燃煤注汽锅炉燃烧工况的优化

2023-02-26

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。