1、环能科技注汽锅炉石油焦粉、燃料油注汽锅炉石油焦粉、燃料油 复合燃烧技术简介复合燃烧技术简介大连环能科技开发有限公大连环能科技开发有限公司司二零一零年七月二零一零年七月1、概述概述 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
2、燃料为原油或天然气,据国外统计,蒸汽锅炉所消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 3040%。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
3、,缺点是占地面积大,煤场、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。12燃料油、石油焦粉或天然气、石油焦粉复合燃料油、石油焦粉或天然气、石油焦粉复合燃烧燃烧 针对辽河油田已经做的上述燃料结构调整，我们
4、认为燃料油、石油焦粉或天然气、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石油焦粉燃料油或石油焦粉天然气复合燃烧的的 可行性分析可行性分析21石油焦粉简介石油焦粉简介 石油焦热值较高,约为 3036 MJ/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 151167 kJ/mo l。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
5、,重油则采用文献水分灰分挥发分固定碳CHONS低热值/(MJ/kg)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表表 1 1 石油焦石油焦 、重油、煤粉和木粉工业分析和元素分析对比、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
6、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。22石油焦粉在注汽锅
7、炉炉膛内的燃烧点火及稳石油焦粉在注汽锅炉炉膛内的燃烧点火及稳燃燃 复合燃烧的一个原则就是对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
8、到的长征2号捆绑式运载火箭形式，由于有两种热源相互依托，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。23关于炉内灰渣关于炉内灰渣 以油田常用的23T/H注汽锅炉为例，当燃料一半为油一半为石油焦粉的情形下，额定负荷下焦粉耗量约为820KG/H，焦粉灰含量为0.1%，每小时产生 的灰渣量0.82KG/H,由于焦粉粒度在200目以下，管式炉膛内烟气流动速度超过12米/秒，最大可携带颗粒直径为1mm,灰份基本全部被带出炉膛，无法沉降，因此也没有必要加装炉膛内的吹灰装置，当焦粉灰含量在0.1%时，烟气中灰含量约为34mg/m3，满足环保要求，即使焦粉灰含量在0.3%
9、,也能达到环保要求,没有必要在锅炉尾部加装除尘装置。3、复合燃烧系统的基本构成复合燃烧系统的基本构成石油焦粉制备石油焦粉制备盘锦地区盛产石油焦,除辽河油田化工总厂自产外,华锦集团年产石油焦30万吨,保障了原料供应,另外,国内的石油焦市场货源一直较充裕。从炼油厂出产的石油焦含水量一般在10%左右，为了满足制粉要求需要对石油焦进行干燥，使水份含量在3%以下，这个水份能保障石油焦粉长期储存及运输。石油焦粉制备厂不需要辽河油田自己完成，交由社会运营管理。燃料油、石油焦粉复合燃烧系统石油焦粉运输石油焦粉运输石油焦粉运输采用粉料输送车，卸车用气力输送到注汽锅炉旁储存罐内。石油焦粉储存石油焦粉储存在注汽锅炉
10、旁建一个石油焦粉储存罐，容量在约16立方米，可供一天燃用。石油焦粉输送石油焦粉输送由一次风机,给粉机和联结管道组成.复合燃烧器复合燃烧器4、改造投资改造投资 关于石油焦粉的制备及运输由社会完成，对于辽河油田只需购入合格的石油焦粉即可，通过计量直接送到各个注汽锅炉场站。辽河油田需要做的技术改造如下辽河油田需要做的技术改造如下：在注汽锅炉房外面建一个容量为16立方米石油焦粉储存罐，建立一套焦粉输送系统，对现有燃烧器增加四个石油焦粉枪。详细设备清单及价格如下：（万元）钢制16立方米焦粉储存罐 1 一次风机 1 给粉机 1 石油焦粉枪 4 给粉机风机控制柜 1 管道若干 设备安装 系统设计及调试 合计
11、 5、经济性分析经济性分析 以23T/H注汽锅炉为例,年运行天数300天,额定负荷,当燃料为油和一半为油,一半为石油焦粉的情形下做对比:全部烧油50%油,50%石油焦粉油热值41186KJ/KG焦粉热值36349KJ/KG小时燃油量1495KG/H燃油747.5KG/H,焦粉847.5KG/H燃油价格4000元/吨焦粉价格2400元/吨年燃料费用4305.6万元年燃料费用3617.2万元年节省费用万元6、结论：结论：综上所述，燃料油、石油焦粉复合燃烧在理论上是可行的，这种复合燃烧的理念使得燃料结构调整变得简便易行，它完全保留了原锅炉的特点，使原锅炉的功能更为多样，改造施工非常简单，工程造价低廉，相比节省的费用，其改造投资基本忽略，由于替代了的高价燃料油将节省大量的燃料费用，因此，具有良好的推广前景。
