高硫石油焦在循环流化床锅炉中燃烧应用
镇海炼化循环流化床锅炉运动技术
密相区内粒子和炉膛内不稳定的由小颗粒结合成的 团状 颗 粒在气 流作 用 下 沿 四周 壁 面成 环形 分 布 ， 物
收 稿 日期 ： ０ 啦 一１ ２ ２一 ｏ ５
作者 简介 ： 顾黎东 （９ ９ ， ， １６ 一） 男 浙江奉化＾ 。１ ９ 年毕业 于浙 ９１ 江大学能源 系． 工程师 。现在中 国石化镇海 炼油化 丁殷 份有 限 ＝ 公 司综台管理处技术开发科从事公用工程项 目的规划 和技 术改 造 工 作
发展到第二代的循环床 。与一些常规 的燃烧技术相 比， 它具有燃料适应性广 、 燃烧强度大、 内传热能 床 力强 、 负荷 调节性 能好 及 能够 在燃 烧 过程 中， 有效地
控制 Ｎ 和 ｓ 的产 生 和 排放 等 诸 多 优 点 。循 环 Ｏ ０ 流化 床 锅炉 （ 称 Ｃ Ｂ） 一 种 以燃 用 石 化 燃 料 来 简 Ｆ 是 产生 蒸 汽 的一种装 置 ， 其燃 烧 方式 介 于鼓 泡 流 化 床 燃烧 和气 力输 送燃 烧之 间 ， 兼 有这 ２种 流 化 燃烧 既 方式 的优 点 ， 又克服 了其 不足 ， 当今 电站 和工业 锅 是 炉 中一 种 很 有 前 途 和竞 争 潜 力 的 先进 燃 烧 技 术 锅 炉， 也符 合 当今 国际流行 的环 保 和清洁燃 烧 要求 。 １ 循 环 流化床 锅炉 的运行 机 理 循环 流化床 锅炉 的炉 膛运 行在 一种特 殊 的流 体 动 力特 性下 ， 符合 一 定粒 径 要求 的颗 粒 燃 料送 入 炉 膛后 ， 原存 留 在炉膛 内反 复循 环 的 ８０～ ０ ￣ 被 ０ ９ｏｃ的 高 温物 料强 烈掺混 和加 热 ， 很快燃 烧起 来 ， 自炉膛 来
，
ｏ ｅ ａ ｉｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｅ ｒ ａ ｏ ｓｒ ｌｔｖ ｏ ｔ ｅｐｒ ｂ ｅ ｓｏ ｕ ｒ ｎ ｙ ｉ ａ ｐ ｒ ｔ ｎ ｎ ｌｓｓ ｏ ｈ ｅ ｓ ｎ ｅ ａｉ ｅ ｔ ｈ ｏ ｌｍ ｆｃ ｒｅ ｔｔｐ ｃ ｌＣＦＢ ｂ ｉｅ ｓ ｗｉ ｈ ｗ Ｂ ｂ ｉ ｏ ｏｌｒ ， ｔ ｔ ｅ ｔ ｏ ＣＦ ｏ ｌ ｈ — ｅ ｓｉ ｅ ｈ ｉａ ｎ ｅ ａ ｌ ｒ ｎ Ｚｈ ｎ ａ ｓ ａ ｘ ｍｐ ｅ．
循环流化床燃烧技术
循环流化床燃烧技术循环流化床燃烧技术是最近20多年来发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧技术，也是目前商业化程度最好，应用前景最广的洁净煤燃烧技术，它的燃烧技术比较简单，当进炉的燃料粒度循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构使其具备有许多独特的优点。
1、燃料适应性甚广这是循环流化床锅炉的主要优点之一。
在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1％～3％，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣或砂。
循环流化床锅炉的特殊流体动力特性使得气～固和固～固混合非常好，因此燃料进人炉膛后很快与大量床料混合，燃料被迅速加热至高于着火温度，而同时床层温度没有明显降低。
只要燃料的热值大于加热燃料本身和燃烧所需的空气至着火温度所需的热量，上述特点就可以使得循环流化床锅炉不需辅助燃料而燃用任何燃料。
循环流化床锅炉既可燃用优质煤，也可燃用各种劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥，以及油页岩、泥煤、石油焦、尾矿、炉渣、树皮、废木头、垃圾等。
2、冷却效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，燃烧效率通常在97.5％～99.5％范围内，可与煤粉锅炉相媲美．循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气～固混合良好；燃烧速率高，特别是对粗粒燃料；绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛。
与齿槽流化床锅炉相同，循环流化床锅炉能够在较宽的运转变化范围内维持低的冷却效率，甚至燃用细粉含量低的燃料时也就是如此。
循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有效。
典型的循环流化床锅炉达到90％脱硫效率时所需的脱硫剂化学当量比为1.5～2.5，鼓泡流化床锅炉达到90％脱硫效率则需脱硫剂化学当量比为2.5～3，甚至更高，有时即使ca／s比再高，鼓泡流化床锅炉也不能达到90％的脱硫效率。
与冷却过程相同，烟气反应展开得较为缓慢。
为了并使氧化钙（研磨石灰石）充份转变为硫酸钙，烟气中的二氧化硫气体必须与脱硫剂存有充份短的碰触时间和尽可能小的面积。
高硫石油焦的利用
高硫石油焦的利用
刘耕戊
【期刊名称】《石油炼制与化工》
【年(卷),期】1998(029)004
【摘要】高硫石油焦市场价格低廉，适合作动力燃料。
对石油焦的燃烧及其烟气脱硫方法作了介绍。
对比了可供选择的４种利用方案：循环流化床锅炉；燃用焦粉的锅炉和石灰石－石膏法湿式烟气脱硫或氨法脱硫装置；燃用水焦浆的锅炉和石灰石－石膏法湿式烟气脱硫或氨法脱硫装置；部分氧化法造气，脱硫后供燃气轮机发电。
认为在具体工程中，应结合风场实际情况考虑和选择利用方案。
【总页数】6页(P36-41)
【作者】刘耕戊
【作者单位】中国石油北京设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TE626.8
【相关文献】
1.高硫石油焦合理利用及其污染防治措施分析 [J], 王金宏;冷冰
2.高硫石油焦清洁利用技术浅析 [J], 徐可忠;缪超;宋爱萍
