CN1178021C

CN1178021C - 一种循环流化床焚烧石油焦的方法及其设备

Info

Publication number: CN1178021C
Application number: CNB011342994A
Authority: CN
Inventors: 沈伯雄; 姚强; 项光明; 刘惠永; 徐纪清; 李玉晗
Original assignee: Tsinghua University; Qinghua Tongfang Co Ltd
Current assignee: Tongfang Environment Co., Ltd.; Tsinghua University
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: CN1415890A

Abstract

本发明涉及一种主要利用石油焦为燃料，将其用于循环流化床中的方法及其设备，属于焚烧技术领域。解决了石油焦燃烧时着火燃尽困难，如何脱硫，在循环流化床的旋风分离器和尾部烟道中易出现成团结渣现象。该发明中应用的石油焦组合燃料主要包括石油焦、煤及脱硫剂，可以有效脱除SO₂和消除循环流化床内的成团结渣现象；石油焦颗粒采用大宽筛分，在燃烧室内形成浓、稀相床，有利于床内物料平衡；循环流化床下部布置保温防磨层，形成高温区，有利于石油焦着火和燃尽；采用分级燃烧有利于降低NO_x的排放。

Description

一种循环流化床焚烧石油焦的方法及其设备

(一)技术领域

本发明涉及一种主要利用石油焦这一工业固体废物为燃料的方法，尤其是将其用于循环流化床中的方法，属于燃料焚烧技术领域。

(二)背景技术

石油焦是石油提炼的副产品，为一种固体废物。其可用于炼焦、作电极等原料，但当石油焦中的硫和重金属含量达到一定值时，石油焦则不能用于炼焦和做电极。随着重质油、劣质油的开发应用，石油焦的产量逐年提高。由于石油焦的热值高，灰份少，可磨性好，是一种较好的燃料。但石油焦中硫和氮的含量较高，焚烧时SO₂和NOx污染严重；且其挥发份少，含大量的外在水，着火困难。目前，由于循环流化床具有低污染焚烧的特性，许多国家在发展流化床焚烧石油焦的技术；但由于石油焦作燃料时各种特性的影响，在燃烧时还是碰到一些问题，如：着火燃尽困难，如何脱硫，在循环流化床的旋风分离器和尾部烟道中易出现成团结渣现象。

(三)发明内容

本发明提供一种循环流化床焚烧石油焦的方法及其设备，使石油焦较快着火，增加燃尽率，同时消除循环流化床中的旋风分离器和尾部烟道中成团结渣的现象，实现低SO₂和NO_x排放。

本发明所提供的一种循环流化床焚烧石油焦的方法，其步骤是：(1)采用由石油焦和煤两种燃料及石灰石形成的混合燃料通过料仓送入燃烧室内；(2)采用分级燃烧，从空气预热器过来的空气部分经过一次风道，形成一次燃烧空气，另外一部分经过二次风道进入燃烧室内，作为循环床的二次燃烧空气，一次燃烧空气占总空气量的60～70％，二次燃烧空气占总空气量的30～40％；(3)一次风道中的管道油燃烧器在循环流化床启动时开启，循环流化床启动后关闭；(4)石油焦粒度在大于6mm而小于30mm的范围内。

本发明中采用石油焦和煤两种燃料混烧，煤占两种燃料中总重量的10％～20％。

本发明中脱硫剂石灰石的加入量为使混合燃料中的Ca/s的摩尔比不小于1.1，脱硫剂的颗粒度在100～200μm。

本发明采用中等循环倍率，循环流化床的流化速度为5～6m/s。

本发明采用的混合燃料中还添加有氧化镁。

一种实现上述方法的设备，主要由冷渣管、燃烧室、风道、料仓、过热器、旋风分离器、烟道、布风板及管道油燃烧器构成；风道由一次风道及二次风道构成，一次风道通过布风板通至燃烧室内，二次风道通至燃烧室中间位置上，管道油燃烧器安装于一次风道中；燃烧室上部内壁为膜式水冷壁，其下部布置保温防磨层。保温防磨层壁面高度占总壁面高度的1/6～1/4以下。如果保温防磨层壁面高度占壁面总高度1/5～1/4时要考虑在烟道中增加受热面。

