600MW燃重油锅炉系统设计特点.pdf

第44卷第l期 2013年1月 锅炉技术 B O ILERTEC H N O LoG Y V ol I44．N o．1 Jan．，2013 600M W 燃重油锅炉系统设计特点 王欣，王汉强，赵鹏 中南电力设计院，湖北武汉430071 摘要 重油发热量高、价格低廉，但其高硫分对锅炉受热面的腐蚀要比煤粉厉害的多。由于燃油的钒和钠 含量较高，会生成低熔点的钒化物，对受热面产生高温腐蚀。根据某委内瑞拉工程采用的1台600M w 亚临 界参数燃油／天然气双燃料锅炉，对其系统及辅机配置的设计特点进行阐述，为重油锅炉系统配置和设计提供 参考和依据。 关键词重油；防腐；污染物控制 中图分类号TK 229。2文献标识码A文章编号16724763201301一002303 0前言 重油是全球石油资源的重要组成部分，具有 比常规石油资源高数倍的资源潜力，全球剩余石 油资源中重油占70％以上。重油发热量高、价格 低廉，但污染比较严重。燃重油工业锅炉因其安 装简便、蒸发量可快速调节、可随时开停炉、辅机 少、占地面积小，且燃油的运输和储存都较燃煤 方便等特点，在沿海地区广泛采用。近些年随着 国外工程的逐渐增加，国外用户比较倾向这种燃 油，所以未来一段时间如何研制出更加高效、节 能、稳定的重油系统，如何采用合理的防腐措施， 并合理配置锅炉辅机系统等，都是锅炉系统设计 中需要思考和研究的问题。 本文根据某委内瑞拉工程采用的1台600 M W 亚临界参数燃油／天然气双燃料锅炉，对其 系统及辅机配置的设计特点进行阐述，为大型重 油锅炉系统的设计提供参考。 1本工程重油特性 重油含氢量较高，所以很容易着火燃烧，并 且不存在结渣和磨损的问题。重油加热到一定 温度就能流动，故运输和控制都较为方便，然而 重油的硫分和灰分对受热面的腐蚀要比煤粉厉 害的多。 从元素分析成份上看，重油和煤是一样的， 也是有碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分等成份组成， 其特点是碳氢含量高，含硫量较高，灰分和水分 含量少，所以发热量较高。本工程重油的物理特 性如表1所示。 表1重油物理特性表 收稿日期20120720；修回日期20121114 作者简介王欣1981一 ，女，研究生，工程师，主要从事发电工程热机锅炉系统设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 24 锅炉技术 第44卷 2锅炉设计特点 本工程锅炉为600M W 亚临界、一次中间再 热、单炉膛、平衡通风、自然循环，锅炉主燃料为 重油和天然气，锅炉燃用重油时点火燃料为轻 油。锅炉基本参数为蒸发量2 080t／h，主蒸汽 压力17．5M Pa，主蒸汽温度541℃。燃重油时锅 炉效率约93％，锅炉最低稳燃负荷不大于20％ B M C R。锅炉B M C R 时重油的小时耗量约为 141t／h。 2．1锅炉燃烧系统配置 锅炉使用的燃烧器是在同一只燃烧器上同 时布置了油枪和天然气枪，既能燃油又能燃气。 点火的步骤是，高能点火器点燃轻油枪，轻油枪 点燃重油枪，或高能点火器点燃点火气枪，点火 气枪点燃主气枪。36只油／气燃烧器34只燃烧 器可带满负荷 分3层布置，重油油枪采用蒸汽 雾化。 2．2锅炉烟风系统特点 锅炉的空气和烟气系统采用平衡通风的方 式。空气预热器采用两分仓回转式空气预热器。 每台锅炉配置两台50％送风机、2台50％吸风机 和2台50％烟气再循环风机。吸风机选用动叶 可调轴流式，送风机选用动叶可调轴流式，烟气 再循环风机选用离心式。 常规煤粉炉，锅炉不设置一次风机，而增设 烟气再循环风机。烟气出省煤器后，一部分烟气 被再循环风机抽出后，从炉底送入炉膛，调节再 热蒸汽温度，其余的烟气进入脱硝装置降低NO ， 的含量，再经过空气预热器、除尘器、脱硫装置、 烟囱，排向大气。 