煉油廢白土在水泥廠燃煤自備電廠中再利用的實踐

徐丙雷，張超春，蒯 俊（蘇州中材建設有限公司，江蘇 昆山215300）

0 前言

在精制動植物油和石油的過程中，通常會使用活性白土來凈化和脫色。廢白土（Spent Bleaching Earth）即活性白土制油過程中產生的廢土渣。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30%，在一些高級油脂精煉中，油脂成分甚至可達到40%。廢白土中的不飽和油脂在空氣中極易氧化發熱，發生自燃，引起火災，同時會產生刺鼻的氣味，對環境造成污染。全世界每年都會產生大量的廢白土，印度尼西亞作為東南亞石油資源大國和全球最大的棕櫚油生產、出口國，每年產生的廢白土也有數十萬噸。過去，煉油企業往往將廢白土進行簡單處理后當成固體廢棄物掩埋或焚燒，有些企業甚至直接將廢白土丟棄野外，不但浪費了資源，同時還污染了環境。隨著人們節能意識和環保意識的不斷提高，如何將廢白土重復利用日益受到企業和國家的重視。在印尼，政府為了鼓勵企業合理利用廢白土，實施每處理1t廢白土給予25美金的資金補貼政策。

本項目主要研究廢白土在中材國際總承包的印尼BAYAH 60 MW燃煤電廠中的再利用，通過摻燒廢白土，將廢物中蘊含的熱能轉化為電能，實現變廢為寶。按照20%的比例摻燒，每年可節約燃煤270000t左右。由于電廠設計是以煤炭為燃料，廢白土的化學成分決定了其性質與煤炭有著很大的差別，摻燒過程中，對物料輸送、爐膛溫度、鍋爐尾氣溫度、粉塵含量、爐渣等產生很多不利的影響，需要對電廠的工藝操作進行優化，對部分設備進行改造。

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，電廠計劃摻燒的廢白土有兩種，分別來自棕櫚油提煉和石油提煉過程，其熱值為10289×4.18 kJ/kg和2100×4.18 kJ/kg，單位熱值遠低于原煤（見表1）。在鍋爐同樣的發熱量下，摻燒廢白土時，勢必要增加燃料總量，設備負荷及工藝運行參數也隨之發生變化。因此需要根據設備及系統運行狀況，由少到多進行多次嘗試和實驗確定最佳的摻燒比例。

除了熱值以外，還需要對廢白土中的N、S等成分進行分析比較，通過表2可以看出廢白土中的N、S含量小于原煤，摻燒后不會對尾氣有害物質排放產生影響，S含量的減少可以有效石灰粉的投入量，減輕脫硫系統的負擔。

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 摻入廢白土對鍋爐工藝操作的影響及應對措施

廢白土的特性與原煤有很大區別，燃料摻入廢白土后會對鍋爐運行參數產生影響，主要體現在一次風量、二次風量、排煙溫度、粉塵濃度等，見表3。

表3 廢白土摻燒比例對鍋爐運行參數的影響

2.1 一次風量的影響及應對措施

循環流化床鍋爐中，一次風機的作用主要是送出的風進入一次風室，通過布風裝置（風帽）進入爐膛，使爐膛內的床料流化。一次流化風是爐內熱量的主要傳遞和攜帶介質。一次風速的大小決定著床料的流化情況和爐內床溫的調節情況。一次風還是點火和播煤風的風源，因此一次風的用量在循環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，導致流化困難，爐膛差壓變大，一次風管網阻力增大，進而導致一次風量變小，影響燃料的充分燃燒，對設備也有一定的危害。在實際操作中需要根據燃料流化和燃燒情況調節一次風量，調節一次風量的方法主要有以下幾種：