本发明的优点是：

1.有效控制和降低了SO₂和NOx的排放。由于循环流化床采用分级燃烧，因此形成了在二次风口的下部，是燃料过浓区，这里氧气少，抑制了NOx的形成，有利于燃烧-N形成N₂；而在二次风口以上是贫燃料区，有利于石油焦燃尽，而形成的N₂在这里很难再形成NOx，在燃料中加入石灰石，由于颗粒粒径较小悬浮在该区，该区的温度和氧气环境下可以有效脱出SO₂。

2.采用煤和石油焦两种燃料混烧，混合燃料中添加氧化镁，消除在循环流化床焚烧过程中在旋风分离器和尾部烟道中出现成团结渣的现象。

3.采用混合物料及大宽筛分的石油焦，有利于燃烧室内的物料平衡。

(四)附图说明

图1是应用本发明的循环流化床结构示意图。

图2是图1的A部位放大图。

图3是图1的B部放大图。

(五)具体实施方式

实施例1

如图1所示的利用本发明的一种循环流化床，它主要由冷渣管1，一次风道2，布风板3，膜式水冷壁4，燃烧室5，二次风道6，料仓7，二级过热器8，汽包9，旋风分离器10，返料器11，三级过热器13，一级过热器8，空气预热器16，尾部烟道19及管道油燃烧器20构成。用于添加混合燃料的料仓7与燃烧室5连通，燃烧室5的底部安装有布风板3，燃烧室5上部内壁为膜式水冷壁4，其下部布置有保温防磨层18，保温防磨层18的壁面高度占燃烧室壁面总高度的1/5，如图2所示。风道由一次风道2，二次风道6组成，一次风道2通至布风板3处，一次风道2中安装有管道油燃烧器20，如图3所示。二次风道6通至燃烧室5的中间部位，燃烧室5的上端安装二级过热器8，旋风分离器10与燃烧室5连通，旋风分离器10有两个出口端，一端通过管道及返料器11与燃烧室底部连通，另一端与主烟道21连通，主烟道21和尾部烟道19中依次安装有三级过热器13，一级过热器14，省煤器15及空气预热器16。循环流化床中连接有汽包9，在返料器11的下部带有松动风口12。

在料仓7中装入混合燃料，混合燃料由石油焦、煤、石灰石和氧化镁破碎后混合而成，在煤和石油焦两种燃料中煤占总重量的10％，石灰石的加入量为使Ca/s的摩尔比为1.1。混合燃料中石灰石的颗粒粒度在100μm-200μm，石油焦则采用大宽筛分，颗粒在大于6mm而小于30mm的范围内。在燃烧过程中，由料仓7将组合燃料送入燃烧室5中，采用分级燃烧的方式，即空气经空气预热器16后分为两部分，一部分进入一次风道2，另一部分进入二次风道6；一次风道2中的空气通过其中的管道油燃烧器20加热(锅炉启动时)，通过布风板3从燃烧室5的下部进入床内，由热空气点燃燃料，使燃料燃烧流化，在燃烧室内形成下部为浓相床，上部为稀相床的分布，即在给料口的下面为浓相床，上面为稀相床。二次风道6的空气通入浓、稀相床过渡区。一次风形成的燃烧空气占空气通入量的60％，二次风形成的燃烧空气占空气通入量40％。在二次风口的下部是燃料的过浓区，这里氧气少，抑制了NOx的形成，在二次风口以上是贫燃料区，有利于石油焦燃尽，而已形成的N₂在这里很难再形成NOx。在燃料燃烧过程中，浓相床中主要为大颗粒石油焦，稀相床中为细颗粒石油焦和脱硫剂，温度处在850～950℃范围内，相对煤粉炉中的温度为低温燃烧。使NOx和SO₂的排放低，在燃烧室形成的热的烟气与二级过热器8进行热交换，然后由旋风分离器10进行分离，将物料分离出，并通过返料器11返回至燃烧室5中，分离后的烟气继续沿主烟道21流动，与三级过热器13及一级过热器14进行热交换，再与省煤器15进行热交换，最后与空气预热器16进行热交换，由尾部烟道19的排烟口17排出。

由于循环流化床下部没有受热面，在此形成高温区(900-1000℃)，有利于石油焦着火。

由上述可看出，循环流化床使用石油焦的焚烧方法，不仅能够变废为宝，充分利用石油焦这一石油提炼的副产品，而且有效降低NOx和SO₂的排放，在混合燃料中Ca/s比为1.1时，脱硫率达86％以上，煤与石油焦两种燃料混烧可以清除旋风分离器10及尾部烟道成团结渣现象，减少污染，提高循环流化床的燃烧质量，具有较大的经济意义。