3.利用高硫石油焦渣和建筑垃圾制备再生砖 [J], 孙彩霞;李秋义;李涛
4.高硫石油焦清洁利用的实现及技术探索 [J], 王金玲
5.高硫石油焦的工业利用前景分析 [J], 赵子明
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循环流化床烟气脱硫工艺设计 资料
1、前言循环流化床燃烧是指炉膛内高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触，同时大量高温颗粒从烟气中分离后重新送回炉膛的燃烧过程。
循环流化床锅炉的脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，与石油焦中的硫份反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。
较低的炉床温度（850°C〜900°C）,燃料适应性强，特别适合较高含硫燃料，脱硫率可达80%〜95%，使清洁燃烧成为可能。
2、循环流化床内燃烧过程石油焦颗粒在循环流化床的燃烧是流化床锅炉内所发生的最基本而又最为重要的过程。
当焦粒进入循环流化床后，一般会发生如下过程：①颗粒在高温床料内加热并干燥；②热解及挥发份燃烧；③颗粒膨胀及一级破碎；④焦粒燃烧伴随二级破碎和磨损。
符合一定粒径要求的焦粒在循环流化床锅炉内受流体动力作用，被存留在炉膛内重复循环的850C〜900C的高温床料强烈掺混和加热，然后发生燃烧。
受一次风的流化作用，炉内床料随之流化，并充斥于整个炉膛空间。
床料密度沿床高呈梯度分布，上部为稀相区，下部为密相区，中间为过渡区。
上部稀相区内的颗粒在炉膛出口，被烟气携带进入旋风分离器，较大颗粒的物料被分离下来，经回料腿及J阀重新回入炉膛继续循环燃烧，此谓外循环；细颗粒的物料随烟气离开旋风分离器，经尾部烟道换热吸受热量后，进入电除尘器除尘，然后排入烟囱，尘灰称为飞灰。
炉膛内中心区物料受一次风的流化携带，气固两相向上流动；密相区内的物料颗粒在气流作用下，沿炉膛四壁呈环形分布，并沿壁面向下流动，上升区与下降区之间存在着强烈的固体粒子横向迁移和波动卷吸，形成了循环率很高的内循环。
物料内、外循环系统增加了燃料颗粒在炉膛内的停留时间，使燃料可以反复燃烧，直至燃尽。
循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程和脱硫过程就是在这两种形式的循环运动的动态过程中逐步完成的。
3、循环流化床内脱硫机理循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，石油焦和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。
循环流化床锅炉技术 (2)
循环流化床锅炉技术简介循环流化床锅炉是一种先进的燃烧技术，广泛应用于煤炭、石油焦等固体燃料的燃烧过程。
该技术利用床体内循环流化材料的高速运动和颗粒之间的相互碰撞，实现了燃料的高效燃烧和废气中污染物的低排放。
本文将介绍循环流化床锅炉技术的原理、特点以及在能源产业中的应用。
原理循环流化床锅炉利用气体或液体流经床体时的流态化现象来实现燃料燃烧过程。
床体内的流化材料通常是细小的颗粒，如沙子、石英砂等。
当气体或液体通过床体时，流化材料将跟随气体或液体的流动而不断携带燃料颗粒进行混合。
在这个过程中，燃料颗粒与氧气发生氧化反应，释放出热能。
同时，床体中的循环材料会吸收燃烧产生的热能，保持床体温度的稳定。
特点循环流化床锅炉技术具有以下几个主要特点：1. 高效燃烧循环流化床锅炉通过床体内循环流化材料的高速运动和颗粒之间的碰撞，实现了燃料颗粒的均匀混合，从而使燃料的燃烧效率大幅提高。
与传统的炉膛燃烧相比，循环流化床锅炉的燃烧效率可以提高20%以上。
2. 低排放循环流化床锅炉在燃烧过程中会生成大量废气。
然而，通过控制床体内材料的流速和流态化程度，可以有效地减少废气中的污染物排放。
例如，通过添加适量的石灰石到床体中，可以中和和吸附废气中的酸性物质，减少大气污染的程度。
3. 燃料适应性强循环流化床锅炉技术可以适用于多种固体燃料，包括煤炭、石油焦、木材等。
通过调整床体内循环材料的粒径和流态化程度，可以适应不同燃料的燃烧特性，从而实现燃料的高效利用。
4. 热负荷调节能力强循环流化床锅炉可以快速调节燃料供给和床体内循环材料的流量，以适应不同的热负荷需求。
这种灵活的调节性能使得循环流化床锅炉尤其适用于工业生产过程中的热能供应。
应用循环流化床锅炉技术在能源产业中有着广泛的应用，尤其是在煤炭和石油化工行业中。
1. 电力行业循环流化床锅炉技术可以广泛应用于燃煤电厂。
通过高效燃烧和低排放的特点，循环流化床锅炉可以提高燃煤电厂的发电效率，减少大气污染物的排放，并降低燃料成本。
一商业运行循环流化床锅炉石油焦与煤混烧脱硫性能试验研究
１ 前 言 ．
离器 、床料 回送 装置 、尾部 对流 烟道 四部分 组 成。锅炉主要设计参数如下 ，主蒸汽流量：２０／ ； ２ｔｈ 主 蒸汽压 力 ：９ ８ ａ ． Ｍｐ ；主蒸 汽温 度 ：５ ０ ； ４℃ 炉膛 出 口温度 ：８ １ ；给 水 温度 ：２ ５ ；焦 ８℃ １℃ ／煤热量 比 ：５ ：０ ０ ５ 。锅炉 系统简 图如图 １ 所示 。 ２ ２ 灰石粉 输送系统 ．石
表 １ 试验 用石 油焦和煤 的工业 、元素分析结 果 燃料 工业 分析 （ ） ％ Ｍａ Ａａ ｒ ｒ
石油 焦 ６１ ０９ ． ６ ．ｌ
煤
Ｑｎｔ ｒ ｅａ ． Ｆ ａ Ｃｒ （ ／ｇ ＭＪ ） ｋ
３ ．１ ２６
２． ３１ ５
元素分析 （ ） ％ Ｃｒ ａ Ｈａ ｒ Ｎａ ｒ
１２ ． ４
０６ ． ６
Ｖｒ ａ
ｏｒ ａ
３２ ． ７
４１ ． ０
Ｓｒ ａ
３ｌ ． ６
０３ ． ５
１． ７ ．９ ４４ ０ ８８
７ ． ４７ ９２ ８ ．１
６ ． ２ｏ ４２ ９ ． ０
６６ ２ ． ８６ ６ ．２ ． ０ １９ ９ ． ９ ２７
