石油焦着火和燃烧燃烬特性的试验研究
石油焦与油页岩混合燃烧特性及其燃烧动力学
石油焦与油页岩混合燃烧特性及其燃烧动力学田红【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2010(026)002【摘要】采用ZRY-2P综合热分析仪对不同质量比的石油焦/油页岩的混合燃料进行了热重分析,得到了它们的热重(Thermogravirnetric,TG)及微商热重(Differential thermogravimetric,DTG)曲线和混合燃烧特性,并计算出燃烧动力学参数.结果表明,随着石油焦/油页岩的质量比逐渐降低,石油焦/油页岩混合燃料的TG曲线变化逐渐缓慢,DTG曲线逐渐呈现3个峰,其中有2个峰明显;当石油焦/油页岩的质量比为3/2时,综合燃烧性能最好,体现出混合燃烧所具有的优势.除石油焦/油页岩质量比为4/1的样品外的其他混合样品,在低温段和高温段活化能按大小排列的顺序与频率因子大小排列的顺序均相同,这体现了活化能和频率因子变化的一致性.石油焦与油页岩混合燃料在低温段的燃烧反应级数为1.30左右,所需活化能较低;在高温段的燃烧反应级数为1.00左右,所需活化能较高.石油焦与油页岩的混合燃料燃烧具有很大的实际工程应用价值.【总页数】6页(P225-230)【作者】田红【作者单位】重庆大学动力工程学院,重庆,400030;茂名学院机电工程学院,广东,茂名,525000【正文语种】中文【中图分类】TK16;TQ038.1【相关文献】1.煤矸石与石油焦混合燃烧特性及动力学分析 [J], 宋长忠;石欣颖;申欣2.煤、石油焦混合燃料掺混石灰石燃烧特性的热重分析研究 [J], 张中林;赵长遂;王凤君3.石油焦与油页岩混合燃料流化床燃烧污染物排放特性 [J], 陆伟群; 房鼎业; 杨智勇4.煤矸石与石油焦混合燃烧特性热重分析 [J], 刘锟;宋长忠;张博文;龚振;刘岩5.煤和石油焦混合燃料在循环流化床中的燃烧特性 [J], 王凤君;赵长遂因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
石油焦的检测方法标准
石油焦的检测方法标准石油焦是一种煤炭和石油的副产品，主要用于铝冶炼和电炉冶炼等工业领域。
为了确保石油焦的质量符合要求，需要进行一系列的检测方法和标准。
本文将介绍石油焦的检测方法标准。
石油焦的检测方法主要包括外观检测、理化性质检测和热性能检测等。
1.外观检测外观检测是对石油焦的外观形态进行观察和评价。
主要包括颜色、形状和表面质量等方面的检测。
颜色的测定常用的方法是比色法。
按照国际标准ISO 22047，石油焦的颜色应为黑色或灰黑色。
可以通过比较石油焦同标准样品的颜色来确定其颜色级别。
形状的测定通常采用显微镜观察。
石油焦的形状应为规则的圆柱状或规则的块状。
通过显微镜放大观察石油焦的形状，并与标准进行比较，确定其形状是否符合要求。
表面质量的测定主要是观察石油焦表面是否有裂纹、破损或杂质等。
可以通过目测和显微镜观察石油焦的表面，并对其表面质量进行评估。
2.理化性质检测理化性质检测是对石油焦的物理和化学性质进行测定。
主要包括固定碳含量、灰分含量和挥发分含量等的测定。
固定碳含量的测定是评价石油焦的热稳定性和燃烧性能的重要指标。
常用的测定方法是加热至高温后测定残留质量，然后通过计算得到固定碳含量。
按照国际标准ISO 10143，石油焦的固定碳含量应不低于86%。
灰分含量的测定是评价石油焦的纯净度的重要指标。
常用的测定方法是将石油焦在高温下燃烧掉，然后测定残留的灰分质量。
按照国际标准ASTM D6374，石油焦的灰分含量应不超过0.8%。
挥发分含量的测定是评价石油焦的挥发性和燃烧性能的重要指标。
常用的测定方法是加热至高温后测定残留质量，然后通过计算得到挥发分含量。
按照国际标准ISO 562，石油焦的挥发分含量应不超过0.8%。
3.热性能检测热性能检测是评价石油焦的热稳定性和燃烧性能的重要指标。
主要包括热值和可磨性等的测定。
热值的测定是评价石油焦能量含量的指标。
常用的测定方法是燃烧试验。
将石油焦样品在控制条件下进行完全燃烧，然后通过计算得到热值。
石油焦与典型煤炭的燃烧特性比较分析
２ ０ １ ７年 第 ２ ０ 期 第４ ４卷 总第 ３ ５ ８期
广 东 化 工
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石油焦 与典型煤炭 的燃烧 特性 比较 分析
孙 创 奇 ，谭 木 娣 ，黎 丽 蓉
【 摘 要】 石油 焦是 是原 油提 炼 后的最 终 副产 品 ，具 有低 灰 、低 挥 发分 、高固 定碳 、高热 值等特 点 。作 为煤 的一种 补充 或 替代 燃料用 于 锅炉燃 烧 发 电 、供 热是 石油 焦 很好 的利 用方 式 ，本 文采 用热 重 法和 马弗 炉烧 灰法 将 石油 焦 与烟煤 等 其它 典 型煤样 进 行燃 烧特 性对 比分析 。实 验 表明 石 油 焦 的燃 烧特 性 介于 烟煤 和 无烟 煤之 问 ，且 接近 烟煤 ，有较 好 的燃烧 特 性 ，即较 低 的着火 温 度 、较 大的反 应 速率 和较 集 中的 放热 峰 ，但其 固 定 碳 含 量 也更 高， 灰分 更低 ，所 以放 热 更多 。
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石油焦的检测方法标准
石油焦的检测方法标准
石油焦的检测方法标准通常根据具体需求和用途而定，以下是一些常见的石油焦检测方法标准：
1. ASTM D5003-19: 用于测定石油焦的成分和微量金属杂质的
标准测试方法。
2. ASTM D5600-19: 用于测定石油焦挥发物含量的标准测试方法。
3. ASTM D5350-19: 用于测定石油焦灰分含量的标准测试方法。
4. ASTM D6374-19: 用于测定石油焦的粒度分布的标准测试方法。
5. ASTM D4421-15: 用于测定石油焦胶结性的标准测试方法。
6. ASTM D5187-10: 用于测定石油焦真密度的标准测试方法。
7. ASTM D189-19: 用于测定石油焦真空残留物的标准测试方法。
8. ISO 12981-1: 用于测定石油焦的动态干馏残留物的标准测试
方法。
9. ISO 10102: 用于测定石油焦表面粗糙度的标准测试方法。
10. ISO 12980: 用于测定石油焦的灰熔点的标准测试方法。
这些标准测试方法通常涵盖了石油焦的化学成分、物理特性、碳含量、挥发物含量、灰分含量、粒度分布等方面的测定。
具体的测试方法可根据实际情况和需求选择。
不同升温速率下石油焦燃烧特性的热重分析