实施例2

保持实施例1中的循环流化床的结构不变，仅改变保温防磨层18的高度，使保温防磨层18的高度占燃烧室5壁面总高度的1/6。所使用的石油焦混合燃料还可以采用如下的配比；煤占煤和石油焦两种燃料的总重量的15％，脱硫剂石灰石的加入使混合后的混合燃料中Ca/s的摩尔比为1.3，而混合燃料中的颗粒粒度参数与实施例1相同。采用与实施例1相同的方法，仅分级燃烧过程中送风量不同，一次送风量占65％，二次送风量占35％，同样能够达到实施例1的效果，使脱硫率达90％，降低NOx的排放，消除成团结渣现象。

实施例3

如图1中的循环流化床，在保持其他结构不变的状况下仅改变保温防磨层18的高度，使保温防磨层18的高度占燃烧室5壁面总高度的1/5。采用相同的方法及如下的混合燃料，煤占煤和石油焦两种燃料的总重量的20％，脱硫剂石灰石的加入量使混合后的混合燃料中Ca/s的摩尔比为1.5；在循环流化床分级燃烧过程中，一次送风量占70％，二次送风量30％，在其它参数不变的情况下，同样能够达到与实施例1相同的效果，降低NOx的排放，使脱硫率达92％，消除成团结渣现象，有利于环保及提高循环流化床焚烧性能。

实施例4

在上述的实施例中的循环流化床，在其他结构不变的情况下，若将燃烧室5下部的保温防磨层18的高度设计为占壁面总高的1/5～1/4时，需要在尾部烟道19中增加受热面，即可得到更佳的燃烧效果。

另外，上述的本发明实施例中，不仅可以用石油焦为主燃料，也可以用其它难着火的燃料，如：无烟煤、热值较高的生活垃圾等。

Claims

1.一种循环流化床焚烧石油焦的方法，其步骤是：(1)采用石油焦和煤及石灰石破碎后混合送入循环流化床的料仓中，由料仓送入燃烧室内；(2)采用分级燃烧，从空气预热器过来的空气部分经过一次风道，形成一次燃烧空气，另外一部分经过二次风道进入燃烧室内，作为循环床的二次燃烧空气；(3)位于一次风道中的管道油燃烧器在循环流化床启动时开启；循环流化床启动后关闭；(4)石油焦采用大宽筛分的石油焦，其颗粒度在大于6mm而小于30mm的范围内。

2.根据权利要求1所述的一种循环流化床焚烧石油焦的方法，其特征还在于：采用石油焦和煤两种燃料混烧，煤占两种燃料中总重量的10％-20％。

3.根据权利要求1所述的一种循环流床焚烧石油焦的方法，其特征还在于：脱硫剂石灰石的加入量为使混合燃料中的Ca/s的摩尔比不小于1.1，脱硫剂的颗粒度在100～200μm。

4.根据权利要求1所述的一种循环流床焚烧石油焦的方法，其特征还在于：在分级燃烧过程中，一次燃烧空气占总空气量的60～70％，二次燃烧空气占总空气量的30～40％。

5.根据权利要求1或4所述的一种循环流床焚烧石油焦的方法，其特征还在于：采用中等循环倍率，循环流化床的流化速度为5～6m/s。

6.根据权利要求1所述的一种循环流床焚烧石油焦的方法，其特征还在于：在混合燃料中还添加有氧化镁。

7.一种实现权利要求6所述的循环流化床焚烧石油焦方法的设备，主要由冷渣管、燃烧室、风道、料仓、过热器、旋风分离器、烟道、布风板及管道油燃烧器构成；风道由一次风道及二次风道构成，以实现床内分级燃烧，一次风道通过布风板通至燃烧室内，二次风道通至燃烧室中间位置上，管道油燃烧器安装于一次风道中，在循环流化床启动时开启，循环流化床正常运行时，管道油燃烧器关闭，其特征在于：所述燃烧室上部的内壁为膜式水冷壁，其下部布置有利于燃料着火和燃尽保温防磨层，所述保温防磨层壁面高度占燃烧室壁面总高度的1/6～1/4；所述保温防磨层壁面高度占燃烧室壁面总高度的1/5～1/4时，在烟道中增加受热面。