含量高达 ７ ．２ ９ ８ ％，低位 发热量为 ３ ． １ ／ ｇ ２ ６ ＭＪ ｋ ，
１９ 年 。为高压 、单 汽包 、 自然 循环 、常压 循 ９３
环 流 化床锅 炉 ，采用 高温旋 风分 离器 、室 外布 置 、单炉体 。锅 炉 主要 由燃烧 室 、高温旋 风分
． ．
灰分很 少 ，与煤相 比 ，硫 、氮 的含 量较高 。
控 制锅 炉排放 烟气 中所 含 Ｓ 规定 范 围 内。烟 ０２
炉 中混合 燃烧 脱硫特 性研 究大 部分 都处 于实验 室研究 中 １ ６ ２ ］ 商 业运行 锅 炉上 较 为 系统 的 － ，在
新型液态燃料水焦浆与循环流化床锅炉
新型液态燃料水焦浆与循环流化床锅炉工业应用若干问题的探讨张 朴，巩向胜（中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司，北京 100011）摘要：中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司与南京大学表面和界面化学工程技术研究中心合作，使用共同开发的专有技术，2003年成功地将石化工业的副产品———石油焦制成了类似油和水煤浆品质的新型液态燃料，为石油焦的合理应用，开辟了一条新路。
关键词：液态燃料；水焦浆；石油焦中图分类号：TQ534.4 文献标识码：A 文章编号：1006-6772（2004）02-0016-05收稿日期：2004-04-12作者简介：张 朴（1954-），女，高级工程师，现任中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司洁能所所长，从事洁净煤及水煤浆工程研究与设计工作。
1 石油焦应用现状及发展前景1.1 石油焦品质进炼油厂的原油通过常压蒸馏和减压蒸馏，将含有多种成分的原油分离成各种具有较窄沸点的混合产物，然后做萃取、吸附、吸收和提纯等进一步加工工序，以获取不同质量指标的成品。
其中，减压蒸馏后的渣油经过焦化工序，产出石油焦产品。
石油焦外观物理形态和煤相似，合格品和煤相比，普遍具有灰分低（0.3%～1.2%）、发热量高（30～35MJ /kg ）、水分含量低（小于3%）等优点，石化行业合格的延迟石油焦质量指标见表1。
表1 石化行业石油焦产品行业标准项 目质量指标一级品合格品1A1B 2A 2B 3A 3B 硫含量/%’0.5’0.5’0.8’1.0’1.5’2.0’3.0挥发分/%’12’12’14’17’18’20灰分/%’0.3’0.3’0.5’0.8’1.2水分/%’3真密度/g ・cm -32.8～2.13粉焦量（块粒8mm ）/%’25硅/%’0.08钒/%’0.015铁/%’0.08 注：生产方法以各种渣油、沥青或理油为原料；经延迟焦化而制成。
1.2 石油焦的用途石油焦的用途主要根据产品中含硫、挥发分、灰分等指标确定，其中一级品和合格品中的1A、1B适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝工业中制作铝用碳素；合格品2A、2B 适用于制作铝用碳素；3A、3B适用于化学工业中制作碳化物、气化用原料或燃料。
CFB锅炉燃用高硫石油焦技术研究
９ ． ，ｈ ｖ ｒｇ ｏ ｃ ｎｒｔ ｎｏ Ｏ２ ｍｉ ｉｎｉ ｌｓ ｈ ｎ２ ０ｍｇ ｍ。 ｔｅｌｗｅｔ １ ０ｍｇ ｍ。 ； ９ ４ ｔｅａ ｅａ ｅｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｆ ｓ ｏ ｓｔ ａ ０ ／ （ｈ ｏ Ｓ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｓ ＜ ０ ／ ）
ｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ｏ ｕ ｔｅ ｓ ｉｎ＜ ５ ｍｇ ｍ。 ｖ ｒｏ ｓｉ ｄｃ ｓｉ ｐ ｒ ｔ ｎａ ｅｂ ｔｅ ｈ ｎ ｔ ｅｒｑ ｉｅ ｈ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｆｄ ｓ ｍｉｓｏ ０ ／ 。 ａ ｉｕ ｉｅ ｎｏ ｅ ａｉ ｒ ｅ ｔ ｒｔ ａ ｈ ｅ ｕｒ — ｎ ｏ
Ｇｕ ｎ ｚ ｕ Ｂｒ ｎ ｈ Ｃｏ ｐ ｎｙ ｏ ｎ ｅ ｒ ａ ｇ ｈｏ ａ ｃ ｍ ａ ｆＣｈｉ ａ ｐ ｔ ｏ—ｃ ｅ ｉａ ｄ， ａ ｇ ｈ ｕ ５ ０ ２ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｉ ｃ ， ｈｍ ｃｌ Ｃｏ Ｌｔ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ７ ６， ａ ｇ ｏ ｇ Ｐｒ ｖ ｎ ｅ ＰＲＣ
Ｉ Ｏ 编 号 ］ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ２—３ ６ ． ０ １ ０ ． ３ Ｄ ｌ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ ３ ４２ １ ．２０ ５
ＳＴＵＤＹ ｏＮ ＴＥＣＨ ＮｏＬｏＧＹ ｏＦ ＢＵＲＮＩ ＮＧ ＧＨ — Ｓ ＨＩ ＵＬＦＥＲ
ＰＥＴＲｏＬＥＵＭ ＣｏＫ Ｅ Ｎ Ｉ ＣＦＢ ＢｏＩ ＬＥＲＳ ＹＡＮＧ ｎ ＹＵ ａ ｇ， ＥＮＧ Ｄｏ ｇ， Ｑｉｎ Ｆ Ｆａ
Ｃ Ｂ 锔 炉 燃 用 高旒 石 油 技 术研 究 Ｆ
杨 栋 ， 余 蔷 冯 发
，
中国石 油化 工股份 有 限公 司广 州分 司 ， 东 广 州 ５ ０ ２ 公 广 １７ ６
［ 摘
要 ］ 广 州石化 公 司采 用福 斯特 惠 勒公 司的 ４ ５ｔｈ循环 流化 床 （ Ｆ ） 炉燃 用 高硫 石 油 焦 ， ６ ／ Ｃ Ｂ锅
石油焦
摘要石油焦是延迟焦化的副产品，根据硫含量的不同可以分为高硫焦、中硫焦以及低硫焦，然而高硫焦在使用过程中会产生大量的SO2等有害气体，污染环境。
