以渣油为主燃料注汽锅炉积灰探析

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1、以渣油为主燃料注汽锅炉积灰探析【摘要】本文对以渣油为主燃料的注汽锅炉炉管翅片管积灰现象进行了探讨,对注汽锅炉燃料变化进行分析,寻求减少锅炉积灰的有效途径,探讨锅炉炉管、翅片管清灰的方法。【关键词】渣油;注汽锅炉;积灰前言油田注汽锅炉早年以稀油为燃料,2002年前后进行了燃料替代,以渣油和稀油混配油为燃料。渣油系统投用的前几年,一方面锅炉利用率低,另一方面稀油比例高,积灰不太严重,没有引起重视,2009年后随着注汽量的增加,渣油比例的提高,积灰速度不断加快,3-4个月可以达到lmm左右的厚度,2011年积灰更是明显升高,1-2个月可达lm

2、m左右,严重制约着锅炉效率。探讨锅炉积灰的成因、清灰方法及减少炉管积灰的途径,是提高注汽锅炉效率的当务之急。1.锅炉积灰对锅炉的危害1.1锅炉积灰的构成。注汽锅炉的积灰主要就是烟灰垢。由于不完全燃烧程度和燃料成分的不同,烟灰垢的化学成分也比较复杂,硅酸盐、硫酸盐积碳、积灰都比较常见。1.2积灰产生的后果:1.2.1降低锅炉的热经济性。烟灰的热导率只有钢的1/800-1/500(2),因此锅炉受热面的内外壁上若积有烟灰,它的传热效果便会降低,也就意味着降低锅炉的出力和增加燃料的消耗。1.2.2炉管积灰,要定期清除,增加了费用,降低了锅炉的

3、利用率。1.3油田炉管积灰状况油田以23t/h注汽锅炉为主,燃料主要为渣油和稀油,渣油占比为75-78%o锅炉运行800h小时左右,辐射段炉管积灰厚度约1-2mm,—般满负荷运行的锅炉1-2个月清灰一次。辐射段炉管外径?89mm.长度为12m、共56根,积灰厚度约1.5mm,积灰面积约为炉管表面的2/3,由此可以计算每次清灰3.14X0.089X12X56X0.0015X2/3m3^0.19m3。清灰频繁,污染环境,危害职工健康,降低锅炉利用率。2.锅炉积灰的原理及影响积灰速度的因素对于辐射段炉管积灰,广东炼化曾送样至广东有色金属研究所

4、经XRD实验显示,主要物相为(Fe,Ni)S04.6H20及(Fe,Ni)V04,另有少量非晶态物相(l)o广东炼化胡伟曾分析加热炉炉管灰垢生成的主要原因:重油中S、Ca、Ni、Fe等含量偏高,金属离子在燃烧中形成氧化物,硫在燃烧中形成S02和S03,和金属离子直接反应或吸水形成硫酸后和金属离子反应生成硫酸盐沉积在炉管外部结成灰垢[1]。油田注汽锅炉炉管积灰基理与其相似,但也略有不同。1.1渣油的品质决定积灰速度1.1.1油田因三次采油技术提高,采收率提高,原油金属含量上升,原油脱金属技术正处于发展阶段,金属最终沉集于渣油中。1.1.2

5、近两年炼油厂先后两次改造,增加了脱轻组分装置,脱去重油的轻组分,而渣油实际是目前炼油技术炼油后剩下的残渣,脱去轻组分,自然重组分增加,这样的渣油燃烧品质就大不如前。2.1.3燃料油中渣油比例由过去的60%到70%,再到78%逐步提高,实现了节能,但燃料品质大大下降,燃料中的杂质含量上升。综合以上三点燃料油品质下降,渣油中的Fe、N5、Na、Ga、Mg及少量的Cu、V等金属杂质经高温燃烧后会与S02、CO2生成CaC03、MgC03、CaS04等灰分,随高温气流的流动聚集在炉管表面,或翅片管上形成灰垢,随着燃料油品质的下降积灰速度逐步加快

6、。2.2燃烧状态不匹配造成积灰加快2.2.1锅炉燃烧设备如油嘴和配风板,在运行一段时间后,有可能出现渣油中的杂质使油嘴堵塞,配风板结焦现象,造成化学不完全燃烧热损失,加快积灰,降低锅炉的热效率。2.2.2锅炉燃烧参数调整不好造成积灰加剧锅炉燃烧参数最佳配合的调整主要是指油温、油压和雾化压力三个参数的配合。这三个参数配合得好,燃烧火焰好,锅炉受热面积灰慢,烟温上升幅度慢,从而降低排烟热损失。假如油温偏低或雾化压力偏低,就可能造成锅炉炉内燃烧不好积灰加剧,排烟热损失迅速增加。运行调整不好将导致排烟温度的急剧上升,而排烟温度每升高12〜15*

7、时,排烟热损失就增加1%左右[2]。2.2.3油风配比不合理,进风量不足,造成火焰发暗,冒黑烟,化学燃烧不充分,加快积灰。2.3回用污水产生的雾化蒸汽也促进了炉管积灰速度油田部分区块注汽锅炉使用油田回用污水,因污水含有S2-、SiO2、Mg2+.K+、Na+、Fe2+等离子,在蒸汽雾化状态下,这些金属离子在高温下同样会和炉膛里的S02、C02反应生成硫酸盐、硅酸盐、碳酸盐类积灰粘附在炉管上;其次污水中还含有Cu、Ag、Zn、Li、Sr等金属元素,另外污水中含有的固形物、烧残渣都在2000mg/L以上,这些物质都可能形成积灰,因此使用油田

8、回用污水的锅炉在蒸汽雾化状态下,炉管及翅片管积灰速度要高于使用清水的注汽锅炉。3.减少积灰形成的途径探讨积灰形成的基理,为我们寻求减少炉管积灰的途径提供了依据。为此我们从以下几个方面进行了较好的实践:3.1

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