水煤浆导热油锅炉高负荷测试与运行总结

荣耀辉，栗青兰

（安阳龙宇投资管理有限公司，河南安阳 455133）

安阳龙宇投资管理有限公司300 kt／a聚酯（PE）切片生产装置，采用中石油昆仑公司先进的四釜聚酯技术和美国UOP公司的固相聚合技术，以精对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为主要原料生产瓶级聚酯切片，其配套供热装置为4台水煤浆导热油锅炉，满负荷运行时锅炉三开一备。

此4台水煤浆锅炉采用导热油为传热介质，导热油又称有机热载体或热介质油，作为中间传热介质在工业换热过程中的应用已有50 a以上的历史。一般以煤、水煤浆、天然气为燃料的锅炉，以导热油为介质，利用热油循环油泵强制介质液相循环，将热能输送给用热设备后再返回加热炉重新加热，可在低压力下获得高工作温度。

导热油锅炉目前广泛应用于化工、石油、制药、轻工、建材、食品等需要高温的工业领域。导热油锅炉是基于强制循环的设计思维而开发的直流式特种锅炉，封闭循环供热；液相输送热能，热损失小，节能效果显著，环保效益好；采用盘管式结构，受热面充足，具有较高的热效率；在较低的压力下运行，可获取450℃以下的工作温度，具有低压高温的特点。

1 水煤浆导热油锅炉的运行状况

此4台导热油锅炉（简称热媒炉），以水煤浆为燃料，以导热油为热载体，利用热媒循环泵强制液相循环将热能输送给用热设备，之后返回重新加热，形成一个闭路循环。热媒炉型号YJL-14540MJ，额定热功率为14 540 kW，其结构型式为立管式方盘管加蛇形对流管束，炉膛部分为方形双盘管，对流管束由上、下两个回程组成，烟气上、下流动，炉膛下部为燃烧室。

自投运以来，热媒炉运行负荷一直在70%左右，提升负荷时难度较大，且炉膛内出现结焦，致使热媒炉倒炉频繁，无法实现长周期、高负荷运行，综合能耗高，无法实现双炉的高负荷运行。

2 高负荷测试的目的及期望达到的目标

高负荷测试的目的：通过热媒炉双炉高负荷运行测试，充分暴露问题，掌握系统、设备等的运行能力，以便有针对性地进行处理，为装置下一步的安、稳、长、满、优运行奠定基础，同时也为下一步瓶颈问题的解决制定技改措施。

期望达到的目标：实现双炉高负荷运行，聚酯装置产能达900 t／d以上；双炉高负荷运行时，实现长周期、稳定生产；综合能耗相对有所下降，实现降本增效。

3 双炉高负荷测试经过

11月18日白班开始，采用炉况较好的2#热媒炉及4#热媒炉进行为期半月的双炉高负荷运行测试，期间4台热媒炉频繁倒炉，对暴露出的如炉膛内部结焦、鼓风机振动、捞渣机卡死、脱硫塔管线结晶堵塞等问题进行了处理，最终实现了2#热媒炉、4#热媒炉双炉高负荷运行，试验周期为29 h，2#热媒炉负荷达90%，4#热媒炉负荷达96%。

公司300 kt／a聚酯装置按950 t／d负荷组织生产，装置负荷达到106%，聚酯装置热媒炉主要运行参数见表1，双炉高负荷运行期间烟气的分析数据见表2，双炉高负荷运行期间的产量及消耗见表3。

表1 聚酯装置热媒炉主要运行参数

表2 双炉高负荷运行期间烟气的分析数据mg／m3

表3 双炉高负荷运行期间的产量及消耗

4 双炉高负荷运行能耗分析

双炉高负荷运行期间，聚酯装置负荷为2×475 t／d，2#热媒炉平均热负荷 11.07×106kcal（负荷90%），4#热媒炉平均热负荷11.88×106kcal（负荷96%），4#热媒炉的瞬时热负荷甚至达到12.8×106kcal（负荷102.4%），双炉高负荷运行基本满足了聚酯装置的热量需求。热媒炉的设计负荷为12.5×106kcal，2#热媒炉、4#热媒炉均创造了高负荷纪录。

4.1 水煤浆消耗分析

双炉高负荷运行时，系统热损失和烟气带走的热量在一定程度上会降低，水煤浆单耗（吨产品消耗）降低。据高负荷运行期间的生产数据计算，水煤浆单耗为151.26 kg，与后期3台热媒炉3 d水煤浆单耗平均值153.8 kg相比，水煤浆单耗有所降低（下降约2.54 kg）。