循环流化床技术（CFB）作为一种高效、低污染的新技术解决了高硫焦的出路问题，即作为流化床的燃料。
而所谓的脱硫石油焦渣就是在高硫石油焦燃烧时，向锅炉内投入石灰石，除去燃料中的硫，形成的CaSO4和其它燃烧物的混合物。
其主要成分是石灰和石膏，成分决定其具有一定的胶凝性能。
目前，经过循环流化床锅炉燃烧技术脱硫后得到的石油焦渣，其无论是在国内还是国外均未找到较好的处理技术，大部分被用作填海的材料，小部分用作水泥厂的添加剂。
如果能有效利用其胶凝性能，并应用于绿色建材的生产，将会创造缓解建材资源紧缺和保护环境的双赢局面，形成经济效益和环境效益的同步提高。
本文的主要内容包括以下部分：（1）石油焦渣的基本性能研究，包括化学成分和矿物组成、放热特征、标准稠度用水量和凝结时间。
（2）用脱硫石油焦渣作为钙质材料取代石灰制备加气混凝土，测定制品的强度、干密度和比强度。
重点研究不同配合比和不同养护条件对加气混凝土抗压强度的影响。
（3）脱硫石油焦渣加气混凝土耐久性研究，本课题重点研究其长期耐水性，干缩性能即尺寸稳定性，抗冻性。
试验结果表明：（1）脱硫石油焦渣的氧化钙含量约为45%-51%，其消解速度较快，2min即可达到最高温度90℃，但温度下降也较快。
（2）当复合取代率大于100%时，制品的强度均比工厂（没有进行复合取代）的强度高；而当取代率小于100%时，强度较工厂的低。
随着取代率的提高，强度先增大后趋于稳定甚至下降，当符合石灰的取代率为110%时，强度值最高，且比强度值也是最高，轻质高强的性能最优。
（3）自然状态下放置的加气混凝土试块，强度较出厂时的强度有所增长，但增幅较小；而标准养护的强度较出厂和自然状态下的强度均有提高，且增幅较大,泡水养护后强度均降低,但幅度较小。
（4）不同配合比的脱硫石油焦渣加气混凝土耐水性、干缩性、抗冻性试验，并根据软化系数、冻融之后的质量损失率和强度损失率、干缩值的综合评定，当复合取代率为110%时的加气混凝土耐久性性能最好。
高硫石油焦的工业利用前景分析
１前言石油焦是指延迟焦化装置的副产物，也称普通焦，是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。
石油焦组分是碳氢化合物，含碳９０％～９７％，含氢１．５％～８％，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。
其低位发热量约为煤的１．５～２倍。
石油焦的收率一般在２５％～３０％。
根据石油焦硫含量的不同，可分为高硫焦（硫含量３％以上）和低硫焦（硫含量３％以下）。
硫含量小于３％的石油焦可用作生产耗量较大的电极焦或冶金焦，硫含量大于３％的高硫焦一般只能作为燃料使用。
硫含量不同的石油焦价格差别很大。
高硫焦的价格一般只有低硫焦的５０％～７０％。
在含硫渣油的加工中，由于延迟焦化工艺技术可获得大量轻质产品，而且投资少，因此获得了广泛的应用。
而对国际原油的统计数字表明，减渣中硫含量为原油总硫含量的４３．６％～７６％［１］，我国减渣中硫含量平均为原油总硫含量的７０％，而延迟焦化产品中，石油焦中硫含量为原料减渣总硫含量的３０％［２］。
１９９０年后，随着高硫原油产量的增加，焦化装置的原料减渣含硫量上升，硫含量大于３％的石油焦的数量增加。
高硫石油焦售价低，产量大，必然对焦化工艺的经济性带来影响。
因此，如何利用高含硫石油焦，成为石化企业的重要研究课题。
通常的方法是利用高硫石油焦作为燃料，其比例达到５０％以上。
在高硫石油焦用于锅炉燃料时，需要与煤混合使用，一则降低硫含量，二则利用煤较高的挥发分有利于燃烧。
与煤混合作燃料，一般根据石油焦的硫含量及燃烧性能确定混合比，石油焦的加入比例大多为１０％～２０％，在普通烧煤锅炉中使用。
２高硫石油焦利用技术在利用石油焦作锅炉燃料之外，有３种大量或专门燃烧石油焦的技术，即作水泥窑的燃料、循环流化床（ＣＦＢ）锅炉和气化联合装置（ＩＧＣＣ）。
循环流化床锅炉主要生产蒸汽、电力；气化联合装置则生成氢气、合成气及蒸汽、电力等。
２．１作水泥窑的燃料石油焦用作水泥窑的燃料时，初期与煤混合使用，用量约为水泥量的１０％。
用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉烧高硫燃料是减少SO2污染的重要途径之一
用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉烧高硫燃料是减少SO2污染的重要途径之一文章摘要：摘要：循环流化床燃烧技术对燃料适应性特别好，在床料中加石灰石能实现燃烧过程中脱除SO2，是一种清洁燃烧技术。
用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉，烧高硫燃料，在国内外得到了很好的发展。
本文总结了国内外用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉，烧高硫燃料的一些典型示范工程。
这些示范工程的成功经验证实：旧锅炉改循环流化床燃烧锅炉，烧高硫燃料是减少SO2污染的重要途径之一，是切实可行的。
关键词：循环流化床燃烧锅炉改造烧高硫燃料二氧化硫污染1前言我国是一个以煤作为主要能源的国家，煤炭资源占化石燃料资源的95.4%，而且这种情况今后一段时间内不可能改变。
燃煤排放的SO2对大气的污染越来越严重。
在2002燃煤13.8亿吨，排放到大气中的1995万吨SO2中，有90％左右来自于煤的燃烧。
我国SO2的污染日趋严重，2000年我国酸雨面积已占国土总面积的40％（见图1）。
可以说，我国发达的地区全部被酸雨控制。
我国已成为世界上的第三大酸雨区。
据国家初步统计，2002年我国环境污染造成的经济损失占国民经济总产值的13％。
控制SO2的排放，特别是控制燃煤过程中SO2的排放成为我国大气环境保护中的重中之重的问题。
2循环流化床燃烧技术的优点循环流化床燃烧技术与煤层燃技术、煤粉燃烧技术相比有以下优点：⑴对燃料的适应性特别好，可以烧各种优质燃料，也可以烧各种劣质燃料和高硫燃料。
