燃煤注汽锅炉燃烧工况的优化

2014-08-15张赫中油辽河油田公司特种油开发公司辽宁盘锦124010

化工管理 2014年12期

张赫（中油辽河油田公司特种油开发公司辽宁盘锦 124010）

前言

燃煤注汽锅炉，是以煤为燃料，采用我国工业锅炉传统的燃烧方式，即层状燃烧的方式。锅炉的受压元件，由环状盘管构成，属于贯流锅炉的范畴。锅炉额定工作压力15、9兆帕，热工介质工作温度352度。用于石油油气藏蒸汽驱动的热力开采工艺，是稠油、高凝油等产能区块开采的重要技术手段之一。

一、现状分析

目前，用于石油热力开采的注汽锅炉，燃料结构基本上为燃油和燃气的注汽锅炉。从我国煤炭蕴藏量较为丰富的实际情况出发，实施以煤代气代油技术，拓宽注汽锅炉的燃料渠道，减小注汽锅炉对重油和燃气的依赖程度。

二、工艺流程

燃煤锅炉工艺流程：煤斗——給煤装置——燃煤装置（炉排、减速器）——除渣装置——除尘装置——配风系统——给水系统——锅炉受压元件。辅助系统：阳离子交换器——辅助给水系统（备用给水系统）——除氧装置。

三、燃煤锅炉的技术特性

燃煤热注锅炉，以煤为燃料。因此，锅炉的生产运行具有燃煤锅炉的属性，符合燃煤锅炉的技术特点。由于，采用层状燃烧的方式，科学合理地调节和控制锅炉的热工状态，使之达到锅炉的运行参数，满足生产工艺的需要。

1.燃料特性：煤的化学成分为 C、H、N、O、S、水分和灰分。由于固体燃料受其自身的燃烧特性的制约，即煤在燃烧室内，需要进行干燥、干馏、挥发分析出、焦炭燃烧等四阶段，才进入燃烧阶段。它相对于气体燃料和液体燃料来说，预燃的周期较长，燃烧的速率较慢，而且，煤的热值偏低。

2.技术参数：由于注汽锅炉的特殊的工艺要求，锅炉的技术参数：工作压力15、9MPa，工作温度352C，汽干度0、8，软化水的硬度为0（其他各项水质标准参照低压锅炉水质标准）。

3.工作特性：注汽锅炉适用于油田稠油与高凝油热力开采的特种设备，运行压力高，介质温度高，并且，要求输出的蒸汽品质具有较小的湿度。因此，才能满足热力开采工艺的条件，保证热力驱动的效果。

4.设备特性：锅炉在操作条件下，必须匹配一整套动力完全独立的锅炉备用给水设备，以防遭遇突然停电时，在应急状态下，启动备用给水设备，冷却锅管，确保锅炉设备的安全。

四、燃烧特性

燃煤蒸汽锅炉，在操作条件下，具备了燃煤锅炉层状燃烧的技术特性，同时，采用了机械炉排中链条式炉排，即鳞片式炉排。所以，锅炉热力状态的调整与控制，要符合链条炉排的技术特点，以满足生产工艺要求。见图一。AB新煤预燃区，BC焦炭燃烧区，CD燃尽区。

1.分段送风：碳粒在炉排上，吸收炉拱的辐射后，碳粒在170——260度时，挥发分开始析出，并在碳粒表面形成火膜。火膜的扩散速度与空气的量有关，炉膛负压一般控制在20——30帕斯卡，焦炭燃烧区的配风量，控制在600——800帕斯卡（全负荷时900——1000帕斯卡）。预燃区的风量控制在100——200帕斯卡，燃尽区的风量控制在300——400帕斯卡。

2.煤的粒度：以0——8毫米为宜，煤屑的含量应小于10%，灰熔点应大于1300度，具有良好的热强度，呈弱结焦性的煤。

3.适量掺水：掺水率应控制在5%以下。适量的掺水，造成煤粒对煤屑的黏性吸附效应。同时，也使煤在干燥过程中，所含水分蒸发后，其体积的变化为1650倍。所以，煤床上形成的空隙十分发育，有助于火床获得良好的燃烧工况。

4.燃烧模式：发火点与煤闸板的距离应保持在200——300毫米为之间(最佳距离100——200毫米)，燃尽点距离挡渣铁400——500毫米（最佳距离300——400毫米）。建立适合燃煤注汽锅炉的燃烧模式，以满足热力可开采工艺的需求。

5.“垄”式火床。铺设垄式或床，可有效的增大火床的燃烧面积，形成燃烧梯度，优化燃烧工况。.

6.火床面积，由一维几何平面，延伸为二维梯形界面，燃烧面积增大了百分十到百分十五。使火床的燃烧几何布局进一步优化，提高了锅炉的热效率。