第29卷 第2期2006年4月煤炭转化COAL CONV ER S I ONV o l .29 N o.2A p r .2006 3国家“十五”攻关项目(200113A 401A 03)和国家重点基础研究发展规划项目(G 2000026309).1)硕士生;2)副教授,清华大学热能工程系,100084北京收稿日期:2005211225;修回日期:2005212225不同升温速率下石油焦燃烧特性的热重分析3周 军1) 张 海2) 吕俊复2) 摘 要 利用热天平(T GA )对石油焦的燃烧特性进行研究,根据不同升温速率下石油焦燃烧特性曲线,分析了石油焦在不同升温速率下的燃烧特性,计算出石油焦燃烧反应动力学参数,为该石油焦的燃烧提供了较为可靠的基础数据.由于石油热值高,尽管其着火较难,但一旦着火燃烧剧烈,燃烧过程处在动力区的时间很短.实验表明,石油焦的化学动力控制区在900K 以下.在T GA 上测量石油焦的化学动力学参数时,推荐采用较低的升温速率以延长在动力区的燃烧时间.关键词 石油焦,升温速率,化学动力学,燃烧特性,热重分析中图分类号 TQ 51,T K 160 引 言石油焦是石油焦化加工工艺中的主要副产品,其灰分一般不超过1%,高热值大于30M J kg ,可燃基挥发分在13%左右.石油焦可用作炼焦、做电极炭棒的原料,但这部分用量有限.随着我国石油焦化工业的发展,石油焦的产量大量增加.石油焦作为一种极低灰分、高热值和低挥发分燃料,其价格相对煤炭而言较低廉,有些石油焦还被作为废料进行堆放,因此,将石油焦作为煤炭的一种替代或补充燃料用于发电生产是石油焦利用的重要途径.[123]石油焦的着火温度、可燃性指数和燃烧反应动力学参数等基础数据是石油焦锅炉的设计和运行的重要理论依据,而热重天平(T GA )是测定这些参数最方便和规范的方法.[325]1 实验部分实验所选用的石油焦的元素分析和工业分析见表1.从表1可以看出,这种石油焦发热量高,含碳量高,同时灰分极少,挥发分含量也较低,氮元素含量较高.实验装置是德国N ET ZSCH 公司生产的STA 409C 3 F 型常压高温热天平;实验采用的样品粒度小于012mm ,样品量约20m g ;实验采用的升温速率分别为5K m in ,10K m in ,15K m in ,20K m in 和25K m in ,反应空气流量160mL m in .表1 实验用石油焦分析(%)T able 1 P roxi m ate and ulti m ate analysis ofthe test petro leum coke (%)C ar H ar O ar N ar S ar A ar M ad V daf 91.84.040.832.830.50.410.4912.5 N o te :H eating value Q ar,net,p is 32.39M J kg .2 结果与讨论2.1 失重曲线和燃烧速率曲线石油焦在不同升温速率下的失重曲线(T G 曲线)和燃烧速率曲线(D T G 曲线)分别见图1和第40页图2.从这些曲线可以分析得出多种燃烧特性图1 石油焦在不同升温速率下的失重曲线F ig .1 Com busti on w eigh t lo ss of petro leumcoke at different heating rates参数,如燃烧产物析出温度T 0,着火温度T i ,最大燃烧速率(d Α d Σ)m ax 以及对应的峰值温度T m ax ,燃尽温度T h 等.由图1和图2可知,随着升温速率的增大,图2 石油焦在不同升温速率下的燃烧速率曲线F ig.2 Spatial variati on of the burning rate ofpetro leum coke at different heating rates燃烧反应从低温段向高温段移动.在5K m in的升温速率下,反应从620K开始失重,到900K燃尽,燃烧时间约56m in;而在25K m in的升温速率下,反应从635K开始失重,到1450K燃尽,燃烧时间只有约32m in.因此,在升温速率增大的时候,反应会向高温段移动,燃烧速率加快,燃烧时间缩短,燃烧变得更容易.而在800K以下的低温段,燃烧速率曲线近似重叠,可见热天平中石油焦在低温段的燃烧速率对升温速率的变化不敏感.热分析技术经过多年的发展日趋成熟,其数据处理也相当规范.将在不同工况下的T GA实验结果进行热分析,可以得到一系列表征热分析的特性参数,例如着火温度、可燃性指数、燃烧特性指数以及燃烧反应动力学参数等.2.2 着火温度T GA中的着火温度有着不同的定义方法,常用的方法有[426]:1)温度曲线突变法,即认为在着火燃烧时由于燃烧迅速放热,会引起T G温度曲线上出现突变点,将该点定义为着火温度.有时候温度变化不明显,可以用d T dΣ发生突变的点来定义;2) D T G曲线突变点,也就是开始失重点定义为着火温度.而该点往往实际并没有发生着火,只是开始缓慢氧化反应;3)D TA曲线法,将D TA=0的点定义为着火温度;4)T G曲线分界法,将燃烧和热解的T G 曲线的分界点定义为着火温度;5)T G2D T G联合定义法,即在D T G曲线上,过峰值点A作垂线与T G曲线交于一点B,过B点作T G曲线的切线,该切线与失重开始时平行线的交点C所对应的温度T i定义为着火温度(见图3).本文采用T G2D T G联合定义法求得石油焦在不同升温速率下的着火温度(见图4).从图4可以看出,随着升温速率的增大,石油焦图3 着火温度定义图F ig.3 D efiniti on of igniti on temperature图4 着火温度随升温速率的变化F ig.4 Influence of heating rate onigniti on temperature着火温度增大,5K m in下的着火温度为730K,而25K m in下的着火温度为765K.而这两个升温速率下开始失重的温度分别为620K和635K.沈伯雄等[3]在研究某些石油焦着火温度的时候将开始失重的温度定义为着火温度,并认为升温速率对着火没有影响,在此如果也以开始失重温度为着火温度, 15K的温差也是可以忽略的.但是根据T G2D T G 联合定义法,25K m in下的着火温度比5K m in高出约35K,着火温度随着升温速率的增大而变大的趋势是比较明显的.原因可能是,一方面随着升温速率的增大,燃烧反应向高温区移动,着火温度也随之升高;另一方面,在T GA的实验条件下,总的升温速率不高,挥发分析出得较为缓慢,外界对流扩散较为强烈,因此,着火温度主要由残留在样品中的可燃物质决定.这样,随着升温速率的增大,石油焦固体挥发分析出量增多,残留在样品中的可燃物减少,导致着火温度升高.值得注意的是,这一现象对于升温速率很高的沉降炉和实际锅炉并不一致,因为这时挥发分的析出速率很快,颗粒的着火可能是残留在样品中的可燃物质和挥发分共同作用的结果,甚至在很大程度上决定于析出而来不及扩散的挥发分.胡文斌等[7]利用热重分析研究不同煤种着火特性时发现,不同煤种的着火温度和其挥发分含量基本成线性关系(见第41页图5).本文得到石油焦着04 煤 炭 转 化 2006年火温度也符合其变化趋势,因此,石油焦的着火温度同样取决于其挥发分含量.图5 着火温度和挥发分含量的关系F ig .5 Influence of vo latile content onigniti on temperature2.3 可燃性指数燃烧反应的初期主要是化学动力学控制,燃烧速率主要随着温度的变化,若定义k =-d Αd Σ(1)式中:k 为燃烧速率常数,s -1;Α为石油焦中可燃物的转化率. 对于A rrhen iu s 方程,有d k d T =E R 1T 2 A exp (-E R T )=k E R 1T2(2)将着火温度T i 代入上式,并进行推导整理可得:R E d kd T T =T i K m ax K i =K m ax T 2i (3)式中:K m ax 为燃烧反应的最大速度值;K i 为着火温度时的燃烧速度;d kd T T =T i为温度T i 时燃烧曲线的斜率.从式(3)来看,d kd T T =T i K m ax K i在某种意义上代表燃烧曲线从K i 到K m ax 这一段变化趋势,亦即着火以后的反应能力.