提高锅炉对燃料的适应性成为许多旧锅炉改循环流化床锅炉的动力之一。
⑵在床料中加入石灰石能实现流化床在燃烧过程中脱硫。
脱硫过程中发生的化学反应如下：CaCO3 →CaO + CO2?0.1794×106 kJ/kgCaO + SO2 + 1/2O2 →CaSO4 + 0.502×106 kJ/kg生成的CaSO4随床渣一起排出。
经加石灰石脱硫之后，烧各种高硫燃料，只要控制燃烧温度和合适的Ca/S比，能控制SO2的排放达到排放标准。
高硫石油焦清洁利用技术浅析
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｈｉｇｈ — ｓｕｌｆｕｒ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ ｗａｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｔ ｉｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｒｅｂａｋｅ ａｎｏｄｅ ａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｈａｆｔ ｋｉｌｎ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ
关键 词 ：高硫石油焦；活性炭；预焙阳极 ；水泥；ＣＦＢ；ＰＯＸ；ＩＧＣＣ；清洁利用
Ｓｉｍ ｐｌｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｌｅａｎ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
ｉｎ Ｈｉｇｈ—Ｓｕｌｆｕｒ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ
ＸＵ Ｋｅ—ｚｈｏｎｇ’ Ｍ ＩＡＯ Ｃｈａｏ ，ＳＯＮＧ Ａｉ—ｐｉｎｇ ，
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｆ ｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ（ＣＦＢ） ｂｏｉｌｅｒ，ｐａｒｔｉａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ（ＰＯＸ） ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｇａｓｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｍ— ｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ（ＩＧＣＣ）ｕｎｉｔ ｗｅｒｅ ｉｍｐｏｒ ｔａｎｔｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｕｔｉｌｉｚａ—
２０１１年 ３９卷 第 ２０期
240t／h纯烧石油焦循环流化床锅炉的应用
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ＣＦＢ ｌ ｒ；ｐｅ ｒ ｅ ｙ ｒ ： ｂｏｉｅ ｔ ｏｌｕｍ ａ ｔ ｒ；ｆｙ ａ ｈ； ｕｎ ｒ ｄ ｃ ｒ ｏｎ；ａｉ ｈａ ｂｅ ｌ ｓ ｂｕ ｎｅ ａ ｂ ｒｃ ｍ ｒ
２ ｉｈ ａ ｌｃ ｒ ｏ ｒＣｏ ｐ ｒ ｔ ｎ，Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ．Ｓｃ ｕ ｎ Ｅ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｒ ｏ ａｉ ｃ ｏ ｈ ｎ ｄ １ ０ ２ ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｐｒ ｓ ｒ ｃ ： ｏｐｅ ｔｅ ｆ ｔ ｔ ｏｌｕｍ ｔ ｒ ｂ ｎｉ ｎ ｒ ｉ４ ｒ ｉｓ ｏ ｈｅ ｐｅ ｒ ｅ ａ ｕｒ ｎｇ ｉ Ｃａ ｒ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌ ｔ，Ｓｕ ｎ， ｈａ ｅ ｂｅ ｎ ｄｅ ｃ ｉ ｅ ａｎ ｄａ ｖ ｅ ｓｒｂ ｄ
基于 此种 石油 焦 以上 特 性 ， 锅 炉炉 膛 在 同 本
范 围在 ６ｍｍ≤ｄ ８ｍｍ。粒径分 布 曲线见 图 ２ ≤ 。
等容 量锅 炉 的 炉膛 高 度 增 加 了 ４ｍ， 长 石 油 焦 延
在 炉膛 内 的停 留 时 间 ； 同时增 加 炉 膛 下部 密 相 区 扩 展段 高 度 ， 择 较 小 扩 展 段 断 面 ， 设 耐 磨 材 选 敷 料， 增加 密 相 区蓄 热 能 力 ， 高 密 相 区 断 面 热 负 提
杰 电 谈 备
第２卷 ６
Ｇａｒ石 油焦 的 着 火 稳 定 指 数 Ｒ ｒｉ 一４ ０ ＜ ．６ ４ ６ ， 于难 着 火 稳 定 区 ； 尽 指 数 Ｒ 一 ２ ４ ．５处 燃 ． ＜
探究循环流化床锅炉燃用高硫燃料提高脱硫效果
三、尾部脱硫和炉 内脱硫组合的强化脱硫技 术分 析
在研究的过程 中研究者们发现 ，对钙基吸收剂脱硫的反应特性 ，水 分起到 了非常明显的活化效果。吸收剂 中水分在半干法脱硫系统 中主要 有两种加入方式 ： （ １ ） 在脱硫反应 系统 中将水直接雾化喷人 ，为已存在 系统 中的 Ｃ ａ ｏ颗粒 提供液滴增 湿 ，并 将其 中的一部分 转化成 包含湿 Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ ） ： 的颗粒 ，如 Ｃ ｏ ｏ ｌ ｓ ｉ ｄ ｅ 脱硫技术和 Ｌ Ｉ Ｆ Ａ Ｃ脱硫技术 。 （ ２ ） 在吸收剂 混合后或脱硫反应前将水分送人脱硫反应系统 ，比如说 ，Ｇ Ｓ Ａ 脱硫技术 和喷雾干燥脱硫工艺。通过相关实验证 明，与干态钙基吸收剂相比含有 湿吸收剂颗粒脱硫 的反应速率要搞 １ — ２个数量级 ， 一般情况在反应中干 态吸收剂颗粒的作用 ， 尾部增湿活化脱硫基本可以不考虑 。水分之所 以
