做座石化企业电站石油焦燃烧方式

石化企业电站石油焦燃烧方式

中图分类号：TQ 054

文献标识码：ACombustion of petroleum coke in power plant owned by petrochemical enterprises ZHOU Yi-gong

(Shanghai Boiler Works Ltd., Shanghai 200245, E-mail：samt_cui@C hina)Abstract:A quantitative analysis of the SO2 emission level from the combustion of high-sulfur petroleum coke,and of the de sulphurization depth required are made. It is pointed out that the ble nded combustion of petroleum coke and coal in CFB boiler is a soluti on in China.

Key words:petroleum coke; combustion; desulphurization; CFB boiler 石油焦是石油深度加工（焦化工艺）的主要副产品，我国目前每年在炼油中产出石油焦100多万t，预计2000年将超过200万t。随着石油精炼水平的不断提高，引发了一个新的燃料问题，即石油焦问题。从脱硫的经济性考虑，一般选用循环流化床锅炉燃烧。1 石油焦基本性能

①发热量高,应用基低位的发热量为30～34MJ/kg，理论燃烧温度2000℃以上，所以在控制床温和受热面平衡布置上要有新的思路。②含硫量高（5%～8%，应用基）,应保证很高的脱硫深度。③灰分低（小于1%，应用基）,要选择合适的惰性材料作循环流化床床料，并且灰分中V2O5含量高，对防止床内结焦和受热面低温腐蚀提出了新的要求。④挥发分低（10%左右，可燃基）,需借鉴循环流化床无烟煤燃烧的经验。2 燃烧中SO2排放质量浓度和脱硫深度计算

2.1 不脱硫时SO2排放质量浓度

高硫石油焦燃料元素分析见表1，应用基低位发热量=31MJ/kg。 表1 高硫石油焦燃料元素含量 %元素CyHyOyNySyAyWyVr含量78.003.221.840.737.800.318.1010.30 理论计算的空气量(文中气体体积单位均为标准m3)Vo=0.088 9(Cy+0.375Sy )+0.265 Hy-0.033 3 Oy =8.3855m3/kg。在α=1.0时，每kg燃料燃烧后的燃烧产物--烟气中的RO2（即CO2与SO2之和）、H2O及N2的体积按照下面列出的公式进行计算： VRO2=1.866(Cy+0.375 Sy)/100=1.5101m3/kg

=0.79Vo+0.8Ny/100=6.6304m3/kg

=0.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vo=0.5929m3/kg 此时烟气的体积VoY = VRO2+VoN2+VoH 2O=8.7334m3/kg。在α＞1.0时，烟气中水蒸气的体积VH2O=VoH2O+0.0161(α－1) Vo。烟气体积VY=VoY+1.0161(α-1)Vo。令除尘器出口α=1.4，则VY=12.1416m3/kg。

由SO2的生成化学反应式可知，1g硫将生成2g的SO2。每kg石油焦含硫量为1000×Sy/100=78 g，则每kg石油焦完全燃烧生成的SO2为156g。如果不进行脱硫，烟气中SO2质量浓度为156/VY=12.85g/m3。

2.2 脱硫深度分析

循环流化床锅炉内加石灰石脱硫的化学反应方程式为：

CaCO3→CaO+CO2

CaO+SO2+1/2O2→CaSO4

假定Ca/S为2.0，脱硫效率为90%，则1kg石油焦完全燃烧排出的SO2为15.6g，参加脱硫反应的SO2为140.4g，体积为0.0491m3，参与脱硫反应的氧气为0.0246m3，空气为0.117m3，反应所需CaO为2.2mol，则石灰石煅烧反应需生成的CaO为4.9m依照惯例ol，煅烧反应生成的CO2体积为0.110m3。

此时1kg石油焦燃烧所产生的烟气量VY=VY +0.119+0..0491=2.3192m3/kg。在90%脱硫率下的SO2排放质量浓度为15.6/VY=1.27g/m3。用同样的方法，可求得91%新国标难燃B1级的氧指数值必须是OI 30%脱硫率下SO2排放质量浓度为1.13g/m3。

最新公布的电站锅炉排放标准规定，SO2排放质量浓度必须小于1.2g/m3。对于高硫石油焦，其脱硫率必须大于90%才能满足该标准。需要指出的是，新的环保控制标准是针对目前大量正在运行的没有尾部烟气脱硫装置的大型 电站煤粉炉制定的，这是一个要求很低的标准，对SO2排放质量浓度的控制是西方发达国家的2～3倍。所以，在设计锅炉，尤其是具有良好脱硫性能的循环流化床锅炉时，应未雨绸缪，作更高的要求，以适应今后环保控制标准的改变。3 燃烧方式建议及特点

3.1 建议

目前，镇海炼油厂定购了美国Foster Wheeler 公司的两台220t/h燃用100%石油焦的循环流化床锅炉。Foster Wheeler 公司拥有燃烧石油焦的丰富经验，是世界上唯一能够用循环流化床锅炉100%燃烧石油焦的动力设备公司。但国外进口全套设备的价格非常昂贵（进口锅炉的价格是国内的6～8倍）。所以，不管由于竞争厂家少从技术上还是设备方面都应该立足于国内，重新考虑石油焦燃烧方式问题。

石油焦燃烧的脱