所以,K m axT 2i可以被认为是一个放大了的反应性能指数,它主要反应石油焦在燃烧前期的反应能力,称为可燃性指数K r .可燃性指数越大,说明可燃性越好.实验得到的可燃性指数值见表2.从表2可以看出,随着升温速率的增大,石油焦的可燃性指数增大,前期的反应能力增大.在以往的研究中,常用燃烧特性指数S 来全面评价燃料的燃烧情况[8],其定义为:S =d w d Σm ax d wd Σm eanT 2i T h(4)式中:T i 为着火温度,K;T h 为燃尽温度,K;d w d Σm ax为最大燃烧速度,% m in;d wd Σm ean为平均燃烧速度,% m in;S 的单位为%2(m in 2 K 3).表2 石油焦在不同升温速率下的可燃性指数T able 2 Com bustible index K r at different heating ratesH eating rate(K ・m in -1)(d w d Σ)m ax (%・m in -1)T i KK r (%・m in -1・K -2)×10-653.487306.53104.257497.57154.317547.58204.557567.97254.747658.09 燃烧特性指数S 可以反映燃料着火和燃尽的综合特性指标,S 值越大,表明燃料的燃烧特性越好.实验所得不同升温速率下的燃烧特性指数见表3.表3 石油焦在不同升温速率下的燃烧特性指数T able 3 Burnt 2out index S at different heating ratesHeating rate (K ・m in -1)(d wd Σ)m ax (%・m in -1)(d w d Σ)m ean (%・m in -1)T i K T h KS (%2・m in -2・K -3)×10-853.482.657308971.93104.253.0674910412.23154.313.2175411802.06204.553.3475613222.01254.743.4376514531.91 沈伯雄等[3]对广州石油焦在10K m in ,20K m in和30K m in 的升温速率下进行燃烧,结果发现,随着升温速率的增大,最大燃烧速率减小,平均燃烧速率减小,这些都和本实验结果相反.根据定义,S 是表征着火和燃尽综合指标的参数,由表3可知,随着升温速率的增大,最大燃烧速率、平均燃烧速率、着火温度和燃尽温度都是增大的,其中燃烧速率的增大说明了升温速率的升高是有助于燃烧的;而在升温速率升高的情况下,着火温度和燃尽温度虽然升高,但是达到着火温度的时间和燃尽时间是大大缩短的,这同样对着火和燃尽是有利的.可以想像,当升温速率升高到足够大,如在锅炉实际炉膛中,石油焦一旦被投入炉膛,会被迅速加热到较高的着火温度,然后迅速着火至燃烧完全,这种情况下,燃烧速率会高几个数量级,从而S 值也会变得很大;而当升温速率无限小的时候,燃烧趋于缓慢氧化,燃烧速率会很小,S 的值也会很小.而表3中的S 值并不是随着升温速率增大单调变化的,本文认为燃烧特性指数不适合用来表征T GA 中不同升温速率下的着火和燃尽特性,因为它不包含燃烧时间这个重要影响因子项.而S 来表征不同煤种在同一燃烧条件下的燃烧特性可能是会很合适的.14第2期 周 军等 不同升温速率下石油焦燃烧特性的热重分析 2.4 燃烧化学反应动力学石油焦燃烧反应动力学参数是研究石油焦燃烧特性的不可缺少的基础数据.石油焦燃烧属于气固异相反应,反应温度从低到高可划分为三个区域:动力学控制区、动力2扩散联合控制区和扩散控制区.其中,扩散控制包括有颗粒孔隙间的内扩散控制、颗粒与颗粒间及颗粒与外界气流间的外扩散控制.研究表明,在扩散控制存在的区域所求的表观活化能都不是本征活化能,只有在动力学控制区时,求得的表观活化能才更接近本征活化能值.因此,利用热天平来测定的所有固体燃料的本征化学动力学参数时,都必须将获取这些参数的温度范围控制在化学动力区内,消除外界的对流扩散、加温速率、样品量多少和颗粒间甚至颗粒内孔隙扩散的影响.对于石油焦而言,这一温度区间的范围更加严格,这一点在下面的讨论中将更加详细地说明.由图2可以看出,随着升温速率的升高,石油焦的燃烧反应逐渐向高温段移动,在较高的升温速率下,燃烧速率曲线的峰向后延迟,说明在高升温速率下的高温反应段,燃烧反应不再处于动力学控制区.石油焦这种动力控制区较小的特征可能在很大程度上归结于石油焦本身的孔隙结构.研究表明,石油焦燃烧过程中形成的孔主要由微孔组成,燃烧反应是在空间网格结构的内、外部同时发生.[9]因此,选取5K m in下的实验数据计算石油焦燃烧反应的动力学参数.石油焦在热天平中的燃烧过程可以描述为:dΑdΣ=k(1-Α)n(5)k=A exp -ER T(6)式中:A为频率因子,s-1;E为活化能,J m o l;n为反应级数;R为气体常数,为81314J (K・m o l).频率因子A,活化能E和反应级数n这三个量是要求解的动力学参数.求解燃烧反应动力学方法可以分为微分法和积分法两大类.微分法直接从D T G曲线上读取dΑ dΣ的值,可能引入较大的误差,因此更多采用积分法进行计算.首先确定反应级数n,采用Doyle积分近似法[10],尝试用不同的n值进行线性拟合,结果发现, n=017时线性相关系数最高,因此,石油焦燃烧反应级数取为017.将反应级数017代入动力学方程,得:ln dΑdΣ1(1-Α)017=ln A-ER1T=ln k(7) 根据实验数据,可以求得一组不同温度下的k值,利用ln k与1 T之间的线性关系进行直线拟合,直线斜率为-E R,截距为ln A,则可求得E和A的值(见图6).图6 5K m in下的拟合曲线F ig.6 Emp irical co rrelati on at5K m in由图6可以看出,拟合直线线性度很好,为019876,拟合得到表观活化能E=82kJ m o l,频率因子A=1185×102s-1.为了验证求解得到的动力学参数,将动力学参数值代入动力学方程,得到:dΑdΣ=185exp[-82000R(T0+ΒΣ)] (1-Α)017(8) 以实验结果中初始失重点为初始条件,求解微分方程可以得到一条失重模拟曲线,将模拟曲线与实验点对比,通过它们的符合程度判断计算得到的动力学参数的正确性(见图7).图7 5K m in下模拟曲线与实验点的比较F ig.7 Comparison betw een co rrelati on andexperi m ental results at5K m in从拟合结果与实验结果的比较可发现,求解出的动力学参数可用来很好地描述石油焦5K m in下的燃烧过程,模拟的燃烧曲线和实验点符合良好.但是在较高的升温速率下,拟合动力学参数时的拟合线性相关系数变小.20K m in下的拟合曲线见第43页图8,线性相关系数只有017943.原因与石油焦的着火温度高,但一旦着火燃烧强烈的燃烧特点紧密相关.随着升温速率的升高,燃烧反应被推向较高的温度区以较高的燃烧速率进行,而同时石油焦燃料含碳量高,热值高,在高温下的反应不容易控制,使得颗粒实际温度高于程序温度,致使此时的24 煤 炭 转 化 2006年图8 20K m in下的拟合曲线F ig.8 Emp irical co rrelati on at20K m in反应很可能偏离了化学动力学控制区,进入扩散控制区.