注汽锅炉石油焦粉复合燃烧技术简介

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1、环能科技注汽锅炉石油焦粉、燃料油复合燃烧技术简介大连环能科技开发有限公司二零一零年七月1、概述辽河油田是中国第三大油田，也是全国最大的稠油、超稠油、高凝油生产基地。由于稠油黏度较大，采用传统的开采工艺（如注水、加助剂等）无法开采出来，因此，在稠油开采过程中，借鉴国外稠油开采工艺，向油井内注入一定数量的高温、高压蒸汽，将超稠油加热熔化至流态后，再通过抽油机抽取。稠油蒸汽吞吐热采是一种高投入、高成本的开发工艺,蒸汽的生产和地面、地下设备的操作要占整个热力采油生产成本的80%以上,其核心设备是注汽锅炉,注汽锅炉所用燃料为原油或天然气,据国外统计,蒸汽锅炉所消

2、耗燃料约占采油量的1/3,因此,改变注汽锅炉燃料结构,对于降低稠油开采成本、提高热采效益具有非常重要的意义。1.1辽河油田注汽锅炉现状辽河油田用于热采的注汽锅炉就有200多台,一台23t/h的注汽锅炉每年耗油9352t.从稠油操作成本构成分析，燃料费约占30～40%。因此，降低稠油操作成本首先要降低注汽锅炉的燃料费用，而降低燃料费用必须改变燃料结构。（1）现有的注汽锅炉绝大多数都是23t/h燃油锅炉，近年来，辽河油田做了大量的替代燃料油的改造，概括起来如下；直接采用燃煤注汽锅炉这在技术上没难度,有关厂家也生产出合格产品并得到应用,缺点是占地面积大,煤场

3、、灰场、除尘、脱硫等使得一次投资大。（2）煤通过加工，变成水煤浆或煤气以替代原油或天然气辽河油田在稠油区块根据现有的注汽锅炉的结构特（这种锅炉只能烧液体或气体燃料），开展了注汽锅炉改烧水煤浆或煤气的现场试验，通过近两年来的试验，锅炉运行的各项参数达到了预期要求，从技术上来讲，基本能够满足稠油热采的要求。但运行维护较复杂，一次性投资高。（3）采用石油焦浆作为燃油注汽锅炉的替代燃料已经改造了三台锅炉，初投资太大，运行维护复杂，推广前景一般。1．2燃料油、石油焦粉或天然气、石油焦粉复合燃烧针对辽河油田已经做的上述燃料结构调整，我们认为燃料油、石油焦粉或天然气

4、、石油焦粉复合燃烧将会是目前燃料结构调整的首选，复合燃烧的特点是初投资很少，改造周期很短，方便快捷地实现燃料的多样化，基本保留了原先锅炉的特点。2、石油焦粉燃料油或石油焦粉天然气复合燃烧的可行性分析2．1石油焦粉简介石油焦热值较高,约为30～36MJ/kg,灰分极低,一般仅为0.1%～0.3%,挥发分为10%左右,碳含量占90%左右,燃料的活化能为151～167kJ/mol。表1所示为高硫石油焦和重油、煤粉、木粉等燃料的元素分析和工业分析对比,其中石油焦、煤粉及木粉数据采用实验室采集的样品,重油则采用文献水分灰分挥发分固定碳CHONS低热值/(MJ/k

5、g)石油焦0.510.1812.1587.188.53.91.124.535.72重油0.010.00199.520.4686.712.900.030.0842.7煤粉4.1811.8331.5652.4368.363.859.282.380.1127.14木粉8.240.583.537.7347.315.635.892.430.01717.77表1石油焦、重油、煤粉和木粉工业分析和元素分析对比工业分析/%元素分析/%通过表1的数据可以看出,石油焦和重油的碳氢元素含量十分接近，而碳氢元素在燃料中的比重决定了燃料的热值等级。相对于煤、生物质燃料、水煤浆等

6、燃料来讲,石油焦热值非常接近重油的热值;另一方面石油焦和重油都属于低灰分燃料,表中石油焦灰分约为0.18%,而重油灰分约为0.001%,比较煤粉等燃料石油焦在灰分方面更容易满足注汽锅炉的工艺要求。从表中还可看出,重油主要以挥发分的燃烧为主,因而着火迅速,容易点燃;而石油焦主要以固定碳的燃烧为主,石油焦固定碳占到了87.1%,其燃烧特性类似于无烟煤,在常温下难以点燃,因此在采用石油焦粉直接喷燃时,必须采用特殊的技术措施使固定碳颗粒充分加热和热解,经过合理配风,使石油焦粉快速点燃和燃尽。2．2石油焦粉在注汽锅炉炉膛内的燃烧点火及稳燃复合燃烧的一个原则就是对

7、原有的燃烧系统全部保留，只是在现有的燃烧器上加装石油焦粉燃烧器，使得具有既可以烧油、烧天然气、还可以烧石油焦粉，由于石油焦粉的挥发份较低，只有10%左右，靠自身的挥发份的热值很难实现点火，但由于复合燃烧，这个问题得到了很好的解决。在投入石油焦粉之前，锅炉已处于稳定的良好的燃油状态，炉温已经在1000℃左右，其实对于石油焦粉燃烧，炉温在650℃时即可稳定燃烧。石油焦粉投入后，逐步减少燃料油的投入，石油焦粉燃烧器均衡布置在油枪的四周，初步采用四个焦粉枪，火燃的组织基本上以油枪为主，另四个粉枪为附的原则，犹如我们看到的长征2号捆绑式运载火箭形式，由于有两种热

8、源相互依托，提高了燃尽率，火燃充满度高，辐射换热量增大，无论是对锅炉效率还是负荷都有促进作用。