排烟温度在 180-200范围内;(3)煤渣含量在 15%-18%之间;(4)储油罐内蒸汽用量的大小要求能够自动控制。2 锅炉燃烧设备存在的问题及改造方案2.1 锅炉燃烧设备存在的问题结合所燃烧的煤种对五台锅炉的燃烧设备进行综合分析,存在以下问题:(1)前后拱的拱型和煤种不匹配,前拱角度 70,拱角太大,后拱角度 20,且后拱长度不足,炉喉间距离太大;(2)六个风室全部开启,炉膛内满火膛燃烧,火力不集中,火焰呈暗红色;(
6、3)煤层厚度在 130mm-150mm 之间。2.2 锅炉燃烧设备的节能改造方案(1)利用双人字型拱的 形燃烧方式理论改造前后拱调 整 前 后 拱 的 结 构 尺 寸 , 按 300mm 厚 度 要 求 重 新 浇 筑 前 后 拱 , 使 火 焰 的 趋 势 呈 形 ( 见 图 一 ) , 充 分 发 挥 炉 拱 在 火 床 中 的 引 燃 和 组 织 炉 内 动 力 工 况 的 作 用 , 将 煤 燃 烧 所放 出 的 热 量 尽 可 能 多 的 引 至 火 床 的 着 火 区 , 以 提 高 新 煤 区 的 温 度 、 强 化 传 热 , 同 时 高温 火 焰 在 前 后 拱 导 向 下
7、运 动 直 接 冲 刷 新 煤 层 , 高 温 状 态 下 的 灼 热 焦 碳 颗 粒 在 重 力 和 离心 力 的 惯 性 联 合 作 用 下 分 离 在 新 煤 层 上 , 火 焰 的 冲 刷 及 灼 热 碳 粒 的 分 离 与 新 煤 之 间 进行 着 强 烈 动 量 、 质 量 和 热 量 交 换 , 形 成 一 个 极 有 利 的 着 火 条 件 ; 形 火 焰 在 前 拱 区 的回 流 形 成 一 个 强 湍 动 的 大 漩 涡 , 火 焰 中 未 燃 尽 可 燃 性 气 体 及 灼 热 的 碳 粒 在 强 湍 动 中 增强 了 与 氧 气 间 的 湍 流 混 合 , 及 时 充
8、分 的 供 氧 , 保 证 了 Q3 ( 化 学 不 完 全 燃 烧 热 损 失 ) 和Q4( 机 械 不 完 全 燃 烧 热 损 失 ) 的 减 小 ; 形 火 焰 回 流 对 细 小 飞 灰 带 出 实 际 上 有 封 锁 作 用 ,别 一 方 面 形 火 焰 的 运 动 轨 迹 大 大 增 长 了 气 流 在 炉 内 的 路 径 , 改 善 了 充 满 度 , 增 加 了 停留 时 间 , 提 高 了 燃 烬 率 。(2)调整风室结构,焊接均风板,改变配风方式给风室焊接均风板,使整个炉排面布风均匀,第一风室属于引燃区,风门全关,不专门送风,只靠其它风室漏风即可;第二风室进入燃烧旺期风门只
9、开 20%,只送小风即可;第三,四风室属于燃烧旺期,需要强送风,风门全开;第五风室进入灰渣燃3烬阶段,风门只开 20%;第六风室属于燃烬区,风门全关。配风方式见图二。图一 改造后的前后拱及火焰走势示意图图二 风室配风示意图(3)按照蒸汽锅炉的运行要求,正确使用省煤器在蒸汽锅炉尾部安装省煤器主要是为了降低锅炉的排烟温度,回收烟气的余热,提高锅炉效率,节约燃料。省煤器的水温升高温 1,排烟温度就可以降低 3,当水温升高 6-7时,就可以省燃料 1%左右;另外,通过省煤器给水加热时,水中的气体(氧气和二氧化碳)因溶解度降低而被释放出来,从而减轻对锅炉的腐蚀;同时,由于给水温度的提高,可以改善进水处因