用方程(8)来描述20K m in下的燃烧过程时得到的模拟曲线见图9,由图9可以发现,模拟曲线在低温段(<900K)符合得较好,而在高温段就不再符合.3 结 论利用热天平研究了石油焦在不同升温速率下的燃烧特性,结果表明,升温速率的升高会把石油焦的燃烧反应推向较高的温度区,着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率均增大,表明前期反应能力强弱的可燃性指数增大,而常用的表明着火和燃尽综合能力强弱的燃烧特性指数不适合用来比较升温速率对石图9 20K m in下拟合结果与实验点的比较F ig.9 Comparison betw een co llecti on andexperi m ental results at20K m in油焦燃烧的影响.石油焦具有着火温度高,但一旦着火燃烧强烈的燃烧特点,测定石油焦本征化学动力学参数的温度需要严格控制在动力学控制区域内,该区域的温度最高极限低,在常压热天平上,仅为900K左右,因此建议由比较低的升温速率来测定. 5K m in升温速率的实验表明,石油焦燃烧反应的反应级数为017,表观活化能E=82kJ m o l,频率因子A=1185×102s-1.石油焦在低升温速率下或者低温段(<900K)燃烧时,燃烧反应可以用dΑdΣ= 185exp[-82000R(T0+ΒΣ)] (1-Α)017来描述.参 考 文 献[1] 周一工.我国石化企业电站石油焦燃烧方式研究[J].锅炉技术,1998(1):26229.[2] 王文选,张守玉,王凤君等.循环流化床中石油焦与煤混合燃烧NO排放特性[J].煤炭转化,2003,26(4):60264.[3] 沈伯雄,刘德昌,陆继东.石油焦着火和燃烧燃尽特性的试验研究[J].石油炼制与化工,2000,31(10):60264.[4] 王凤君,赵长遂.煤和石油焦混合燃料在循环流化床中的燃烧特性[J].电站系统工程,2004,20(4):35236.[5] 王文选,王凤君,李 鹏等.石油焦与煤混合燃料热重分析研究[J].燃料化学学报,2004,32(5):5222526.[6] 朱群益,赵广播,阮根健等.煤燃烧特征点变化规律的研究[J].电站系统工程,1999,15(6):41244.[7] 胡文斌,杨海瑞,吕俊复等.煤着火特性的热重分析研究[J].电站系统工程,2005,21(2):829.[8] 陈建原,孙学信.煤的挥发分释放特性指数及燃烧特性指数的确定[J].动力工程,1987(5):13218.[9] 杨荣清,吴 新,赵长遂.燃烧过程中石油焦表面形态的变化[J].煤炭转化,2005,28(4):30234.[10] 于伯龄,姜胶东.实用热分析[M].北京:纺织工业出版社,1990.STUDY ON COM BUST I ON CHARACTER IST I CS OF A PETROL EU M COKE AT D IFFERENT HEAT ING RATES B YUSING THER MOGRAV I M ETRYZhou Jun Zhang Ha i and LüJunfu(D ep a rt m en t of T her m a l E ng ineering,T sing hua U n iversity,100084P ek ing)ABSTRACT Experi m en tal studies on com bu sti on characteristics of a petro leum coke w ere conducted at differen t heating rates by u sing the ther m ogravi m etry(T GA).Ign iti on tem pera2 tu res,com bu stib le and bu rn t2ou t indexes of the coke w ere derived from the tem po ral m ass varia2 ti on cu rves.D ue to its h igh heating value,petro leum coke is of h igh bu rn ing in ten sity once it is ig2 n ited.T he experi m en t show ed in cou rse of bu rn ing of a p etro leum coke,the range of the k inetic2 con tro lled zone is particu larly narrow,and the upp er tem peratu re li m it of such a zone is900K.A s a resu lt,w hen k inetic param eters of a petro leum coke are m easu red by T GA,a relatively slow heating rate is recomm ended to p ro long the du rati on of the k inetic2con tro lled zone.KEY WOR D S petro leum coke,heating rate,chem ical k inetics,com bu sti on characteristics, T GA 34第2期 周 军等 不同升温速率下石油焦燃烧特性的热重分析 。
煤和石油焦混合燃料在循环流化床中的燃烧特性
0
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ｄｗ／ｄｔ，％／ｍｉｎ
剩余重量，％
60
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煤焦比 １：１
40
-6
煤焦比 １：１
-8
(4) 而石油焦正好与烟煤相反， 升温速率开始很慢， 但 一旦着火后，升温速率明显快速。随着煤焦比的减小，混合 燃料的着火温度逐渐升高， 变得更难于着火。
600 800 1000 1200
20
升温速率１０℃／ｍｉｎ 升温速率２０℃／ｍｉｎ 升温速率３０℃／ｍｉｎ 升温速率６０℃／ｍｉｎ
温度，℃
温度，℃
返料器、烟气冷却系统、旋风式除尘器、引风机等组成。 3.2 燃料特性 煤的平均粒径约为 2.508 mm，d50 约为 1.92 mm；石油 焦的平均粒径约为 1.413 mm，d50 约为 0.58 mm。 3.3 燃烧试验内容及结果 实验样品为金陵石化的烟煤、 石油焦和 3 种不同掺混比 的混合燃料（掺混比分别为煤焦比 3:1、1:1 和 1:3 ） 。在流化 床热态试验台上，在给料量等相同的条件下，分别进行 5 种 燃料的加料点火阶段的实验， 然后用无纸记录仪记录炉膛的 温度。每次实验都是当床料被加热到 550 ℃时，开始加燃 料，当床层温度达到 750 ℃，油枪停用。5 种燃料的炉膛温 度的变化曲线见图 3。 图 3 可看出，烟煤更易着火，而且温度迅速增加，但升 到约 750 ℃停油后，温升速率明显降低。而石油焦正相反， 由于石油焦本身的挥发份含量比较低，而且析出缓慢，所以 开始阶段，升温速率很慢，但一旦着火后，由于石油焦的热 值较大， 含碳量较高， 当碳开始燃烧后， 升温速率明显加快， 到停油后，大约 800 ℃时，升温速率也开始降低。而对于 3 种不同掺烧比的混合燃料正介于二者之间。