烟气再循环风机选型时要充分考虑烟气中 SO 。腐蚀性和高温含尘烟气的磨损性，采用可靠 的防磨及防腐蚀措施；同时由于运行温度很高 接近400℃，应特别注意再循环风机冷却和润 滑油系统的方式。 3重油锅炉设计的重点 燃油锅炉腐蚀是影响锅炉正常安全运行的 主要原因之一。一般来说，燃油锅炉的腐蚀主要 有2种高温腐蚀和低温腐蚀。本工程高温腐蚀 主要是重油的钒含量30010_6和钠含量 100 10“较高，在过热器、再热器受热面上出现低 熔点的钒化合物所引起的腐蚀；而低温腐蚀则是 因为硫燃烧后生成的SO 。对空气预热器等尾部 受热面的腐蚀。 防止锅炉高温腐蚀主要采取以下措施 1在设计参数和结构方面。保持较低的金 属壁温是避免和控制过、再热器受热面高温腐蚀 的最有效的途径。同时在过、再热器受热面及及 省煤器区域布置吹灰器，进行定期吹灰，对受热 面外表面的积灰进行清除，以防止受热面出现 腐蚀。 2 添入附加剂。在燃油中加入钒的抑制 剂，其中含有的M gO 成分可以和油灰中的较多 成分作用，生成高熔点化合物，使已经沉积在受 热面上的沉积物变得松散，结合合理的吹灰，能 保持受热面管的清洁，防止高温腐蚀。而另一方 面M gO 在高温烟气中易形成固体颗粒，加剧了 受热面的磨损，应考虑受热面的防磨损问题。 3 运行操作。采用较低的过量空气系数 1．1左右以实现低氧燃烧，同时再热器系统采 用烟气再循环调温，可将过剩氧量控制在较低的 水平，有效控制五氧化二钒的生成量，避免过、再 热器受热面出现高温腐蚀。 4燃料处理。设法除去燃料中的钒、钠、硫 等成分，此方案在实际应用上不仅存在技术困 难，在经济上也不合算，因此实际很难实现。 对于本工程来说，较低的过、再热器出口蒸 汽温度是避免受热面出现高温腐蚀的最有利的 条件，通过有效的控制金属壁温，降低烟气中的 氧量可以从根本上消除高温腐蚀的存在前提条 件，从而避免出现高温腐蚀。同时为抑制低熔点 的钒化物的生成，可在燃油中加入钒的抑制剂 如氧化镁 。 另外，由于燃油的硫含量较高，为减轻空气 预热器冷段低温腐蚀，通过提高入口风温和出口 烟温来控制冷段平均温度，在预热器前布置有暖 风器。同时合理选择空气预热器受热面材质，空 气预热器高温段传热元件采用CO RTEN 钢，冷 段传热元件采用耐腐蚀的脱碳钢镀搪瓷材料，有 效防止空气预热器低温腐蚀。 4污染物排放控制和处理设施 由于重油的含硫量很高，为使烟气中的粉 尘、SO 。和N O ，的排放满足环保要求，烟气要净 化后排放。同时考虑重油的特性，在选择处理设 施时需考虑防腐及烟气中重油灰的粘性。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1期 王欣，等600M W 燃重油锅炉系统设计特点 4．1除尘设施 本工程锅炉烟气系统除尘采用高效静电除 尘器，设置2台双室二电场除尘器，除尘效率约 70％，除尘器出口含尘浓度小于120m g／N m 3。 除尘器在设计时必须根据燃油锅炉粉尘特性，达 到良好的清灰效果，并具有良好的防酸腐蚀的 措施。 4．2脱硝方案 本工程同步设置烟气脱硝设施，采用选择性 催化还原工艺SCR 。锅炉配置2台脱硝反应 器。脱硝还原剂采用纯度99．5％的液氨。催化 剂采用蜂窝式催化剂。 燃用重油和天然气时，在锅炉机组BM CR 工 况下，锅炉省煤器出口SCR 脱硝装置入口处烟 气N O 。含量≤450m g／N m 33％0，干态的条 件下，SC R脱硝出El 不超过150m g／N m 3，排放满 足当地现行排放要求。 4．3脱硫方案 本工程重油的最大含硫量为3％，烟气中S03 最大浓度约为5 100 m g／N m s 3％02，干态。采 用海水脱硫方案，按50％～55％的烟气量脱硫后 与剩余原烟气混合。脱硫效率约82％，烟气中S02 排放浓度低于3000m g／N m s 3％02，干态。 锅炉配置一套海水脱硫系统，包括烟气线、 海水线和吸收塔。