（1）利用節流裝置調節流量；

（2）改變風機轉速調節流量；

（3）調換壓力較高或較低的風機；

（4）改變管網阻力系數調節流量。

在本項目中主要通過調節節流裝置來調節風量，使一次風量維持在110000m3/h左右。

2.2 二次風量的影響及應對措施

二次風的作用主要是補充爐內燃燒的氧氣和加強物料的摻混，其風量大小，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，二次風量要略小于全部使用煤炭的情況。

2.3 對粉塵濃度和飛灰的影響及應對措施

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

3 摻入廢白土對原煤輸送系統的影響及應對措施

廢白土具有較大的粘性，在進行輸送時，經常對設備造成堵塞，從開始使用以來，多次造成皮帶機下料口、給料篩、破碎機、煤倉、給煤機等部位堵料，特別是雨季來臨時，堵塞情況尤為嚴重，影響設備的正常運行，在清堵時需要耗費大量的人力，大大加重了運行和檢修人員的工作負擔，針對這一情況，必須對以上關鍵部位進行改造，從根本上解決堵料問題。

3.1 廢白土的存儲及輸送

目前廢白土是從原煤預均化堆場應急料斗摻入。應急料斗下設有定量給料機，可以定量摻入。摻入量最大為100～120 t/h。廢白土經過給料機后通過帶式輸送機，送至原煤破碎系統（見圖1）。

圖1 廢白土及原煤輸送流程

3.2 對輸送設備下料口的改造

燃料破碎與輸送系統由定量給料機、皮帶機、輥式破碎機、給料篩、煤倉、給煤機及其他輔助設備組成（見圖2）。輥式破碎機位于BC2皮帶機尾部，實踐證明，容易出現堵料的部位為給料篩、輥式破碎機、煤倉、給煤機等四個部位，其中給料篩、破碎機、給煤機堵塞的原因都是由于設備下方的溜子粘結物料造成的。在原始設計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時，極易形成粘結堵塞，進而造成上游主機設備的堵塞卡死。為治理這一問題，在所有下料溜子內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溜子，有效的防止物料粘結堵塞。由于給煤機下料口比較窄，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行清堵，理想處理方式是在四臺給煤機落煤管上加裝空氣炮（見圖2），空氣炮采用遠程自動程序控制，可以人為設置清掃時間和間隔。

通過以上兩種方式改造后，基本杜絕了輸送設備的堵料問題。

圖2 落煤管加裝空氣炮

3.3 鍋爐煤倉改造

煤倉在加了6%廢白土后，煤倉內壁有掛壁現象，需要通過人工捅料。在廢白土量增加的情況下，煤倉內掛壁現象會嚴重。久而久之，物料越積越多造成煤倉堵塞，如不及時清理，物料板結，清理更加困難。相應的改造的方案如下：

（1）煤倉內壁增加鏡面不銹鋼。保護煤倉基板不受磨損和銹蝕，降低煤倉內壁的摩擦系數，增加煤倉內壁的耐磨性，避免煤粒粘結導致出口堵塞，延長煤倉使用年限，降低維修率。

（2）煤倉內壁增加燃料疏松機。煤倉疏松機是針對火力發電廠原煤倉堵塞問題，該設備自動監測原煤倉給煤情況，出現斷煤時自行啟動，及時疏通，然后自動停機，確保原煤倉供煤暢通。

在經過相應的設備改造和工藝優化后，目前BAYAH燃煤自備電廠廢白土摻燒比例可達20%，燃料輸送系統順暢，堵料的現象基本消除，緩解了設備和人員負擔，電廠運轉穩定。

4 結語

廢白土傳統的處理方式有掩埋、焚燒、油分回收以及直接作為其他工業產品的添加劑等，目前掩埋和焚燒已經被大部分國家和地區禁止，應用較為廣泛的為采用壓榨、水煮等進行油分回收，但其處理的綜合成本較高。本項目直接將廢白土摻入原煤在循環流化床鍋爐中作為燃料燃燒，將其中蘊含的熱量轉化為電能，處理的方式簡單，經濟效益可觀。在循環流化床普遍的國家和地區具有廣闊的應用前景。