奧里油產(chǎn)于委內(nèi)瑞拉，是由一種環(huán)烷基超重質(zhì)原油加30%左右的水和添加劑乳化而成，作為一種新型物美價(jià)廉的替代燃料，已日漸引起全世界的注意，各國都在積極研究利用奧里油的技術(shù)。我國在湛江建造了國內(nèi)首座2×600 MW奧里油發(fā)電廠，其鍋爐由東方鍋爐廠專門針對(duì)奧里油設(shè)計(jì)制造，在該發(fā)電廠2006年調(diào)試期間，鍋爐出現(xiàn)了達(dá)不到設(shè)計(jì)出力、除灰系統(tǒng)排灰困難及空氣預(yù)熱器堵塞等問題。
1、鍋爐系統(tǒng)概況
    湛江奧里油發(fā)電廠#1、#2鍋爐為亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、前后墻對(duì)沖燃燒、再熱汽溫采用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)、露天布置、全鋼構(gòu)架、無水平煙道的背靠背布置的汽包鍋爐。
  2臺(tái)鍋爐共用l套奧里油供油系統(tǒng)，奧里油從日用油罐自流供至油泵房，經(jīng)過濾器、供油泵及燃油加熱器等輔助設(shè)備后，送至各爐前母管。供油泵選用三螺桿容積泵9臺(tái)。燃燒設(shè)備主要由奧里乳化油燃燒器、輕柴油點(diǎn)火器、大風(fēng)箱、風(fēng)門執(zhí)行器及爐前燃油系統(tǒng)管道等部件組成。燃燒器及大風(fēng)箱等布置在鍋爐前、后墻上，采用對(duì)沖燃燒形式。
36臺(tái)燃燒器分3層布置在前、后墻的大風(fēng)箱上，每臺(tái)燃燒器均配有1臺(tái)輕柴油點(diǎn)火器，燃燒器的點(diǎn)火方式采用由高能點(diǎn)火器點(diǎn)燃輕柴油、再點(diǎn)燃奧里乳化油的二級(jí)點(diǎn)火方式。大風(fēng)箱采用分隔式風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于燃燒器的布置也分為3層，每個(gè)燃燒器的配風(fēng)在大風(fēng)箱上擁有1個(gè)獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)口，在大風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)口上設(shè)有風(fēng)門擋板，風(fēng)門擋板的調(diào)節(jié)由執(zhí)行器完成，每個(gè)進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)門擋板配一個(gè)執(zhí)行器，每個(gè)燃燒器的風(fēng)量均可單獨(dú)調(diào)節(jié)。
富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    每臺(tái)鍋爐配2臺(tái)靜電除塵器，按靜電除塵器設(shè)計(jì)效率計(jì)算，其排灰參數(shù)大約是：一電場除灰量為總灰量的80%；二電場除灰量為總灰量的15%；三電場除灰量為總灰量的2%。除灰系統(tǒng)采用正壓氣力除灰系統(tǒng)，按2臺(tái)爐1個(gè)單元設(shè)計(jì)，用于輸送電除塵器灰斗的灰。每臺(tái)鍋爐的輸灰系統(tǒng)按排灰量的150%設(shè)計(jì)，即0.6 t/h。
    湛江奧里油發(fā)電廠鍋爐采用#400奧里油，其特性數(shù)據(jù)見表1。
2、鍋爐存在的問題分析
2.1鍋爐達(dá)不到設(shè)計(jì)出力的問題