10、温度而产生的热应力。所以说锅炉在运行过程中必须开启省煤器,切断烟气回路的短路现象。(4)改变煤层厚度,调整炉排转速改造前同炉工的操作方式是厚煤层(130mm-150mm 之间) ,高炉排转速,此种运4行方式工人劳动强度大,煤渣含碳量大,损失浪费严重;改造以后煤层厚度调整到90mm-110mm,减小炉排转速,司炉工运煤和出渣量减小,工人劳动强度降低。3 储油罐内蒸汽换热装置存在的问题及改造方案3.1 蒸汽换热装置存在的问题每个储油罐用蒸汽量的多少因季节不同和原油储量的多少而异,每个储油罐中被加热油温度的高低及换热管内蒸汽量的大小,靠经验和感观通过手动球阀来调节,换热效率低,热利用率低,热量浪费现
11、象严重。3.2 蒸汽换热装置的节能改造方案增加温度调节系统,利用温度调节仪表,将来自现场储油罐测温信号反馈至控制室的调节仪表,调节仪表对实际温度测量值和设定的最佳温度值进行运算和比较,根据运算结果控制仪表给现场蒸汽调节阀输出一个模拟调节信号,来实时调节现场蒸汽调节阀的开度大小,从而把被加热油的温度高低和蒸汽用量及蒸汽在换热管内滞留的时间长短联系起来,实时调节蒸汽用量,达到有效利用蒸汽,节约不浪费的目的。另外,在该调节系统中,含有手操功能,可进行手动和自动无扰切换,也就是说在控制室内可由自动切换到手动状态,利用仪表上的手动旋钮手动改变现场蒸汽调节阀的开度大小,这样以防控制失灵后切换到手动进行操作
12、,同时现场蒸汽调节阀也有手动操作功能。由此看来,以上温度控制系统的增加,可增大换热管排管程进出口的温度梯度,延长蒸汽在管程内的滞留时间,实时控制蒸汽用量,降低能耗,节约能源。见图三A:换热管排 B:蒸汽进口管道阀门 C:疏水阀D:铸钢闸阀 E:铸钢电动调节阀 F:铸钢闸阀G:铸钢闸阀 T:温度传感器 M:调节仪表N:温度信号传输线 Q:蒸汽调节阀控制线图三 储油罐蒸汽换热装置节能改造工艺流程图54 改造前后的结果比较(以单台锅炉为例)序号 项目 符号 单位 改造前 改造后1 蒸汽流量 D T/H 3.8 5.82 蒸汽压力 P MPa 4.0 4.03 煤耗量 B kg/h 960 8164
13、煤渣含碳量 Bj % 35%左右 16%-18%5 排烟温度 度 230-245 180-200 6 煤层厚度 H mm 130mm-150mm 80mm-110mm5节能效果分析改造前年处理原油 280 万吨时其耗煤量是 2.5 万吨,改造后年处理原油 280 万吨时其耗煤量是 2.125 万吨,年平均节煤量是 2.5-2.125=0.375 万吨,节煤率是 2.5-2.125/2.5100%=15%,每吨煤按 350 元市场价计算,年节约资金 0.375 万吨350 元/吨=131.25 万元,五个月可以收回投资成本。6结论通过对五台 SZL6-1.25-A 燃煤蒸汽锅炉及储油罐换热系统进行技术改造,既改善了煤的燃烧状况,又改善了着火和燃尽条件,还提高了燃烧效率,使蒸汽在换热管内的利用率大大提高,减轻了司炉工的劳动强度,达到了节煤,降耗和保护环境之目的,其节能效果值得借鉴。参考文献:1 赵钦新等,工业锅炉安全经济运行,北京:中国标准出版社 2003,3243362 辛广路等,锅炉运行与操作指南,北京:机械工业出版社,2006,1111163 金定安、曹子栋、俞建洪、工业锅炉原理,西安:西安交通大学出版社,1986,7886个人简介:李亚芹,陕西延长县人。女,2009 年延安大学电子信息工程毕业,2009 年获中级职称。长期从事动力设备管理工作。