样 品 煤焦比 3:1 煤焦比 1:1 煤焦比 1:3 石油焦 (dw/dt)max 10.817 9.8452 9.1167 9.1050 (dw/dt)mean 6.4407 6.3125 5.6982 6.3231 Ti 460 460 460 460 Th 670 670 720 900 S 4.91×10-7 4.38×10-7 3.40×10-7 3.02×10-7
石油焦粉燃烧技术基本原理及燃烧系统工艺流程
石油焦粉燃烧技术基本原理及燃烧系统工艺流程 [353]1、石油焦粉制备及燃烧技术基本原理石油焦粉燃烧技术是选用以石油焦为母料，各类添加剂为辅料，经一级破碎、强力研磨、调配改性后制成的合成碳粉为燃料，通过总储罐、分料系统、计量控制系统及粉料发送系统等将燃料输送至专用燃烧器，根据不同工业窑炉的工艺条件和要求，燃料定量从燃烧器内喷出并连续、均匀、稳定地燃烧，所产生的高强热量对窑内物料进行有效熔化，最终生产出合付质量要求的各类产品。
2、石油焦粉制备及燃烧系统工艺流程石油焦粉热值高达8300～8700kj/kg，燃烧实测火焰温度达到1680～1730℃，满足了工业窑炉工艺对温度的要求。
石油焦粉的母料石油焦属石油提练过程中的系列产品之一，因此灰份极低，一般＜0.5%，通常约为0.3%甚至更低,与重油灰份相近,在工业窑炉中燃烧时,不会对产品造成污染,确保了产品的质量。
经燃烧测定，石油焦粉燃烬率≥99%，由于石油焦粉主要成分为C，因此火焰辐射能力强，而熔窑内对流、辐射、传导三种传热方式中辐射传热作用最大，因此，石油焦粉的热利用率较高，有利于熔窑内配合料的熔化。
石油焦粉燃料在替代重油等燃料油时，不会改变原有的窑炉结构，其专用燃烧器外径、火焰覆盖面积等与燃料油喷枪接近，且角度调节范围大，与助燃风混合均匀，因此，与不同燃料及相应的燃烧器互换性能好，不需对窑炉结构进行任何变更和改造。
石油焦粉燃烧系统运行时的电量消耗主要为收尘器，次要电量消耗为各控制电、气动阀及计算机控制站，一般电耗＜0.8KW/吨粉。
采用性能稳定的电子秤系统对喷粉量进行精确计量，称量精度控制能达到1%,煤粉计量根据工艺需要值(输入量)系统自动控制。
系统运行时压缩空气用量少，根据不同的气固比可自动调节用气量，单路燃烧系统耗气量通过实测比重油燃烧系统低10%左右，整个系统压缩空气的总压力一般要求控制在5～6kg/cm2。
石油焦粉通过专用的粉体分配器及燃烧器喷入窑内燃烧时，火焰长度可根据工艺需要有效调整，碳粉喷出截面的均匀度在98%左右，一般不存在偏析现象燃烧时火焰清晰、明亮，横向温度梯度合理。
循环流化床锅炉掺烧石油焦及燃烧调整试验研究
3. 2 炉膛出口过量空气系数及炉内氧量分布对燃烧 特性的影响 炉膛出口过量空气系数的变化对燃烧十分重要 。
由于流化床属于低温燃烧 ,物料与空气在炉内的横向 流动较煤粉炉弱 ,所以炉膛出口总氧量的多少并不能 完全反映炉内燃烧状况 ,这一点与煤粉炉差别较大 。
通过对炉内氧量的测量表明 ,炉内氧量分布严重 不均 。大量的试验数据表明 ,氧量的有效使用和断面 分布与炉膛出口氧量的大小没有关系 ,需要进行更精 确的描述 。四川电力试验研究院针对这个问题提出了
61. 1
61. 1
主蒸汽压力/ MPa
9. 8
9. 8
主蒸汽温度/ ℃
540
540
给水温度/ ℃
215
215
锅炉效率/ %
91. 47
89. 51
保证效率/ %
90
90
工况 A :100 %负荷 ,石油焦 50 %(热量比) + 煤 50 %(热量比) ; 工况 B :100 %负荷 ,石油焦 0 + 煤 100 %。
145
138
137
3. 98
3. 96
4 8
9. 4
10. 1
0. 78
0. 7
0. 84
0. 99
8/ 2
8/ 2
8/ 2
8/ 2
5. 54
5. 43
5. 15
5. 03
2. 26
2. 47
2. 81
2. 85
90. 69 90. 54
90. 27
90. 57
试验中 ,为保持烟气中 SO2 浓度 (标准状态) 低于 600 mg/ m3 ,钙硫摩尔比始终保持在 2～2. 2 左右 。
石油焦与煤粉燃烧性能差异的研究
Study on d ifference of com bustion behav ior of petroleum coke and coa l
XU Y ing1 , HU B in 2sheng2 (1. College of M aterials Science and Engineering; 2. College of M etallurgy and Energy, Hebei
第 36卷 第 8期 2008年 8月
CH EM
化 学 工 程 ICAL ENGINEER ING (CH INA )
Vol. 36 No. 8 Aug. 2008
石油焦与煤粉燃烧性能差异的研究
许 莹 1 , 胡宾生 2
(河北理工大学 1. 材料学院 ; 2. 冶金与能源学院 , 河北 唐山 063009)
图 1 济南石油焦的 X射线衍射图 Fig. 1 XRD of J inan petroleum coke
利用实验数据 ,根据 B ragg公式可以计算出样品 的微晶参数 ,即芳香结构的面网间距 d002 ,芳香层片堆
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石油焦是石油加工工业的副产品 ,世界上石 油焦的最大用户是水泥工业 ,其次是石油焦煅烧 后用来生产炼铝用预焙阳极或炼钢用石墨电极 , 石油焦作为燃料发电和供热的消耗量 还不是 很 多 。通常石油焦具有低灰分质量分数 、高挥发分 质量分数 、高发热值 [ 1 ]等特点 ,因此采用石油焦作 为燃料将有利于降低渣质量分数和燃料比 。随着 煤炭资源的日益匮乏 [2 ] ,有必要对能够取代部分 燃料用煤的物质进行深入系统研究 。本文从微观 结构入手 ,系统研究石油焦与煤粉的微观结构差 异 ;采用热重分析手段研究石油焦与煤粉的燃烧 性能差异 。
石油焦与煤混烧特性及动力学
石油焦与煤混烧特性及动力学廖正祝;田红【摘要】以石油焦与煤的混合燃料为研究对象,采用TG-DTG-DSC联用实验技术对混合试样进行了燃烧热重实验.分析了混烧特性曲线,计算了各个燃烧特性指数,并采用差减微分法Freeman-Carroll计算了燃烧反应动力学参数.结果表明:各混合试样均只出现一个位于高温区段的DTG曲线峰和方向向下的DSC曲线的热量释放峰,混合试样的燃烧过程主要是高温阶段焦炭的着火燃烧过程;混合试样S2,S3及S5热量释放相对较少且不集中,燃烧时间长且不完全;混合试样S4及S6的热量释放集中且时间短,燃烧释放的热量相对较多;烟煤含量最多的混合试样S6的着火特性、燃尽特性指数及综合燃烧特性参数均高于其它混合试样以及石油焦的各个相应值,且试样S6的可燃特性指数也大于石油焦的可燃特性指数;混合试样活化能均小于石油焦燃烧的活化能,混合试样比石油焦更易着火燃烧;只要石油焦与煤的混合比例适当,石油焦掺烧烟煤后的燃烧特性优于石油焦单独燃烧特性,此为解决石油焦难以单独燃烧利用提供了方法.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2013(019)006【总页数】6页(P71-75,84)【关键词】石油焦;煤;燃烧;动力学;热重试验【作者】廖正祝;田红【作者单位】广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名 525000;广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名 525000【正文语种】中文【中图分类】TE992;TD849石油焦是石油提炼的最终副产品,具有低灰分、低挥发分、高碳、高热值等特点。
