循环流化床锅炉混烧石油焦与煤脱硫特性试验研究

摘要

随着国民经济的迅猛发展，石油的开采和利用也急速增加。石油焦作为石油炼制过程的附属产品，其产量也逐年增加。由于其着火、燃烧都比较困难，成分里含有相当多的硫、氮元素和钒、镍等碱金属元素，是造成污染、沾污等的主要原因，故石油焦是一种劣质燃料。基于燃烧和污染物排放两方面考虑，利用循环流化床技术对石油焦与煤进行混烧是一种高效、清洁利用石油焦的有效方法。 石油焦与煤在循环流化床锅炉中混合燃烧脱硫特性研究大部分都处于实验室研究中，在商业运行锅炉上较为系统的试验研究很少。旨在为商业运行循环流化床锅炉混烧石油焦与煤提供指导及优化方案，本论文首次在金陵石化220t/h商业运行循环流化床锅炉上进行了石油焦与煤混合燃烧脱硫性能试验研究。研究内容包括燃烧过程中，床温、Ca/S摩尔比、石油焦/煤热量比等参数对烟气中SO<,2>排放浓度的影响规律；脱硫过程中NO和CO的排放特性；不同运行工况下飞灰和炉渣特性。研究表明，床温是影响脱硫的一个重要因素。在本试验温度范围内，随着床温升高，脱硫效率下降很快。在床温为853℃时，脱硫效果达到最佳。随着Ca/S摩尔比增加，SO<,2>排放浓度降低。对于石油焦与煤的混合燃料，Ca/S摩尔比选2.5左右比较合适。石油焦/煤热量比对脱硫效果没有明显的影响。CO排放浓度随床温升高而降低。CO平均排放浓度为156mg/m<'3>。床温是影响NO排放的重要参数。随着床温升高，NO排放浓度升高。随着Ca/S摩尔比增加，NO排放浓度降低。飞灰中CaO含量和碳含量较高，而且随着石油焦/煤热量比的增加，含碳量有增加的趋势。炉渣中CaO含量和碳含量都较低。飞灰的累积比表面积和累积比孔容积都比炉渣大。 影响循环流化床锅炉脱硫效率的主要因素有运行参数、设计参数和脱硫剂特性等。本试验脱硫效率相对较低，故从脱硫剂特性方面，对石灰石进行了化学成分分析，并利用氮吸附/解吸附对石灰石煅烧后产物的微观结构及孔径分布进行了测量，利用SEM观察了石灰石煅烧后产物的表观形貌。结果表明该锅炉脱硫试验用石灰石的Sioz含量较高、CaO含量较低、孔径分布较差，孔比表面积和孔隙率较低，表观形貌较差，最终导致脱硫效率较低。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1我国能源与环境现状

1.1.2石油焦特性

1.1.3石油焦产量

1.1.4洁净煤燃烧技术

1.2循环流化床锅炉混烧石油焦与煤的研究

1.2.1循环流化床燃烧技术

1.2.2国内外循环流化床锅炉的发展现状

1.2.3循环流化床锅炉混烧石油焦与煤的应用

1.3课题研究目的及内容

1.3.1研究目的及意义

1.3.2研究内容

1.4本章小节

参考文献

第二章试验对象和试验仪器

2.1循环流化床锅炉

2.1.1锅炉简述

2.1.2锅炉主要参数

2.1.3锅炉风烟系统

2.1.4锅炉燃料系统

2.1.5石灰石粉输送系统

2.2试验材料

2.2.1石灰石化学成分

2.2.2石油焦和煤的工业分析、元素分析和粒度分析

2.3试验仪器与方法

2.3.1烟气分析仪

2.3.2 N2吸附仪

2.3.3 X-衍射仪(XRD)

2.3.4扫描电子显微镜(SEM)

2.4本章小节

第三章石油焦/煤混烧添加石灰石脱硫特性试验研究

3.1前言

3.2试验工况参数要求

3.3试验方法及测量项目

3.3.1螺旋给料机转速-给料量标定试验

3.3.2试验测量项目

3.4试验工况参数调整方法

3.5试验结果的处理

3.6 SO2排放特性试验研究

3.6.1密相区床温对脱硫效率的影响

3.6.2 Ca/S摩尔比对脱硫效率的影响

3.6.3石油焦/煤热量比对脱硫效率的影响

3.6.4停止添加石灰石后SO2排放浓度变化趋势

3.7 CO排放特性试验研究

3.8 NOx排放特性试验研究

3.9飞灰和炉渣特性分析

3.9.1飞灰和炉渣CaO含量分析

3.9.2飞灰和炉渣含碳量分析

3.9.3不同密相区床温下炉渣可视化扫描电镜分析

3.9.4不同密相区床温下飞灰和炉渣孔隙结构分析

3.10添加石灰石混烧石油焦锅炉热效率

3.11本章小结

参考文献

第四章石油焦/煤混烧脱硫效率分析

4.1前言

4.2石灰石化学成份对比分析

4.3石灰石煅烧产物CaO可视化扫描电镜分析

4.4石灰石煅烧后产物CaO的微观特性对比分析

4.4.1 N2吸附分析的理论基础

4.4.2 BET吸附理论

4.4.3孔分布计算方法

4.4.4石灰石煅烧产物CaO的孔隙结构特性

4.5本章小节

参考文献

第五章结论与建议

5.1主要结论

5.2主要建议

致谢