    該電廠#1、#2機(jī)組調(diào)試及運(yùn)行期間，在設(shè)計(jì)該燃油壓力下投運(yùn)設(shè)計(jì)奧里油槍數(shù)，機(jī)組出力只能達(dá)到設(shè)計(jì)出力的50%左右，其原因可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：
    (1)奧里油的物理特性突出表現(xiàn)在它的黏度特別大，乳化前根本無法流動(dòng)，在進(jìn)行乳化處理后，黏度大大降低，但和一般的重渣油相比，黏度還是要大很多（見表1），在30℃，20s-1的條件下，#400奧里油的黏度達(dá)到500 MPa．s左右。在熱工自動(dòng)和機(jī)組燃油壓力保護(hù)中，取燃油進(jìn)油母管壓力為控制值，一般認(rèn)為，燃油母管壓力可以代表油槍前壓力，然而由于奧里油黏性特別大，燃油管道及閥門阻力與油的黏性成正比，用燃油母管壓力代表油槍前壓力已經(jīng)不再適合。作者在奧里油槍前燃油管道和霧化蒸汽管道加裝壓力表進(jìn)行測量（見表2）并分析發(fā)現(xiàn)，在奧里油通過母管到達(dá)燃油角閥產(chǎn)生很大的壓降（達(dá)到0.1 MPa），奧里油從燃油角閥再到達(dá)油槍前，再次產(chǎn)生很大的壓降（達(dá)到0. 15 MPa），因此，用奧里油母管壓力簡單代替槍前壓力是不合適的。當(dāng)奧里油母管壓力達(dá)到0.9 MPa時(shí)，槍前壓力僅僅達(dá)到0. 65 MPa，按照設(shè)計(jì)，在0.65 MPa壓力下，每支奧里油槍僅達(dá)到0.9 MPa壓力下設(shè)計(jì)燃油流量的60%，因而嚴(yán)重影響到機(jī)組的帶負(fù)荷能力。同時(shí)，由表2可以看出，霧化蒸汽的壓降不大。
    (2)湛江奧里油電廠采用的是AF - JET霧化器，其霧化原理是：燃料通過環(huán)形混合室外側(cè)切向噴入混合室，當(dāng)高速油流通過介質(zhì)噴口時(shí)，比油流速度更高的霧化介質(zhì)與油流成一定的夾角噴入混合室，2種流體被對(duì)方碰撞，并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行充分的混合，最后在圓周多個(gè)噴孔噴出，完成初始霧化，霧化后燃料顆粒粒徑僅為40一50um。該種混合加熱作用使乳化油溫升高，部分蒸汽放熱后變?yōu)轱柡退�，混入乳化油中。乳化油噴出油槍后，壓力急劇下降，由于�?duì)應(yīng)壓力下飽和水的焓值降低，使得油滴中部分飽和水或游離于油滴外的飽和水滴產(chǎn)生擴(kuò)容蒸發(fā)，使油滴進(jìn)一步破碎變小，同時(shí)，爐內(nèi)高溫也會(huì)加劇蒸發(fā)作用。乳化油噴出油槍一定距離后著火，使油滴加熱更為迅速，被進(jìn)一步爆開，最終油滴經(jīng)二次霧化后被分離為10 ym小的微粒，由于這種微粒極小，加大了與氧氣的接觸面積；同時(shí)，乳化油中的水分變?yōu)樗�蒸氣與焦炭粒發(fā)生水煤氣反應(yīng)而放出熱量，使燃燒非常迅猛，火焰較短，即使過剩氧量很低，在高溫下也能完全燃燒。當(dāng)鍋爐達(dá)不到設(shè)計(jì)出力，對(duì)奧里油槍全面檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，奧里油槍槍管內(nèi)有未吹掃干凈的奧里油，有很多奧里油槍出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，堵塞位置主要是在霧化蒸汽噴口處，有瀝青狀黑色物質(zhì)。