作为煤的一种补充或替代燃料用于锅炉燃烧发电、供热是石油焦利用的重要途径[1]。
石油焦单独燃烧存在以下问题:燃烧过程不稳定,呈现多阶段燃烧特点；燃烧特性介于烟煤和无烟煤之间；燃烧热解动力学参数受升温速率等实验条件影响较大。
由于石油焦挥发分含量少,故燃点高,且焦炭难以燃尽,石油焦存在难以单独充分燃烧利用等问题[2-6]。
石油焦成分检测 石油焦性能检测
石油焦成分检测石油焦性能检测一：石油焦介绍（003）石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦炭为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，焦炭的颗粒具多孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt%。
石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）这些指标决定焦炭的化学性质。
二：石油焦的主要性质及性能指标石油焦物理化学性质的指标有灰分、硫分、挥发分、真密度、孔隙率、电阻率、热膨胀系数和机械性能等。
灰分：石油焦灰分中主要元素为铁、硅、钙、铝、钠、镁，还有少量的钒、钛、铬等。
硫分：硫是影响石油焦质量的杂质之一，石油焦的含硫量取决于渣油的含硫量，渣油中的硫分有30%～40%残留在石油焦中。
挥发分：石油焦挥发分的大小表明其焦化温度的高低，釜式焦的焦化温度较高、可达700℃左右。
密度：石油焦在1300℃煅烧后的真密度的大小是衡量石油焦质量的主要项目，一般来讲，煅烧后真密度越高，说明这种焦容易石墨化，而且石墨化后电阻率较低、热膨胀系数较小。
电阻率：未经煅烧的生焦电阻率很高，接近于绝缘体，经过煅烧后，电阻率急剧下降，石油焦的电阻率与煅烧温度成反比，经1300℃煅烧过的石油焦电阻率降低到500μΩ·m左右。
热膨胀系数：石油焦的热膨胀系数主要取决于渣油的性质，也即渣油中芳烃的含量和沥青质的含量，芳烃含量高及沥青质、胶质含量低的渣油。
三：石油焦的检测标准有哪些GB/T 26310.1-2010 原铝生产用煅后石油焦检测方法SH/T 0026-1990 石油焦挥发分测定法SH/T 0029-1990 石油焦灰分测定法SH/T 0032-1990 石油焦总水分测定法SH/T 0033-1990 石油焦真密度测定法SH/T 0058-1991 石油焦中硅钒和铁含量测定法SH/T 0313-1992 石油焦检验法SH 0527-1992 延尺石油焦(生焦)SN/T 1829-2006 石油焦炭中铝、钡、钙、铁、镁、锰、镍、硅、钠、钛、钒、锌含量测定SN/T 1830-2006 石油焦炭中钙、铁、镍、钠含量测定YS/T 587.1-2006 炭阳极用煅后石油焦检测方法科标能源检测中心主要提供石油焦方面的检测：石油焦成分检测、石油焦成分测试、石油焦密度检测、石油焦水分检测、石油焦性能等检测，出具权威检测报告！（2.25）。
不同升温速率下石油焦燃烧特性的热重分析
Ｓ
０ ５ ．
Ａ
０ ４１ ．
Ｍ ｄ
０ ４ ． ９
Ｖｄｆ
１ ．５ ２
９１ ８ ．
Ｎｏ ｅ Ｈｅ ｔ ｇ ｖ ｌｅＱａ Ｉ ｉ ３ ． ９ＭＪ ｋ ， ｔ ： ａｉ ａｕ ｒ ． ｓ ２ ３ ／ ｇ ｎ 口
极炭棒 的原料 ， 这部 分用 量有 限． 但 随着我 国石 油焦
基 础数 据是石 油焦 锅炉 的设 计 和运行 的重 要理 论依
据， 而热重 天平 （ ＧＡ） Ｔ 是测 定 这 些参 数最 方 便 和规
范的方 法． 口］
１ 实 验 部 分
实验 所选 用 的石油 焦 的元素 分析 和工 业分析 见 表 １ 从 表 １可 以看 出 ， 种 石 油 焦 发 热 量 高 ， 碳 ． 这 含 量 高 ， 时灰 分极 少 ， 发 分 含量 也 较 低 ， 同 挥 氮元 素 含
摘 要 利 用热天 平 （ ＧＡ） 石 油焦 的燃 烧特 性进 行研 究， Ｔ 对 根据 不 同升 温速 率 下石 油 焦燃 烧
特性 曲线 ， 析 了石 油 焦在 不 同升 温速率 下 的燃烧 特 性 ， 算 出石 油焦 燃烧 反 应 动 力 学参 数 ， 该 分 计 为 石 油 焦的燃 烧提供 了较 为 可靠 的基础 数据 ． 于石 油 热值 高 ， 管其 着 火较 难 ， 一 旦 着 火燃 烧剧 由 尽 但 烈， 燃烧 过程 处在 动 力 区的 时 间很 短． 实验 表 明 ， 油 焦 的化 学动 力控 制 区在 ９ ０Ｋ 以 下． ＴＧ 石 ０ 在 Ａ 上 测量石 油 焦的化 学动 力 学参 数 时 ， 荐采 用较低 的升 温速 率 以延 长在动 力 区 的燃烧 时 间． 推
用于发 电生产 是石 油 焦利 用 的重要 途 径．１ 石 油焦 １ 。 的着 火温 度 、 可燃 性 指 数 和燃 烧 反 应动 力 学 参数 等
石油焦与煤混烧特性及动力学
Ｃｏ － ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｆ ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ ｃ ｏ ｋ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ
Ｌ Ｉ ＡＯ Ｚ ｈｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｕ， ＴＩ ＡＮ Ｈｏ ｎ ｇ
由 国科技核心期刊
ｒ
矿业类核心期刊Ｊ
鼢 自强 固 昀国略 勖 学
廖 正祝 ， 田 红
（ 广东 石 油化工 学 院 机 电工 程学 院 ， 广 东 茂 名 ５ ２ ５ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 以石 油 焦与煤 的混合 燃料 为研 究对 象 ， 采用Ｔ Ｇ— Ｄ Ｔ Ｇ— Ｄ Ｓ Ｃ联 用 实验技 术 对 混合 试 样进 行 了燃 烧热 重 实验 。分析 了混 烧 特 性 曲 线 ， 计 算 了各 个 燃 烧 特性 指 数 ， 并采 用差减 微 分 法Ｆ ｒ ｅ ｅ ｍａ ｎ — Ｃ ａ ｒ ｒ ｏ ｌ ｌ 计 算 了燃烧 反 应动 力 学参数 。结果表 明 ： 各 混合 试样 均 只 出现一 个位 于 高 温 区段 的 Ｄ Ｔ Ｇ 曲线峰 和 方 向向 下的 Ｄ Ｓ Ｃ 曲线 的 热 量释 放 峰 ， 混 合 试 样 的燃 烧 过 程 主要 是 高 温阶段 焦炭的 着 火燃烧过 程 ； 混合试 样 ｓ ２ ， Ｓ ３及 Ｓ ５热量 释 放相 对 较 少且 不集 中 ， 燃烧 时 间 长 且 不 完全 ； 混合 试样 Ｓ ４及 Ｓ ６的热 量释放 集 中且 时间短 ， 燃 烧释 放 的热 量相 对 较 多； 烟 煤 含 量 最 多的混合 试样 Ｓ ６的 着火特性 、 燃尽 特 性指 数及 综合 燃烧特 性参 数均 高 于其 它混合试 样 以及 石 油焦的 各个相 应值 ， 且 试样 ｓ ６的可 燃特性 指数 也 大 于石 油 焦 的 可燃 特性 指 数 ； 混合 试 样 活 化 能 均 小于石 油焦燃 烧 的活 化 能 ， 混合 试样 比石 油 焦 更 易着 火燃 烧 ； 只要 石 油 焦 与煤 的 混合 比例 适 ３ －， ＂ 石 油焦掺 烧烟 煤后 的燃 烧 特 性优 于石 油焦 单 独 燃烧 特 性 ， 此 为 解 决 石 油 焦难 以单