一
的水分形成 了 ｓ ０ ， 和 Ｈ Ｓ Ｏ 新反应 。含湿 吸收剂颗粒硫酸盐的反应过程 具体 来说 ， 可分为 以下几个步骤 ：对 Ｓ ０ ： 颗粒表 面的吸收溶解 ， 形成 了
ｓ ０ ， 和Ｈ Ｓ Ｏ ａ ； 在液相中 ｃ ａ （ ０ Ｈ ） ： 颗粒溶解 ；从主气流反应 物 ｓ ０ ２ 向颗粒表 面的外部气相传质 ；硫和钙离子 的液相反应 ；在液相中硫分扩散 。
中图分类号 ：Ｔ Ｋ ２ ２ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号：１ ０ ０ ９ ． ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ８ － ７ ６ ． Ｏ １
煤炭在我国的一次能源消费中 占 有 ７ ０ ％以上。包括核能的其他能源 虽然正在逐渐增加 比例 ， 但是在很长一段时 间内煤炭的主导地位仍然是 不会发生改变的。 对大气污染最严重 的源头就是燃煤所排放的二氧化硫 ， 目前 ，我国已经成为了世界二氧化硫排放最大的国家 ，因此 ，我们不得 不重视脱硫问题。
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 。
410T_h循环流化床锅炉煤和石油焦组合燃烧调整
410T/h循环流化床锅炉煤和石油焦组合燃烧调整发布时间：2022-09-26T05:49:24.727Z 来源：《中国电业与能源》2022年10期作者：罗方蔚[导读] 运用循环流化床燃烧石油焦是石油化工企业解决石油焦出路的重要途径罗方蔚中国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司广东广州 510735 [内容摘要]:运用循环流化床燃烧石油焦是石油化工企业解决石油焦出路的重要途径。
文章介绍了410t/h 循环流化床煤混烧石油焦运行存在和注意的问题，为循环流化床石油焦燃烧技术的提出了一些调整方法。
[关键词]石油焦煤循坏流化床锅炉燃烧石灰石1.概况近年来，随着我国石化行业的快速发展，炼油的副产品石油焦产量也不断增加，将石油焦作为燃料生产蒸汽、发电和供热将给炼油厂带来巨大的经济效益。
茂名某自备电厂的2×410t/h循环流化床锅炉，锅炉采用美国FW锅炉有限公司制造的循环流化床锅炉。
循环流化床煤混烧石油焦循环流化床锅炉在调试和运行过程中积累了一定的经验，同时也暴露了一些问题。
2. 石油焦和煤的特性2.1 石油焦的工业成分石油焦是延迟焦化炼油的副产品。
茂名石油化石油焦的工业成分如表1:2.2 石油焦的燃烧特性石油焦固定碳高，挥发分低，它的着火温度和燃尽温度处于烟煤和无烟煤之间，与贫煤接近。
经测试茂名石化石油焦的着火温度为620℃,燃尽温度为690℃,燃烧特性指数为4,883x10-4.燃烧特性指数大，表示着火和燃尽困难。
一般烟煤的燃烧特性指数为6.106x10-4，无烟煤为3.526x10-4。
比较它们的燃烧特性指数可知:茂名石化石油焦燃烧特性指数比烟煤小，比无烟煤大。
那就是说，茂名石化石油焦的着火和燃尽特性比无烟煤好，比烟煤差，与贫煤相当。
2.3 烟煤的工业成分如下表23.煤和石油焦混烧燃烧的调整。
3.1 燃料性质改变的影响和调整纯石油焦燃烧时，石油焦热值高、灰分很少，床压偏低，同时石油焦床料有成团结块的特性，导致循环灰在流化床一些部位有成团、粘结和结焦的现象。
石油胶的用途
石油胶的用途石油焦由于价格低廉、含碳量高，已成为国内外活性炭工业研究和发展的新热点。
石油焦与煅烧焦、石墨电极的价格相差数百甚至数千元/吨。
因此，国内许多企业都在从事石油焦的增值加工。
生产煅后石油焦:国外石油焦的煅烧过程在炼油厂完成，炼油厂生产的石油焦直接进入煅烧装置进行煅烧。
由于国内炼油厂没有煅烧装置，炼油厂生产的石油焦价格低廉。
目前，我国的石油焦和煤的煅烧主要是在冶金工业中进行的，如碳化厂、铝厂等。
煅烧焦炭主要用于生产石墨电极、碳糊制品、金刚石砂、食品级磷工业、冶金工业、电石等。
其中石墨电极应用最为广泛。
煅烧石油焦在中国有很好的销售市场，其最大的用户是铝工业。
伪造石油焦在国外市场的前景也是乐观的，主要出口到美国、日本、新加坡和俄罗斯。
普通石油焦与煅烧焦的价格相差数百元/吨。
石油焦煅烧是提高炼油厂焦化装置经济效益的重要措施。
石油焦后处理可使石油焦大幅增加。
生产石墨电极:煅烧焦炭与石墨电极的差值约为1000元。
石油焦煅烧属于原料的一次加工，是生产石墨电极的必要工艺。
因此，首先可以通过煅烧石油焦来提高石油焦的销售价格，然后利用煅烧焦生产石墨电极来提高石油焦的附加值，从而增加收入。
吉林炭素先后引进美国、日本石墨电极及接头、法国高压浸渍、二次燃烧设备及部分石墨化工艺，利用日本进口针状焦生产国际水平的超高功率石墨电极，填补了国内外石墨电极的空白。
中国的差距。
低硫锻烧焦炭主要用于生产普通石墨电极。
高硫石油焦会导致石墨电极开裂，不适合石墨电极。
生产活性炭:与其他类型的活性炭相比，石油焦活性炭成本较低，可生产多种高、中、低品位的性能良好的活性炭。
活性炭是一种具有特殊微晶结构的非极性碳吸附剂。
它具有微孔、比表面积大、吸附能力强、化学性质稳定、耐酸碱、耐高温等特点，可用于气相和液相，广泛应用于脱色、脱臭、气体净化、废水处理、溶剂回收、分离纯化、催化剂载体等领域。
制备活性炭的原料很多。
工业生产中使用的主要原材料有木材、果壳、煤炭等含碳材料。
石油焦的燃料的使用用途
石油焦的燃料的使用用途石油焦作为一种重要的燃料，具有广泛的应用领域。
下面将从能源领域、冶金工业、化工领域和建材行业等方面介绍石油焦的使用用途。
在能源领域，石油焦作为一种高热值燃料，被广泛应用于发电厂和工业锅炉等燃烧设备中。
