煉油廢白土在水泥廠燃煤自備電廠中再利用的實(shí)踐

徐丙雷，張超春，蒯 俊（蘇州中材建設(shè)有限公司，江蘇 昆山215300）

0 前言

在精制動(dòng)植物油和石油的過(guò)程中，通常會(huì)使用活性白土來(lái)凈化和脫色。廢白土（Spent Bleaching Earth）即活性白土制油過(guò)程中產(chǎn)生的廢土渣。廢白土不再具有活性白土的吸附能力和催化能力，卻富含豐富的油脂成分。油脂成分可達(dá)30%，在一些高級(jí)油脂精煉中，油脂成分甚至可達(dá)到40%。廢白土中的不飽和油脂在空氣中極易氧化發(fā)熱，發(fā)生自燃，引起火災(zāi)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生刺鼻的氣味，對(duì)環(huán)境造成污染。全世界每年都會(huì)產(chǎn)生大量的廢白土，印度尼西亞作為東南亞石油資源大國(guó)和全球最大的棕櫚油生產(chǎn)、出口國(guó)，每年產(chǎn)生的廢白土也有數(shù)十萬(wàn)噸。過(guò)去，煉油企業(yè)往往將廢白土進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后當(dāng)成固體廢棄物掩埋或焚燒，有些企業(yè)甚至直接將廢白土丟棄野外，不但浪費(fèi)了資源，同時(shí)還污染了環(huán)境。隨著人們節(jié)能意識(shí)和環(huán)保意識(shí)的不斷提高，如何將廢白土重復(fù)利用日益受到企業(yè)和國(guó)家的重視。在印尼，政府為了鼓勵(lì)企業(yè)合理利用廢白土，實(shí)施每處理1t廢白土給予25美金的資金補(bǔ)貼政策。

本項(xiàng)目主要研究廢白土在中材國(guó)際總承包的印尼BAYAH 60 MW燃煤電廠中的再利用，通過(guò)摻燒廢白土，將廢物中蘊(yùn)含的熱能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。按照20%的比例摻燒，每年可節(jié)約燃煤270000t左右。由于電廠設(shè)計(jì)是以煤炭為燃料，廢白土的化學(xué)成分決定了其性質(zhì)與煤炭有著很大的差別，摻燒過(guò)程中，對(duì)物料輸送、爐膛溫度、鍋爐尾氣溫度、粉塵含量、爐渣等產(chǎn)生很多不利的影響，需要對(duì)電廠的工藝操作進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行改造。

1 廢白土成分分析

BAYAH電廠使用的原煤最低熱值為3 600×4.18kJ/kg，正常情況下使用的原煤凈熱值為4350×4.18 kJ/kg左右，電廠計(jì)劃摻燒的廢白土有兩種，分別來(lái)自棕櫚油提煉和石油提煉過(guò)程，其熱值為10289×4.18 kJ/kg和2100×4.18 kJ/kg，單位熱值遠(yuǎn)低于原煤（見(jiàn)表1）。在鍋爐同樣的發(fā)熱量下，摻燒廢白土?xí)r，勢(shì)必要增加燃料總量，設(shè)備負(fù)荷及工藝運(yùn)行參數(shù)也隨之發(fā)生變化。因此需要根據(jù)設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行狀況，由少到多進(jìn)行多次嘗試和實(shí)驗(yàn)確定最佳的摻燒比例。

除了熱值以外，還需要對(duì)廢白土中的N、S等成分進(jìn)行分析比較，通過(guò)表2可以看出廢白土中的N、S含量小于原煤，摻燒后不會(huì)對(duì)尾氣有害物質(zhì)排放產(chǎn)生影響，S含量的減少可以有效石灰粉的投入量，減輕脫硫系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

表1 BAYAH電廠原煤和廢白土成分分析

表2 原煤和廢白土元素分析比較 %

2 摻入廢白土對(duì)鍋爐工藝操作的影響及應(yīng)對(duì)措施

廢白土的特性與原煤有很大區(qū)別，燃料摻入廢白土后會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、排煙溫度、粉塵濃度等，見(jiàn)表3。