烟气线中设置增压风机和旁 路烟道，脱硫系统的压力损失由位于原烟气侧的 增压风机克服，增压风机的设计出力为55％的 B M C R烟气量；海水线包括吸收塔喷淋海水供给 和海水水质恢复系统，不设置旁路；吸收塔为喷 淋塔，吸收塔出口净烟气温度为30℃～40℃，脱 硫后的净烟气与旁路烟道的原烟气在水平烟道 混合，混合后的烟气温度约93℃。 由于烟气中S0。含量高，腐蚀性很强，且烟 气温度低于酸露点温度，故烟囱内筒采用复合钛 钢板材料以防止酸腐蚀。 5结语 重油的发热量大，燃烧值高，在作为燃料燃 烧时的低成本和经济性将会随着使用的日益广 泛和工业自动化程度的不断提高而日渐得到重 视。特别是近些年随着国外工程的逐渐增加，燃 重油锅炉工程也有一定的市场前景。但重油中 硫份和低熔点的钒化物灰℃对锅炉受热面的腐 蚀要比煤粉厉害的多，故燃重油锅炉在系统设计 时应注意采用较低的金属壁温、在燃油中加入钒 的抑制剂、以及采用较低的过量空气系数以实现 低氧燃烧，并采用烟气再循环调温等措施来防止 锅炉的高温腐蚀。同时，为控制重油锅炉的污染 物排放，其相应的烟气处理方案和设施也应根据 重油的特性，结合工程情况配置合理的辅助 设施。 参考文献 El i张国伟，胡海蓉，郭晓红．重油燃烧原理及在出口锅炉上的应 用[J1．锅炉制造，20124． [2]吴芳青，王振宇．重油脱镍、钒的研究进展EJ]．当代石油石 化，201110 ． [ 33刘亚明．重油研究现状及展望口]．中国石油勘探，20105 ． D esi gn Feat ureof600M W H eavy O iI- f ir edBoil et Sys t em W A N GXin，W A N GH anqi ang，Z H A OPeng C ent r alSout hernC hi naElect ricPow erD esi gnInst i t ut e，W uhan430071，C hi na A bst ract H eavy oi l i sof hi ghheati ng val ueandl ow er pr i ce，but t he hi gh sul f urcont enti ni t i sm or ecorr osi veandhar m f ul t ot heboi l er heati ng surface com pared w i thcoalpow der．As t he heavy oi lcont ai nshi gher vanadi umandsodi umel em ents，t heyw i l l gener at e vanadi um com pounds w it hl owm el t ing poi nt andcausehotcorr os i ont oheat ingsur face．Thi sart i cl ei s basedononeproj ectw hi chi sequi ppedw it hone600M Wsubcr i t icalheavyoil andnat ur al gas fi redboi l er inV enezuel a，anddescri bet hem ai nfeat ureoft heboi l ersyst emandauxi l i arysys t em 。and i tcanbet akenasareferenceandanexam pl eforothersi m i l arpr oject st odesi gnt he boi l er syst emw hi l efi ri ngheavy oi l． K eyw or dsheavy oi l ；ant i cor r osi on；pol lut ant cont r ol 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m