技术 | 关于重油分离机在水泥生产燃油系统中的应用

引言

重油在中东地区产量高，如果长途运输则费用高，同时由于该地区煤资源匮乏，进口成本高，重油成水泥厂生产首选燃料，但因地域原因，重油有害杂质含量差异很大，本文就高硫含量重油对水泥生产的影响和增加分离设备对提升重油品质带来的经济效益进行分析。

一、高含硫量对水泥生产的影响

水泥厂的熟料在煅烧过程中，当燃料当中的硫含量高[w(SO₃)≥4.1％]时，对工艺、设备和耐火材料以及水泥质量的影响巨大。主要有以下几个方面：

1.1 对工艺的影响

(1)重油中的硫含量超高时，熟料在煅烧过程中，会使液相出现相对较早，易形成结后圈、结蛋、烟室、分解炉缩口以及旁路放风的缩口结皮严重，有害气体成分在窑内和预热器循环富集，容易造成预热器堵塞等工艺事故的发生。

(2)当硫含量较高时，煅烧出的熟料结构疏松，易产生飞砂，结大块，窑皮垮落频繁等，进而容易形成雪人，且出料熟料粉尘含量相对较大，易出现冒灰现象。

(3)硫含量高时，对耐火材料的寿命影响很大，尤其是镁砖，耐火砖寿命平均减少2个月以上。

(4)为减少熟料含硫量，必须增加旁路放风，进而会增加熟料热耗、废料外排，增加熟料成本。

1.2 对燃油系统的影响

(1)重油含硫量高，对重油罐内的加热盘管，重油罐的罐体都会产生腐蚀，会减少使用寿命。

(2)对燃油系统设备，如低压泵、高压泵以及锅炉的增压泵都会产生影响，严重腐蚀设备的密封等，设备损耗加快进而增加运行成本，若备件准备不及时就严重影响生产。

(3)对燃烧器及相关供油阀组设备腐蚀严重，降低使用寿命。

1.3 对熟料质量的影响

(1)目前本项目的重油硫含量以及原材料当中硫含量带入到熟料当中的比例约为1％～1.2％左右，熟料当中的硫含量平均值在1.2％左右，国内极限标准为1.5％，会影响到水泥当中的石膏掺入量，对水泥的凝结时间产生较大影响，易发生质量事故。

(2)硫含量高，不利于C₃S的形成，降低了熟料的强度。

在重油系统增加脱硫设备，经电厂应用实践，能使用硫含量平均降低约15％左右，将更利于生产线工艺操作、降低成本、提高产品质量，延长设备寿命。

2.1 重油分离机工作原理介绍

重油分离机一般成套设置，含抽吸、分离、输送功能，组合成重油分离模块。

重油自重油储罐至分离机，分离机通过高速转毂(8200～12000r/min)对重油进行高速离心分离，将重油中的颗粒杂质排除，然后通过输送泵将分离后的重油输送至重油日用储罐备用。

2.2 重油分离目的及应用

本项目使用重油硫含量约为4.5％、颗粒及胶状杂质含量高，而这些有害杂质对产品产量、质量、热耗、燃油系统设备等带来重大危害，造成质量不稳定、成本增加、环境污染等不利影响。而重油分离模块通过对重油进行高速分离，有效去除颗粒杂质，同时将颗粒物中部分硫分一并去除，防止污染堵塞系统及设备，降低系统管道及设备腐蚀，有效控制环境污染等目的。目前重油分离机广泛应用于重油电站及船舶动力，确保重油发动机燃油参数满足机组可靠运行，而在重油作为燃料地区的水泥行业尚未应用。为提高水泥生产燃油质量，降低系统设备维护成本，改善水泥熟料品质并有利于生产控制，降低环境污染，重油分离机可在使用重油做燃料的水泥行业推广应用。

2.3 水泥线燃油系统改造方案(若新生产线则单独设计)

为确保改造的可操作性及经济控制，本方案不增设重油储罐及其它系统设备，尽可能利用原有燃油输送系统。重油分离模块可作为旁路系统，在保持原设计系统可正常使用情况下，增设于原水泥线油泵房侧。利用原水泥线配置的两个重油储罐及管道系统进行设置。其系统流程为：重油自卸油泵卸油至#1储罐(原有系统)→#1重油储罐原有出口管道上设置三通接口及隔离阀门(改造增设)→重油分离模块(增设)→分离后的重油输送至#2重油储罐预留接口并加装隔离阀门(改造增设)→#2储罐至各燃油使用点(原有)，见图1。

图1 系统流程图

2.4 改造可行性分析

(1)本系统改造作为旁路设置，不影响原有系统正常生产使用，工艺及操作简单。

(2)重油分离设备为模块化设备，对场地及基础要求低且占用小，可根据现场实际情况酌情布置。

(3)管道另行敷设且充分利用预留接口，施工过程中可考虑分段法兰式连接，在场外加工后进罐区分段组装，确保油罐区安全。

(4)重油经分离后，可有效去除炼油焦等剩余颗粒物，同时去除颗粒物所含硫分，对燃油系统管道及设备使用寿命有利提高，降低燃油系统及设备生产维护成本，同时减少杂质燃烧造成的环境污染。

(1)分离后硫含量控制在3.5％左右，水泥熟料在煅烧过程中，可以使吨熟料热耗降低2.5％左右，每年的窑运转率按90％～95％计算，可节约重油约3000t，直接经济效益每年可以节省约35万美元。

(2)含硫量低的重油，会大幅度减少旁路放风量(目前硫含量平均≥4.1％)，外排有害窑灰按平均减少15％计算，每年最少可以节约5万美金废料外运及生料费用。

(3)对耐火砖的影响，按每年减少使用寿命两个月计，三年可以节省更换一次窑砖，约23m镁砖，直接节省成本为15万美元，平均每年节约5万美元。

(4)对燃油系统的影响，如果使用含硫量低的重油，每年可节省5～8台锅炉增压泵，每年可以节省约0.3万美元，且节省维修时间及人工成本。

(5)分离后硫含量控制在3.5％左右，熟料强度可以增加1～2MPa，对于业主占领市场，增加销售额，具有深远意义。

综上所述，在使用分离机后，含硫量高的重油硫含量及其他有害杂质得到有效降低，既改善生产工艺操作，又延长设备寿命、保证了设备运转率，既提高产品质量产量，又增加经济效益，值得推广使用。

作者：朱建华，齐峰，戴志国

来源：《苏州中材建设有限公司》

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