表3 廢白土摻燒比例對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響

2.1 一次風(fēng)量的影響及應(yīng)對(duì)措施

循環(huán)流化床鍋爐中，一次風(fēng)機(jī)的作用主要是送出的風(fēng)進(jìn)入一次風(fēng)室，通過(guò)布風(fēng)裝置（風(fēng)帽）進(jìn)入爐膛，使?fàn)t膛內(nèi)的床料流化。一次流化風(fēng)是爐內(nèi)熱量的主要傳遞和攜帶介質(zhì)。一次風(fēng)速的大小決定著床料的流化情況和爐內(nèi)床溫的調(diào)節(jié)情況。一次風(fēng)還是點(diǎn)火和播煤風(fēng)的風(fēng)源，因此一次風(fēng)的用量在循環(huán)流化床鍋爐中是最大的，占總用量的50%以上。由于廢白土的比重較大，導(dǎo)致流化困難，爐膛差壓變大，一次風(fēng)管網(wǎng)阻力增大，進(jìn)而導(dǎo)致一次風(fēng)量變小，影響燃料的充分燃燒，對(duì)設(shè)備也有一定的危害。在實(shí)際操作中需要根據(jù)燃料流化和燃燒情況調(diào)節(jié)一次風(fēng)量，調(diào)節(jié)一次風(fēng)量的方法主要有以下幾種：

（1）利用節(jié)流裝置調(diào)節(jié)流量；

（2）改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量；

（3）調(diào)換壓力較高或較低的風(fēng)機(jī)；

（4）改變管網(wǎng)阻力系數(shù)調(diào)節(jié)流量。

在本項(xiàng)目中主要通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流裝置來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，使一次風(fēng)量維持在110000m3/h左右。

2.2 二次風(fēng)量的影響及應(yīng)對(duì)措施

二次風(fēng)的作用主要是補(bǔ)充爐內(nèi)燃燒的氧氣和加強(qiáng)物料的摻混，其風(fēng)量大小，由燃料的燃燒程度，鍋爐煙氣氧含量決定。廢白土中的含N、C、H、S等元素的可燃物比例比原煤的要低，燃料的整體耗氧量小，二次風(fēng)量要略小于全部使用煤炭的情況。

2.3 對(duì)粉塵濃度和飛灰的影響及應(yīng)對(duì)措施

廢白土燃燒后，其產(chǎn)生的粉塵和飛灰要明顯比煤炭的多，鍋爐電除塵工作負(fù)荷比先前有所加大，需要多開(kāi)啟一個(gè)電場(chǎng)，以保證飛灰的回收以及保證粉塵排放的濃度不超標(biāo)。

3 摻入廢白土對(duì)原煤輸送系統(tǒng)的影響及應(yīng)對(duì)措施

廢白土具有較大的粘性，在進(jìn)行輸送時(shí)，經(jīng)常對(duì)設(shè)備造成堵塞，從開(kāi)始使用以來(lái)，多次造成皮帶機(jī)下料口、給料篩、破碎機(jī)、煤倉(cāng)、給煤機(jī)等部位堵料，特別是雨季來(lái)臨時(shí)，堵塞情況尤為嚴(yán)重，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，在清堵時(shí)需要耗費(fèi)大量的人力，大大加重了運(yùn)行和檢修人員的工作負(fù)擔(dān)，針對(duì)這一情況，必須對(duì)以上關(guān)鍵部位進(jìn)行改造，從根本上解決堵料問(wèn)題。

3.1 廢白土的存儲(chǔ)及輸送

目前廢白土是從原煤預(yù)均化堆場(chǎng)應(yīng)急料斗摻入。應(yīng)急料斗下設(shè)有定量給料機(jī)，可以定量摻入。摻入量最大為100～120 t/h。廢白土經(jīng)過(guò)給料機(jī)后通過(guò)帶式輸送機(jī)，送至原煤破碎系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。

