炼油废白土在水泥厂燃煤自备电厂中再利用的实践

徐丙雷，张超春，蒯 俊（苏州中材建设有限公司，江苏 昆山215300）

0 前言

在精制动植物油和石油的过程中，通常会使用活性白土来净化和脱色。废白土（Spent Bleaching Earth）即活性白土制油过程中产生的废土渣。废白土不再具有活性白土的吸附能力和催化能力，却富含丰富的油脂成分。油脂成分可达30%，在一些高级油脂精炼中，油脂成分甚至可达到40%。废白土中的不饱和油脂在空气中极易氧化发热，发生自燃，引起火灾，同时会产生刺鼻的气味，对环境造成污染。全世界每年都会产生大量的废白土，印度尼西亚作为东南亚石油资源大国和全球最大的棕榈油生产、出口国，每年产生的废白土也有数十万吨。过去，炼油企业往往将废白土进行简单处理后当成固体废弃物掩埋或焚烧，有些企业甚至直接将废白土丢弃野外，不但浪费了资源，同时还污染了环境。随着人们节能意识和环保意识的不断提高，如何将废白土重复利用日益受到企业和国家的重视。在印尼，政府为了鼓励企业合理利用废白土，实施每处理1t废白土给予25美金的资金补贴政策。

本项目主要研究废白土在中材国际总承包的印尼BAYAH 60 MW燃煤电厂中的再利用，通过掺烧废白土，将废物中蕴含的热能转化为电能，实现变废为宝。按照20%的比例掺烧，每年可节约燃煤270000t左右。由于电厂设计是以煤炭为燃料，废白土的化学成分决定了其性质与煤炭有着很大的差别，掺烧过程中，对物料输送、炉膛温度、锅炉尾气温度、粉尘含量、炉渣等产生很多不利的影响，需要对电厂的工艺操作进行优化，对部分设备进行改造。

1 废白土成分分析

BAYAH电厂使用的原煤最低热值为3 600×4.18kJ/kg，正常情况下使用的原煤净热值为4350×4.18 kJ/kg左右，电厂计划掺烧的废白土有两种，分别来自棕榈油提炼和石油提炼过程，其热值为10289×4.18 kJ/kg和2100×4.18 kJ/kg，单位热值远低于原煤（见表1）。在锅炉同样的发热量下，掺烧废白土时，势必要增加燃料总量，设备负荷及工艺运行参数也随之发生变化。因此需要根据设备及系统运行状况，由少到多进行多次尝试和实验确定最佳的掺烧比例。

除了热值以外，还需要对废白土中的N、S等成分进行分析比较，通过表2可以看出废白土中的N、S含量小于原煤，掺烧后不会对尾气有害物质排放产生影响，S含量的减少可以有效石灰粉的投入量，减轻脱硫系统的负担。

表1 BAYAH电厂原煤和废白土成分分析

表2 原煤和废白土元素分析比较 %

2 掺入废白土对锅炉工艺操作的影响及应对措施

废白土的特性与原煤有很大区别，燃料掺入废白土后会对锅炉运行参数产生影响，主要体现在一次风量、二次风量、排烟温度、粉尘浓度等，见表3。

表3 废白土掺烧比例对锅炉运行参数的影响

2.1 一次风量的影响及应对措施

循环流化床锅炉中，一次风机的作用主要是送出的风进入一次风室，通过布风装置（风帽）进入炉膛，使炉膛内的床料流化。一次流化风是炉内热量的主要传递和携带介质。一次风速的大小决定着床料的流化情况和炉内床温的调节情况。一次风还是点火和播煤风的风源，因此一次风的用量在循环流化床锅炉中是最大的，占总用量的50%以上。由于废白土的比重较大，导致流化困难，炉膛差压变大，一次风管网阻力增大，进而导致一次风量变小，影响燃料的充分燃烧，对设备也有一定的危害。在实际操作中需要根据燃料流化和燃烧情况调节一次风量，调节一次风量的方法主要有以下几种：

（1）利用节流装置调节流量；

（2）改变风机转速调节流量；

（3）调换压力较高或较低的风机；

（4）改变管网阻力系数调节流量。

在本项目中主要通过调节节流装置来调节风量，使一次风量维持在110000m3/h左右。

2.2 二次风量的影响及应对措施

二次风的作用主要是补充炉内燃烧的氧气和加强物料的掺混，其风量大小，由燃料的燃烧程度，锅炉烟气氧含量决定。废白土中的含N、C、H、S等元素的可燃物比例比原煤的要低，燃料的整体耗氧量小，二次风量要略小于全部使用煤炭的情况。