4.2 电耗分析

由表3可以看出：双炉高负荷运行期间，热媒站用电单耗为20.19 kW·h，较测试前上半月的20.59 kW·h低0.4 kW·h；空压机用电单耗为48.02 kW·h，较测试前上半月的50.11 kW·h低2.09 kW·h。这是由于双炉高负荷运行期间，减少了1台热媒炉附属的引风机、鼓风机等辅助设备的开启台数，直接降低了用电量；同时，减少了发送罐用风和水煤浆喷嘴雾化空气用量，间接降低了空压机负荷。

4.3 烟气指标分析

由于水煤浆质量指标直接影响烟气指标，为避免因水煤浆批次不同而对烟气指标造成影响，烟气分析数据只取临近日期的数据。由表2可以看出：双炉高负荷运行期间，烟气中的颗粒物平均含量为22 mg／m3，略低于高负荷试验前5个班的平均值25.4 mg／m3；SO2含量平均为179.4 mg／m3，大大低于前 5个班的平均值 298.2 mg／m3；由于双炉高负荷运行，热媒炉前炉膛温度升高，平均为1 045℃，较3台热媒炉运行时的960℃高了85℃，炉温的升高有利于氮氧化物的生成，因此双炉高负荷运行期间烟气中的NOX含量明显升高。

4.4 添加除焦剂成本分析

双炉高负荷运行期间，每班定期在炉膛内添加除焦剂，以预防和减轻炉膛内结焦，一定程度上增加了生产成本。除焦剂价格8 000元／t，除焦剂添加量为150 kg／d，日增运行成本1 200元，吨产品增加成本约1.3元。

5 双炉高负荷运行暴露出的问题及处理措施

5.1 暴露出的问题

（1）本次双炉高负荷运行周期仅为29 h，运行周期较短，经分析，制约双炉高负荷、长周期运行的主要因素有：引风机出口易结晶堵塞，热媒炉公共烟道部分长时间投用未清理，其内部结垢严重而造成引风机引风量不足，高负荷运行期间引风机频率为47～50 Hz（额定频率为50 Hz）；双炉高负荷运行期间，炉膛负压只能维持在-5～-14 kPa之间，如果脱硫结晶物长时间不能处理，炉膛负压会降至-1 kPa甚至0，只能通过降负荷来维持炉膛负压。

（2）高负荷运行时，炉膛内部有不同程度的结焦现象，焦块掉落易堵塞下渣口，造成下渣不畅；大块结焦掉落至除渣机后，易造成除渣机故障，频繁维修除渣机。

（3）高负荷运行时，除渣机出渣量由原先的13车／班增至23车／班，这在很大程度上增加了人员的劳动强度；同时，炉渣颜色变黑以及渣量增加均反映出水煤浆未充分燃烧，间接反映出鼓风量和喷浆量不匹配、引风机引风量不足以及炉体、烟道漏风的问题。

（4）双炉高负荷运行期间，由于引风机余量太小，不能拉高炉内负压，而没有足够的负压就不能有效地对炉膛吹灰，导致炉内结焦现象加剧。

5.2 处理措施

（1）加强沉灰池污水压泥频次，减少脱硫水中的结晶物；安排人员对停炉的公共烟道部分进行隔离清理；采取措施对脱硫废水中的高盐分结晶物定期予以去除。

（2）本次双炉高负荷试验，由于运行周期较短，炉内结焦情况不是太明显，为预防双炉高负荷、长周期运行时的结焦问题，应视结焦情况增加除焦剂的用量，以缓解结焦现象。

（3）技术人员及热媒炉操作人员要悉心摸索与总结，寻求最佳的喷浆量和鼓风比，使热媒炉的燃烧效率达到最优。

（4）在热媒炉停炉检修期间，对炉膛、烟道、预热器、引风机、脱硫塔、脱水桶等进行全面清理；同时对炉体、烟道等进行密封性检查及处理，以减少漏风量。

6 结束语

通过双炉（2#热媒炉、4#热媒炉）高负荷测试，我们确认双炉是可以满足聚酯装置设计产能供热需求的，且电、水煤浆等主要原辅料单耗有下降趋势。但在双炉高负荷运行期间，烟气中氮氧化物含量上升，需进一步探讨及优化热媒炉的运行参数，确保烟气达标排放；而且，双炉高负荷运行期间，由于引风机至烟道管线易被脱硫结晶物堵塞，系统阻力增大，导致引风机能力不足，以及前后炉膛结焦等问题，未能实现双炉高负荷、长周期、稳定运行，这也为我们下一步的重点攻关指明了方向。