其高热值和低灰分特性使其成为理想的燃料选择，能够提供高效的热能输出，同时减少灰渣对设备的腐蚀和污染。
在冶金工业中，石油焦是不可或缺的原料。
在钢铁冶炼过程中，石油焦被用作还原剂，用于将金属矿石中的氧化物还原成金属。
石油焦的高热稳定性和较低的硫、灰分含量使其成为理想的还原剂，能够提供足够的热量和纯净的还原气体，确保冶炼过程的顺利进行。
石油焦在化工领域也有着广泛的应用。
它可以用作碳素材料的原料，如制造电极、阴极材料等。
石油焦具有高纯度、高密度和高强度等特点，能够满足各种化工产品的生产需求。
同时，石油焦还可以作为催化剂的载体，用于催化反应中的固体相反应。
其高表面积和孔隙结构能够提供良好的催化活性和选择性。
在建材行业中，石油焦也有重要的应用。
它可以作为铝电解的阳极材料，用于生产高纯度的铝。
石油焦的高电导率和耐腐蚀性使其成为理想的阳极材料，能够保障电解过程的稳定性和效率。
此外，石油焦还可以用于生产石墨制品，如石墨电极、石墨烯等。
其高热稳定性和导电性能使其成为石墨制品的重要原料。
石油焦作为一种重要的燃料，在能源领域、冶金工业、化工领域和建材行业等方面具有广泛的应用。
它的高热值、低灰分、高纯度和良好的物化性质使其成为各行各业的首选燃料和原料之一。
随着科技的不断进步和需求的增长，石油焦的应用前景将更加广阔。
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第36卷第2期2005年3月 锅 炉 技 术BOIL ER TECHNOLO GYVol.36,No.2Mar.,2005收稿日期:20040315; 修回日期:20040513基金项目:国家重点基础研究发展规划项目资助(G1999022204)作者简介:李建锋(1975),男,山东枣庄人,硕士研究生,从事洁净燃烧技术研究。
文章编号: CN311508(2005)02003706高硫石油焦在循环流化床锅炉中燃烧应用李建锋, 吕俊复, 张建胜, 刘 青, 杨海瑞, 岳光溪(清华大学热能工程系,北京100084)关键词: 高硫石油焦;循环流化床锅炉;应用;燃料摘 要: 进口中东原油炼化的副产品高硫石油焦的出路是石化企业的一个问题。
详细地介绍了高硫石油焦作为燃料的应用现状,认为循环流化床锅炉是最佳选择之一。
中图分类号: T K 222 文献标识码: B1 前 言 石油焦的灰分低,碳含量、硫含量和氮含量高,有不同于煤的一些燃烧特性。
根据石油焦的产生过程不同分为3类:延迟焦、流化焦、柔性焦,其中延迟焦占所有焦产品的大约90%。
原料油在经过炼油过程中的轻质馏分及多数挥发分析出后,所剩石油焦的挥发分含量一般较低。
而原料油中40%～60%的硫分仍会留在石油焦中,从而使得以高硫原油为炼油原料产生的石油焦中的硫含量非常高。
典型延迟焦的硫含量一般在4%～8%范围内,大大高于高硫煤的硫含量。
石油焦有多种燃烧方式。
其中石油焦和煤混合在煤粉锅炉中混烧,已有一些有益的尝试,但是由于石油焦的挥发分低,混煤难以着火和燃尽,影响煤粉锅炉的稳定燃烧。
随着掺烧石油焦比例的增大,进而影响锅炉的热效率。
更重要的是由于石油焦中硫含量和氮含量较高,而原有的煤粉锅炉没有烟气脱硫装置,易引起低温腐蚀和环境污染,这些问题使现有的电厂锅炉掺烧石油焦难度很大。
循环流化床燃烧技术是近年来发展起来的高效、低污染的清洁燃烧技术,在国际和国内得到了广泛的应用,我国自上世纪80年代初开始研究以来,开发了各种形式的循环流化床锅炉。
经过多年来对循环流化床锅炉的气固两相流动[1]、燃烧室中高物料浓度条件下的传热[2]、大物料循环过程中的传质[3]、燃烧过程[4]、污染物控制、物料平衡以及煤种适应性等方面的详细的研究;对于石油焦的燃烧特性、结焦特性以及污染物排放特性也进行了针对性研究,为高硫石油焦在循环流化床锅炉上的应用提供了良好的保证。
大量的应用实践充分证实作为燃料在循环流化床锅炉上燃烧,是解决高硫石油焦出路的最佳选择之一。
2 石油焦燃烧特性和结焦特性分析 作为循环流化床锅炉的燃料,石油焦与煤有很多相似之处。
但也存在着一定的差异:主要是燃烧特性和结焦特性2个大的方面,还有循环物料的问题。
2.1石油焦的燃烧特性 石油焦与其它比较煤种的工业分析见表1。
由于燃料的燃烧特性与其比表面积有关,但该参数和颗粒破碎后的粒径有关,因此对不同筛分组的试样进行了测试。
采用A TVQSCAV 压汞仪 表1 石油焦与其他煤种的工业分析比较 %燃 料固定碳FC ar 灰分A ar水分M ar挥发分V ar焦窑无烟煤49.033.0 2.212.7晋城无烟煤81.09.70.68.7柳江无烟煤31.354.1 1.613.0南桐贫煤68.916.20.716.2石油焦74.7 1.810.013.5蔚县烟煤44.219.89.526.6大同烟煤57.54.73.234.7锅 炉 技 术 第36卷测定石油焦的比表面积,收到样品的比表面积为6.288m2・g-1,大于煤的测量结果,孔隙率和比表面积较大,利于燃烧。
不同粒径颗粒的比表面积存在差异,测试结果表明,粒径小于4mm的石油焦的比表面积和空隙率有利于燃烧,即经过合理的破碎后可以改善其燃烧特性。
采用美国Dupont2100T GA研究石油焦的燃烧特性,并对表1中的各比较煤种进行了比较研究。
样品在105℃～110℃下通风干燥6h,然后将其研磨至100μm粒径以下并混合均匀,作为热重分析用样品,取样品量10mg～12mg均匀摊平到分析仪的样品盘中,通高纯氮气,流量为550ml/min,从室温开始以80℃/min恒定升温速率加热至900℃,然后温度维持在(900±1)℃数分钟后,将氮气切换成空气,流量为500ml/min,直至样品燃烧完毕。
对燃烧曲线分析,得出900℃下最高反应速率R900及燃烧峰内平均反应速率R av。
R900和R av越高越利于燃尽。
根据不等温热重分析法,取样品量10mg～12mg摊平到分析仪的样品盘中,通空气流量500ml/min,以20℃/min恒定升温速率加热,直至样品燃烧完毕。