石油焦和煤混烧的燃烧特性和NO排放特性
* 中央高校基本科研业务费专项资金资助(226-2022-00041). 第 一 作 者 :祝 瑞 欣 ,硕 士 生 ,E-mail:zhurx0616@;通 信 作 者 :骆 仲 泱 ,博 士 、教 授 ,E-mail:zyluo@ 收 稿 日 期 :2023-01-06;修 回 日 期 :2023-03-22
Feed rod O2 N2 Quartz tube
Electric heating
Temperature controller Gas supply
temperature
system
control system
Flue gas filgas
Flue gas analysis system
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第4期
祝瑞欣等 石油焦和煤混烧的燃烧特性和 NO 排放特性
29
熟[7-9],而对二者混合燃烧过程中污染物排放 的 研 究 则相对较少。因此,笔 者 开 展 了 石 油 焦 与 典 型 煤 种 混合燃烧 过 程 中 燃 烧 特 性 和 NO 排 放 特 性 的 实 验 研究。
煤和煤矸石三种具有代表性的煤种与石油焦混烧。 对各原料粉碎、筛选后得到粒 径 为 0.15 mm~0.25 mm 的样品,在105 ℃下烘干12h保存备用。燃料 样品的工业分析与元素分析结果如表1所示。
1 实验部分
1.2 实验系统及方法 采用瑞士 Mettler公 司 生 产 的 TG-DSC 同步热
得到实验样品,石油 焦 在 各 试 样 中 的 质 量 分 数 分 别 同煤种混烧实验时,石 油 焦 与 三 种 煤 的 质 量 比 分 别
为100%,75%,50%,25%,0%(其 中 石 油 焦 质 量 分 为1∶0,3∶1,1∶1,1∶3,0∶1;在进行 NO 排放特
石油焦用作耐火材料高温窑燃料的探索
表 1 我国典型煤炭的组成 (w )
%
编号
分析基 水分
干基 灰分
可燃基 挥发分
C
H
N
O
1
1. 55 8. 81 15. 03 82. 59 5. 29 0. 99 2. 97
2
1. 80 7. 12 27. 44 80. 18 4. 65 1. 60 4. 33
3 15. 29 7. 08 32. 44 70. 74 4. 03 0. 85 13. 03
1 耐火材料炉窑用传统燃料的特点
耐火材料炉窑目前所用的传统燃料主要包括以
下几种 : (1)煤 。煤是自然界可开采的廉价的天然燃料 ,
其可燃成分主要是碳和氢 ,热值在 24 000 kJ·kg- 1左 右 ,可分为烟煤和无烟煤等 。我国含有丰富的煤炭资 源 ,主要集中在我国的北方地区 ,如内蒙古 、山东 、山 西 、河北 、辽宁 、黑龙江 、新疆等 。表 1 列出了 4 种典 型国产煤的主要指标 。
浆。由于石油焦的特点及球磨的特点 ,干法制浆只能 将其磨到 0. 088～0. 074 mm,无法使其更细化 。而湿法 制浆是将石油焦和水及分散剂一起共磨 ,在水的作用 下 ,可将石油焦磨至 0. 01 mm以下 ,更能适合水焦浆的 生产。因此 ,建议水焦浆的制浆生产首选湿法制浆工艺。
图 1 水焦浆制浆工艺流程图
3 结论
水焦浆用于耐火材料高温窑取代重油作燃料 ,从 理论上讲是完全可能的 ,但有些具体的技术问题还有 待于进一步研究 。由于石油焦的挥发分低 ,要降低其 在燃烧时的着火温度 ,则必须降低颗粒的粒度 ,建议 控制在 0. 02 mm 以下 ;空气预热温度对水焦浆的使用 有明显的影响 ,较高的空气预热温度有利于水焦浆在 高温窑炉上的使用 ; 水焦浆 的浓度 越高 , 燃 烧温 度 越高 。
石油焦的燃烧特性
石油焦的燃烧特性
吴正舜;张春林;陈汉平;刘德昌
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2001(52)9
【摘要】@@ 引言rn高硫石油焦作为石化行业所生产的副产品,其含碳量高、含灰量少,具有较高的热值,用其作为一种替代燃料来发电、供热,不仅可以缓解我国能源短缺的矛盾,而且可以变废为宝.近年来在世界上,越来越多的热电厂开始用石油焦特别是用含硫高的石油焦作为循环流化床燃烧锅炉的燃料来生产蒸汽发电或供热[1].然而,石油焦作为一种替代燃料,其燃烧特性及其燃烧后所排放污染物,到目前为止,对其研究较少,而且均为实验室小台架试验[2～5].关于热态试验尚未见报道.rn 循环流化床燃烧技术是一种清洁燃烧技术[6],它通过飞灰循环燃烧、控制床温和添加石灰石[7]的办法,不仅具有好的传热效果[8]和高的燃烧效率,而且还可以使其排放的尾气中SO2、NOx达到环境排放标准.
【总页数】4页(P834-837)
【作者】吴正舜;张春林;陈汉平;刘德昌
【作者单位】华中科技大学;华中科技大学;华中科技大学;华中科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK229
【相关文献】
1.煤矸石与石油焦混合燃烧特性及动力学分析 [J], 宋长忠;石欣颖;申欣
2.4种无烟煤和1种石油焦燃烧特性的同步热分析试验研究 [J], 李长平
3.无烟煤与石油焦燃烧特性的对比试验研究 [J], 吕当振;李文军;段学农;于鹏峰
4.石油焦与典型煤炭的燃烧特性比较分析 [J], 孙创奇;谭木娣;黎丽蓉
5.高硫石油焦化学链燃烧特性及硫的转化 [J], 王璐璐;冯璇;沈来宏
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石油焦基本知识汇总
Carbon rejection
Crude oil contains a wide variety of hydrocarbon molecules, ranging from a single carbon atom (methane) to very long chain molecules. The lighter molecules that make up gasoline, jet and diesel contain a lower ratio of carbon to hydrogen than the heavier molecules. In order to convert the heavier molecules to lighter products, the heavier molecules must not only be cracked, but the excess carbon must be removed to reduce the carbon to hydrogen ratio of the cracked material.
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石油焦燃烧特性指数和烟煤与无烟煤的比较 镇海石化的石油焦和烟煤、 无烟煤的热重微分
它们的燃烧特性指数比较见表 2。从 "#$ 图见图 0， 图 0 和表 2 及表 ! 可以看出， 石油焦的燃烧特性处 于烟煤和无烟煤之间， 石油焦的着火点及燃烬温度
第 08 期
沈伯雄等 4 石油焦着火和燃烧燃烬特性的试验研究
表!