圖1 廢白土及原煤輸送流程

3.2 對(duì)輸送設(shè)備下料口的改造

燃料破碎與輸送系統(tǒng)由定量給料機(jī)、皮帶機(jī)、輥式破碎機(jī)、給料篩、煤倉(cāng)、給煤機(jī)及其他輔助設(shè)備組成（見(jiàn)圖2）。輥式破碎機(jī)位于BC2皮帶機(jī)尾部，實(shí)踐證明，容易出現(xiàn)堵料的部位為給料篩、輥式破碎機(jī)、煤倉(cāng)、給煤機(jī)等四個(gè)部位，其中給料篩、破碎機(jī)、給煤機(jī)堵塞的原因都是由于設(shè)備下方的溜子粘結(jié)物料造成的。在原始設(shè)計(jì)中下料溜子是由普通耐磨鋼板制成的，其表面粗糙，遇到濕度和黏度較大的廢白土?xí)r，極易形成粘結(jié)堵塞，進(jìn)而造成上游主機(jī)設(shè)備的堵塞卡死。為治理這一問(wèn)題，在所有下料溜子內(nèi)壁增加鏡面不銹鋼板，減小物料和溜子的摩擦力，使物料更順暢的通過(guò)溜子，有效的防止物料粘結(jié)堵塞。由于給煤機(jī)下料口比較窄，僅僅安裝鏡面不銹鋼板還不能完全根除堵塞，需要輔以其他方式進(jìn)行清堵，理想處理方式是在四臺(tái)給煤機(jī)落煤管上加裝空氣炮（見(jiàn)圖2），空氣炮采用遠(yuǎn)程自動(dòng)程序控制，可以人為設(shè)置清掃時(shí)間和間隔。

通過(guò)以上兩種方式改造后，基本杜絕了輸送設(shè)備的堵料問(wèn)題。

圖2 落煤管加裝空氣炮

3.3 鍋爐煤倉(cāng)改造

煤倉(cāng)在加了6%廢白土后，煤倉(cāng)內(nèi)壁有掛壁現(xiàn)象，需要通過(guò)人工捅料。在廢白土量增加的情況下，煤倉(cāng)內(nèi)掛壁現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重。久而久之，物料越積越多造成煤倉(cāng)堵塞，如不及時(shí)清理，物料板結(jié)，清理更加困難。相應(yīng)的改造的方案如下：

（1）煤倉(cāng)內(nèi)壁增加鏡面不銹鋼。保護(hù)煤倉(cāng)基板不受磨損和銹蝕，降低煤倉(cāng)內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，增加煤倉(cāng)內(nèi)壁的耐磨性，避免煤粒粘結(jié)導(dǎo)致出口堵塞，延長(zhǎng)煤倉(cāng)使用年限，降低維修率。

（2）煤倉(cāng)內(nèi)壁增加燃料疏松機(jī)。煤倉(cāng)疏松機(jī)是針對(duì)火力發(fā)電廠原煤倉(cāng)堵塞問(wèn)題，該設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)原煤倉(cāng)給煤情況，出現(xiàn)斷煤時(shí)自行啟動(dòng)，及時(shí)疏通，然后自動(dòng)停機(jī)，確保原煤倉(cāng)供煤暢通。

在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的設(shè)備改造和工藝優(yōu)化后，目前BAYAH燃煤自備電廠廢白土摻燒比例可達(dá)20%，燃料輸送系統(tǒng)順暢，堵料的現(xiàn)象基本消除，緩解了設(shè)備和人員負(fù)擔(dān)，電廠運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

廢白土傳統(tǒng)的處理方式有掩埋、焚燒、油分回收以及直接作為其他工業(yè)產(chǎn)品的添加劑等，目前掩埋和焚燒已經(jīng)被大部分國(guó)家和地區(qū)禁止，應(yīng)用較為廣泛的為采用壓榨、水煮等進(jìn)行油分回收，但其處理的綜合成本較高。本項(xiàng)目直接將廢白土摻入原煤在循環(huán)流化床鍋爐中作為燃料燃燒，將其中蘊(yùn)含的熱量轉(zhuǎn)化為電能，處理的方式簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益可觀。在循環(huán)流化床普遍的國(guó)家和地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。