分析燃烧曲线,得各种燃烧特征温度,包括开始着火温度T I(失重速率=R=1%/min),温度表征的反应性T crit(R=6.5%/min)[7],燃烧峰温T P,燃尽温度T B(剩余物含碳量小于5%),同时还能得到20℃/min恒定升温速率时的最大反应速率R max。
燃尽温度T B越高,说明燃料越难于燃尽;反应性温度T crit越高,反应活性越低。
石油焦的热重分析曲线和各特征温度位置见图1。
石油焦与部分燃料的燃烧特征温度的比较见表2,特征反应速率见表3。
从表中的数据来看,石油焦的燃烧特性相对较好,着火温度低,反应活性高于无烟煤,低于烟煤,与贫煤相当。
图1 石油焦热重分析(T GA)曲线和各特征温度表2 石油焦与部分燃料的燃烧特征温度的比较℃煤 种T I T P T B T crit焦窑无烟煤544613697587柳江无烟煤537609732597晋城无烟煤492594676547南桐贫煤437552658508石油焦443512649554蔚县烟煤350514530393大同烟煤396522589462表3 石油焦与部分燃料的燃烧特征反应速率的比较%/min煤 种R max/M tR900/M tR av/M t焦窑无烟煤18.223.514.8柳江无烟煤7.3021.512.9晋城无烟煤26.246.222.5南桐贫煤26.843.527.6石油焦22.564.635.5蔚县烟煤66.680.447.1大同烟煤29.355.938.8 为详细了解石油焦在循环流化床锅炉中的燃烧特性,在小型循环流化床热态实验台进行了实验研究。
实验台燃烧室总高约4.8m,内径为150cm。
燃烧室由3段长为1200mm的非水冷段与3段长为300mm的水冷段构成。
燃烧室下部的密相区布置一水冷段,另2段放在稀相区,水冷段与非水冷段间隔排列。
为了测量沿床高的温度、压力分布,以及在线分析气体成分,沿主床高度成对地布置了测量和取样孔。
分离器收集到的物料进到料腿,下部通过膨胀节与回料装置相接,回料装置采用J型阀,J型阀松动风引自单独风机。
通过调节一、二次风量与石油焦的加料量,并且辅以调节冷却水套的冷却水流量,使床温、床截面烟气流速以及测试区域的物料浓度稳定在所要求的工况范围内。
根据实际循环流化床锅炉的运行情况,分别进行空塔速度为4.5m/s和6m/s2种情况的实验。
一次风量占总风量的55%～65%,二次风量占33%～43%,松动风约占2%,播煤风取自二次风,占二次风的20%左右。
过量空气系数在1.1～1.25左右。
床温范围为800℃～990℃。
床层压降2500Pa～4000Pa。
对于粒径分布为图2的石油焦,粒径分布为图3的床料,不同过量空气系数时床压沿床高的分布见图4。
空塔速度一定时,各工况床压沿床高的分布基本相似。
83第2期李建锋,等:高硫石油焦在循环流化床锅炉中燃烧应用图4 不同过量空气系数时床压分布 空塔速度和过量空气系数对床温沿床高的分布的影响见图5,图中V g 是空塔速度,R 是过量空气系数。
从图可看到,燃烧室内上下温差在60℃以内,表明床内有大量细颗粒参与循环。
由于实验台高度较小,因此各煤种的飞灰含碳量均比较高。
合理调整一、二次风比及燃料粒度,可以将不同燃料下的工况调成一致(如过量空气系数、床温和床压沿床高的分布等)。
在相同运行工况下,不同燃料飞灰含碳量具有一定的可比性。
在该循环流化床实验台上对表2中的各煤图5 空塔速度和过量空气系数对床温分布的影响种在相近工况下进行燃烧实验时,在引风机入口处抽取灰样,测得相应的飞灰含碳量。
人为地将燃烧焦窑无烟煤时飞灰含碳量作为比较基值1,相同工况下燃烧其它煤种时飞灰含碳量见表4。
表4石油焦与部分燃料飞灰含碳量实验结果比较煤 种飞灰含碳量焦窑无烟煤1柳江无烟煤0.87晋城无烟煤 1.13南桐贫煤 1.26石油焦0.84蔚县烟煤0.47大同烟煤0.39结果表明,石油焦条件下飞灰含碳量要小于无烟煤和贫煤,但比烟煤大。
因此,对采用石油焦为燃料的循环流化床锅炉,根据燃烧、传热、传质的需要,流化速度应取为4.6m/s ～4.9m/s 为好;在合适的风配比下,合理设计锅炉,燃烧效率能达97%以上。
2.2石油焦的结焦特性石油焦生成过程中,催化裂化工艺中催化剂不可避免地会部分地流失到石油焦中,从而石油焦的钒、镍等重金属含量比较高,而钒将会降低灰熔点。
当石油焦在锅炉中进行燃烧并添加石灰石脱硫时,灰分中的这些物质会引起混合灰熔93锅 炉 技 术 第36卷点严重下降,而在受热面结焦、锅炉过热器和耐火材料的高温腐蚀等方面,使燃用石油焦的循环流化床锅炉面临一些特殊的问题。
例如,燃烧室受热面处结焦;分离器和炉膛之间的密封料腿及返料阀水平段很容易被堵塞;相似的沉积物也会在旋风分离器内壁上发生。
循环流化床中的燃烧情况与煤粉炉相差很大,因此不能用原来用于煤粉炉情况的结焦参数作为标准。
为深入了解石油焦的结焦特性,在实验台上进行了实验研究。
结果发现,在相同空塔速度、相同烟气物料浓度条件下,结焦最低管壁温度与床温之间显示良好的线性关系,结焦最低管壁温度与床温之和为一常数,见表5。
表5 空塔速度、物料浓度、结焦最低管壁温度与床温之间的关系空塔速度/m・s-1烟气中物料浓度/kg・Nm-3结焦最低管壁温度与床温之和/℃2.513876 4.513570.513362.113544.5 1.313350.21322 因此,可以认为循环流化床中石油焦属易结焦燃料;结焦的发生受床温、空塔速度、烟气中物料浓度以及受热面壁温影响,较高的空塔速度和物料浓度有助于避免结焦。
在相同空塔速度、相同烟气物料浓度条件下,结焦最低壁温与床温之和趋于一个常数。
2.3石油焦循环流化床锅炉的物料平衡问题 石油焦的灰分含量很小,无法满足循环流化床锅炉对物料平衡的要求,必须依靠加入外部介质(脱硫添加剂、细砂等)来进行床料的补充。
若不添加石英砂,石灰石成为物料的唯一来源。
石灰石在进入锅炉前后的物理特性和化学组成将发生变化,因此锅炉运行初期,循环物料需要进行几天选择累计。