升温速率 ) (・ *+, 5 & &’ !’ /’
度大对石油焦的燃烬有利， 因为石油焦达到着火温 度的时间变短。广州石化石油焦在不同升温速率下 的燃烧特性指数见表 /。 !"! 样品质量对着火和燃烬的影响 采用广州石化的石油焦， 分别称取 0 1 2 *3、 &’ 1 & *3、 !4 1 ! *3 的样品在其它条件相同的情况下进行 热重分析。图 / 为热重微分的 "#$ 图。
式中： （5 $ 9 5 & ） " 为石油焦燃烧特性指数， .+6 为最大 燃烧速率 （单位， ， （5$ 9 5 & ） .: 9 .;8） .7+8 为平均燃烧 速率 （ .: 9 .;8） ， （0） ， !’ 为着火温度 ! < 为燃烬温度 。燃烧特性指数 " 是反映石油焦着火和燃烬 （0） 的综合特性指标， 说明石油焦的燃烧特性 " 值越大， 越好。对两阶段的燃烧， 其特性指数取质量平均值， 即 "= （ $! " ! > $& " &） （ ， 其中 $! 、 % $! > $& ） $& 分别 为第一、 第二阶段的失重量， 第 "!、 " & 分别为第一、 二阶段的燃烧特性指数。表 & 为武汉石化石油焦的 不同颗粒直径下的 " 值。从表 & 可以看出， 随着颗 粒粒径的增加， 石油焦的燃烧变得困难。 !"$ 升温速率对着火和燃烬的影响 采用广州石化石油焦， 称质量相近的样品， 分别 在 !% 0 9 .;8、 &% 0 9 .;8、 /% 0 9 .;8 升温速率下进行 热重试验。图 & 为不同升温速率下石油焦的 ’() 图。
广州石化石油焦不同样品质量下的燃烧特性指数
（6 ! ) 6 " ） ・ *+, 5 & *8%, ) *3 ! 1 9’’ 9/’ ’2 & 1 4!2 !/! !: & 1 !&; :/& ’0 #$ ) ( 0;’ 0’’ /2’ #% ) ( 2:’ 29’ ;4’ & 9 1 90& < &’ 5 : 0 1 24! < &’ 5 : ! 1 ;&; < &’ 5 :
燃烧燃烬是受多方面影响的。 !"# 颗粒直径对着火和燃烧燃烬的影响 以武汉石化的石油焦为例， 称取质量相近但颗 粒直径不同的石油焦样品， 在相同的加热条件下， 进 行热重分析。图 ! 为不同颗粒直径下石油焦的热重 微分 ’() 图。 由图 ! 可见， 武汉石化 !#% * &%% 目石油焦的着
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第 /& 卷
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不同升温速率下石油焦的热重微分 "#$ 图
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第 !% 期
沈伯雄等 " 石油焦着火和燃烧燃烬特性的试验研究
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尔常数， ! 为绝对温度。广州石化的石油焦符合反 应级数为 ! " # 的一步反应模型， 武汉石化的石油焦 符合反应级数分别为 $ " % 和 & " % 的两步反应模型。 无烟煤和烟煤的燃烧一般认为符合反应级数为 ! " % 的一步反应模型。但对石油焦的两步燃烧模型是有 条件的， 比如石油焦可能会由于燃烧条件的改变而 由两步反应转变为一步反应模型。石油焦的着火和
从图 ! 可以看出， 石油焦的着火点基本不随升 温速率的改变而改变， 但燃烬温度随着升温速率的 增加而增加； 最大燃烧速率随升温速率的增加而略 有减少。所以总的燃烧特性指数是随升温速率的增 加而减小的。由于升温是线性增加， 升温速率的增 加， 使得石油焦在高温下的停留时间变短， 燃烬同样 质量的石油焦所经历的时间变长。在锅炉实际运行 中， 石油焦一旦投入炉膛， 就会被快速加热， 加热速
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从图 / 可以看出， 随着石油焦质量的增加， 着火 点降低， 燃烬温度增加， 最大燃烧速率减小。广州石 化的石油焦在不同质量下的燃烧特性指数见表 0。 从表 0 可以看出样品质量的增加不利于石油焦的燃 万方数据 烧。
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火温度小于 /%% 0 ； !%% * !#% 目时为 /%% 0 左右， 即随着颗粒直径的增加， ! " % .. 时为 1#% 0 左右， 着火温 度 增 加； !#% * &%% 目 石 油 焦 的 燃 烬 温 度 为 #2% 0 ， !%% * !#% 目为 #3% 0 左右， ! " % .. 为 4#% 0 左右， 即燃烬温度也是随颗粒直径的增大而增大的； 但最大燃烧速率却是随颗粒直径的增大而减少。从 图 ! 还可以看出， 在小颗粒直径下， 燃烧的第一个阶 段比第二个阶段明显， 随着颗粒直径的增加， 第二个 阶段的 ’() 峰高变得更明显， 随着颗粒直径的进一 步增加， 第一个阶段向后推移与第二个阶段重叠。 这是因为武汉石油焦的内部包括易燃烧和不易燃烧 的两部分， 随着颗粒直径的增加， 颗粒的比表面积减 小， 易燃烧的部分由于受扩散阻力的影响燃烧推迟， 从而与不易燃烧的部分重叠， 造成燃烬困难。循环 流化床锅炉实际运行中石油焦的颗粒直径一般为 估计其着火和燃烬比该试验条件下还 ! "% * !% ..， 要困难。为了全面评价石油焦的燃烧情况， 引进文 中描述煤燃烧的特性指数 " 进行描述： 献 ［1］
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不同质量的石油焦的热重微分 "#$ 图
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直径的增加和质量的减小而增加， 石油焦的燃烬率随颗粒直径的减小、 升温速率的减小和样品质量 的减小而增加。石油焦的燃烧特性处于烟煤和无烟煤之间。 主题词： 石油焦； 燃烧质量； 热重分析
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前
言
［!， "］
设计和运行提供理论依据。本课题用热重分析方法 对石油焦的着火及燃烬特性进行了研究。 " "#! 实 验 试验样品 试验用石油焦分别来自武汉石化、 广州石化、 荆 门石化和镇海石化等企业的生产装置， 样品经过破 碎和研磨， 粒径为 !($ ) !$$ 目。几种样品的工业分 析和元素分析结果见表 !。从表 ! 可知， 石油焦的 挥发分少， 含炭量高， 跟一般的无烟煤工业分析结果 相近。
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样 烟煤 无烟煤 镇海石化石油焦 品
石油焦与烟煤、 无烟煤的热重微分 "#$ 图
% —烟煤；& —无烟煤；’ —镇海石化石油焦
石油焦与烟煤、 无烟煤的燃烧特性指数
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烟煤 ’ # "! ". # ., "$ # ’& &- # ,% — 无烟煤 " # !, !" # "$ - # (. ,. # $, —
石油焦是石油延迟焦化的产物， 可用于炼焦、 做 电极炭 棒， 同时可用作电站锅炉的替代燃料 。 文献 ［’］ 研究了石油焦燃烧的机理， 并针对不同的石 油焦燃烧建立了数学模型， 但数学模型只能描述燃 烧过程的失重情况， 对石油焦的着火及燃烬情况却 无法描述。热重分析方法具有测量连续、 精确度高 等优点， 便于对不同试验条件下石油焦燃烧的着火 及燃烬进行比较， 进而考察石油焦着火和燃烬特性 的影响因素， 给出石油焦燃烧指数， 为石油焦锅炉的