由于霧化蒸汽側(cè)堵塞，沒有足夠的霧化蒸汽進(jìn)入混合腔室，奧里油沒有經(jīng)過充分的初次霧化就進(jìn)入了爐膛，造成燃燒不良，影響了燃燒效率及機(jī)組的帶負(fù)荷能力，并且造成部分未燃盡的炭黑進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。奧里油槍的堵塞與油槍吹掃邏輯不合理也有一定的關(guān)系。其吹掃邏輯如圖l所示，當(dāng)停運(yùn)奧里油槍后，關(guān)閉油閥，關(guān)閉霧化閥，打開吹掃閥進(jìn)行吹掃，這時(shí)必然有少量的奧里油通過混合腔室被吹到了霧化蒸汽側(cè)，由于油槍頭在爐膛內(nèi)烘烤，使少部分奧里油破乳形成瀝青狀物質(zhì)堵塞了霧化蒸汽噴口，最終影響到油槍霧化效果及鍋爐帶負(fù)荷。
2.2除灰系統(tǒng)排灰困難問題
    在調(diào)試及運(yùn)行期間，出現(xiàn)了除灰系統(tǒng)排灰困難的問題，主要表現(xiàn)為電除塵灰斗到倉泵之間的連通管堵塞，電除塵灰斗料位高，灰?guī)煜禄业膱A盤給料機(jī)由于堵灰過流跳閘。分析其原因，有以下4點(diǎn)。
    (1)奧里油燃燒后產(chǎn)生的灰非常細(xì)，其直徑僅為微米級(jí)，密度很小，經(jīng)過注氨后，灰中含有硫酸銨等化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致奧里油燃燒后的灰具有很強(qiáng)的吸濕性，雖然由電除塵器放出的奧里油燃后的灰呈灰白色，但在大氣中吸濕后很快變成暗灰色，遇水后變成灰黑色。這種灰很容易吸濕，黏性很強(qiáng)，容易在輸灰系統(tǒng)中造成堵塞。
    (2)灰斗到倉泵之間的連通管由于下灰閘板的定期開放，灰在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)在該管積留，由于該輸灰管沒有保溫和伴熱，熱的灰在該管處遇冷后受潮造成堵塞。
    (3)由于灰斗到倉泵之間的連通管堵塞沒有得到及時(shí)清理，灰斗內(nèi)的灰積高；由于該灰密度很小，一旦積高很難再順暢地靠重力下到倉泵，于是灰越積越高，出現(xiàn)惡性循環(huán)。
    (4)灰?guī)煜禄业膱A盤給料機(jī)沒有伴熱，灰?guī)靸?nèi)的灰在該處遇冷受潮后卡住圓盤給料機(jī)，同時(shí)，該圓盤給料機(jī)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)出力較小，很容易過流跳閘。
2.3空氣預(yù)熱器堵塞問題
    在調(diào)試后的運(yùn)行期間，#1、#2機(jī)組的空氣預(yù)熱器分別出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，當(dāng)空氣預(yù)熱器壓差增大到1500 Pa后，會(huì)迅速爬升，導(dǎo)致鍋爐風(fēng)量不足被迫降負(fù)荷，同時(shí)，積灰既影響傳熱，又與腐蝕互為依存、互相促進(jìn)，形成惡性循環(huán)。分析其原因，有以下4點(diǎn)。
    (1)奧里油本身含灰量不多，但在注氨后其燃燒生成的灰量比預(yù)計(jì)多，而且灰的顆粒細(xì)，黏附性強(qiáng)，容易造成鍋爐的高、低溫受熱面積灰嚴(yán)重。
    (2)在調(diào)試后的運(yùn)行期間，空氣預(yù)熱器吹灰比調(diào)試期間大大減少，造成空氣預(yù)熱器積灰加速。
    (3)由于暖風(fēng)器出口風(fēng)溫達(dá)不到設(shè)計(jì)值，排煙溫度偏低，在滿負(fù)荷時(shí)盡管能達(dá)到130~ 140℃，但奧里油的露點(diǎn)溫度在145℃左右，在空氣預(yù)熱器的低溫段，煙氣中的飛灰與硫酸會(huì)生成水泥質(zhì)粘結(jié)灰。