2.3 对粉尘浓度和飞灰的影响及应对措施

废白土燃烧后，其产生的粉尘和飞灰要明显比煤炭的多，锅炉电除尘工作负荷比先前有所加大，需要多开启一个电场，以保证飞灰的回收以及保证粉尘排放的浓度不超标。

3 掺入废白土对原煤输送系统的影响及应对措施

废白土具有较大的粘性，在进行输送时，经常对设备造成堵塞，从开始使用以来，多次造成皮带机下料口、给料筛、破碎机、煤仓、给煤机等部位堵料，特别是雨季来临时，堵塞情况尤为严重，影响设备的正常运行，在清堵时需要耗费大量的人力，大大加重了运行和检修人员的工作负担，针对这一情况，必须对以上关键部位进行改造，从根本上解决堵料问题。

3.1 废白土的存储及输送

目前废白土是从原煤预均化堆场应急料斗掺入。应急料斗下设有定量给料机，可以定量掺入。掺入量最大为100～120 t/h。废白土经过给料机后通过带式输送机，送至原煤破碎系统（见图1）。

图1 废白土及原煤输送流程

3.2 对输送设备下料口的改造

燃料破碎与输送系统由定量给料机、皮带机、辊式破碎机、给料筛、煤仓、给煤机及其他辅助设备组成（见图2）。辊式破碎机位于BC2皮带机尾部，实践证明，容易出现堵料的部位为给料筛、辊式破碎机、煤仓、给煤机等四个部位，其中给料筛、破碎机、给煤机堵塞的原因都是由于设备下方的溜子粘结物料造成的。在原始设计中下料溜子是由普通耐磨钢板制成的，其表面粗糙，遇到湿度和黏度较大的废白土时，极易形成粘结堵塞，进而造成上游主机设备的堵塞卡死。为治理这一问题，在所有下料溜子内壁增加镜面不锈钢板，减小物料和溜子的摩擦力，使物料更顺畅的通过溜子，有效的防止物料粘结堵塞。由于给煤机下料口比较窄，仅仅安装镜面不锈钢板还不能完全根除堵塞，需要辅以其他方式进行清堵，理想处理方式是在四台给煤机落煤管上加装空气炮（见图2），空气炮采用远程自动程序控制，可以人为设置清扫时间和间隔。

通过以上两种方式改造后，基本杜绝了输送设备的堵料问题。

图2 落煤管加装空气炮

3.3 锅炉煤仓改造

煤仓在加了6%废白土后，煤仓内壁有挂壁现象，需要通过人工捅料。在废白土量增加的情况下，煤仓内挂壁现象会严重。久而久之，物料越积越多造成煤仓堵塞，如不及时清理，物料板结，清理更加困难。相应的改造的方案如下：

（1）煤仓内壁增加镜面不锈钢。保护煤仓基板不受磨损和锈蚀，降低煤仓内壁的摩擦系数，增加煤仓内壁的耐磨性，避免煤粒粘结导致出口堵塞，延长煤仓使用年限，降低维修率。

（2）煤仓内壁增加燃料疏松机。煤仓疏松机是针对火力发电厂原煤仓堵塞问题，该设备自动监测原煤仓给煤情况，出现断煤时自行启动，及时疏通，然后自动停机，确保原煤仓供煤畅通。

在经过相应的设备改造和工艺优化后，目前BAYAH燃煤自备电厂废白土掺烧比例可达20%，燃料输送系统顺畅，堵料的现象基本消除，缓解了设备和人员负担，电厂运转稳定。

4 结语

废白土传统的处理方式有掩埋、焚烧、油分回收以及直接作为其他工业产品的添加剂等，目前掩埋和焚烧已经被大部分国家和地区禁止，应用较为广泛的为采用压榨、水煮等进行油分回收，但其处理的综合成本较高。本项目直接将废白土掺入原煤在循环流化床锅炉中作为燃料燃烧，将其中蕴含的热量转化为电能，处理的方式简单，经济效益可观。在循环流化床普遍的国家和地区具有广阔的应用前景。