    (4)輔助蒸汽溫度偏低，僅有210℃左右，一方面降低了暖風(fēng)器的工作效果，另一方面容易在空氣預(yù)熱器受熱面凝結(jié)，粘結(jié)大量的飛灰。
3、解決方案及建議
3.1鍋爐達(dá)不到設(shè)計(jì)出力問題的解決方法
    考慮到在超水壓試驗(yàn)時(shí)燃油管道打壓到1.5MPa，裕度較大，可以通過提高母管燃油壓力的手段使油槍前壓力得到提高而達(dá)到設(shè)計(jì)值，使燃油流量大幅度提高，從而提高鍋爐負(fù)荷。修改油槍吹掃邏輯：一方面在油槍吹掃的同時(shí)，打開霧化蒸汽閥，防止奧里油被吹入霧化蒸汽側(cè)；另一方面提高吹掃時(shí)間，以便把奧里油槍中的殘油吹掃干凈，消除油槍堵塞的誘因。加強(qiáng)清理奧里油槍，以消除奧里油槍堵塞�？刂坪脢W里油溫在50℃左右，以保證油槍火焰有較好的爐膛充滿度。
3.2除灰系統(tǒng)排灰困難問題的解決方法
    增加灰斗到倉泵之間連通管的伴熱，可以有效降低該連通管的堵塞。當(dāng)灰斗下灰堵塞時(shí)要及時(shí)捅灰和處理，防止灰斗料位過高而出現(xiàn)惡性循環(huán)。增加旋轉(zhuǎn)給料機(jī)的伴熱，加大旋轉(zhuǎn)給料機(jī)的電動(dòng)機(jī)出力，定期徹底清理在灰?guī)靸?nèi)積留的大塊物體，可基本解決旋轉(zhuǎn)給料機(jī)堵塞問題。
3.3空氣預(yù)熱器堵塞問題的解決建議
    適當(dāng)增加空氣預(yù)熱器吹灰的次數(shù)，在具備主汽吹灰的條件時(shí)，盡量采用溫度較高的主汽進(jìn)行吹灰，防止低溫的輔助蒸汽在空氣預(yù)熱器受熱面凝結(jié)。提高輔助蒸汽溫度或者進(jìn)行技術(shù)改造提高暖風(fēng)器的工作效果，從而提高排煙溫度到露點(diǎn)溫度以上，一方面有效防止低溫腐蝕，另一方面防止在空氣預(yù)熱器低溫段結(jié)露粘灰。當(dāng)空氣預(yù)熱器堵塞嚴(yán)重時(shí)，可考慮不停爐隔離單邊空氣預(yù)熱器用高壓熱水在線沖洗，但水沖洗一般在預(yù)熱器堵灰情況加劇、預(yù)熱器阻力大大增加時(shí)才進(jìn)行，因?yàn)檫^多的水沖洗也將對(duì)受熱面造成損害，在水沖洗結(jié)束后，要將預(yù)熱器受熱面烘干。
4、實(shí)際應(yīng)用效果
    在提高油壓和修改邏輯后，湛江奧里油電廠順利帶到滿負(fù)荷，并通過了168 h連續(xù)試運(yùn)行。在電除塵灰斗到倉泵之間的連通管加保溫后堵灰現(xiàn)象得到緩解，但沒有根本解決。因此，必須增加伴熱裝置，才能徹底解決該問題。由于連通管堵灰沒有根本解決，連通管堵塞后又沒有得到及時(shí)清理，電除塵灰斗仍然經(jīng)常出現(xiàn)料位高現(xiàn)象。在灰?guī)煜禄业膱A盤給料機(jī)經(jīng)過處理，已經(jīng)較少出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象�？諝忸A(yù)熱器堵灰問題在采取在線水沖洗的方式進(jìn)行定期清理后，已經(jīng)基本解決。
5、結(jié)論
    由于奧里油黏度大，造成系統(tǒng)阻力過大，是影響鍋爐帶負(fù)荷的最主要原因；由于熱工邏輯的不合理，造成奧里油槍蒸汽側(cè)堵塞是影響到鍋爐帶負(fù)荷的另一個(gè)原因。奧里油灰的特性是特別細(xì)、容易受潮、特別黏，其上述特性是造成除灰系統(tǒng)堵塞的重要原因：在除灰系統(tǒng)中的部分地方?jīng)]有伴熱裝置，奧里油灰容易受潮而造成堵塞。奧里油灰的特性、排煙溫度低于露點(diǎn)溫度及輔助蒸汽溫度低是空氣預(yù)熱器容易堵塞的重要原因。