石油焦在玻璃窑炉上的应用探讨.doc

石油焦在玻璃窑炉上的应用探讨 -广东丰乐能源科技有限公司随着我国工业化、城镇化进程加快，特别是重化工业和交通运输的快速发展，石油消费高速增长，需要大量进口。目前，国际石油价格上涨，国内原油产量难以大幅度增加，必须大力节约降耗，发展石油替代产品。国家“十一五”十大重点节能工程之一就是节约和替代石油工程，在建材行业，鼓励有条件的地区以天然气、煤层气、水煤浆、乳化油、石油焦替代重油。在浮法玻璃行业，燃料成本约占制造成本的40，因此，如何降低燃料消耗和寻找更低廉的替代品是浮法玻璃行业面临的重大课题。近几年，许多浮法玻璃企业进行了大量尝试和应用，如煤焦油、水煤浆、油焦浆、石油焦粉等替代重油燃烧技术不断进行开发和应用。本文重点对油焦浆和石油焦干粉的制备和应用技术进行探讨。石油焦性能石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物，呈黑色或暗灰色的坚硬固体，带有金属光泽，组分是碳氢化合物，其中含碳9097，含氢1.58，还含有氮、氯、硫及金属化合物。低位发热量约为82008500kcal/kg，灰分含量小于0.5，挥发分约为11左右，品质接近无烟煤。石油焦的理化性能如表1。表1项目质量指标试验方法一级品合格品1A1B2A2B3A3B硫含量不大于0.50.50.81.01.52.03.0GB/T387挥发分不大于121214171820SH/T0026灰分不大于0.30.30.50.81.2SH/T0029水分3SH/T0032真密度g/cm22.082.13SH/T0033硅含量不大于0.08SH/T0058钒含量不大于0.015SH/T0058铁含量不大于0.08SH/T0058国内部分浮法玻璃企业已经尝试将石油焦粉、添加剂与油浆或煤焦油混合后形成油焦浆应用于浮法玻璃生产，或将石油焦粉加以少量添加剂喷入窑炉内直接燃烧，对节约能源、降低成本均起到了一定作用。油焦浆的性能及应用2.1油焦浆的性能油焦浆是由石油焦粉、重油(或煤焦油)和化学添加剂混合而成的一种浆体燃料。它具有石油一样的流动性，能泵送、雾化和着火燃烧，可替代重油、煤焦油等在工业窑炉、工业锅炉上燃烧，是近几年发展起来的新型节能环保燃料。油焦浆采用3060的石油焦粉、4070的重油(或煤焦油)和微量化学添加剂组成。根据浮法玻璃生产对燃料的要求一般选择低硫、低灰、高热值的石油焦为佳。添加剂的主要成分为碳氢化合物，参与燃烧，不会对燃烧过程产生影响，也不会对设备产生不利影响。添加剂在油焦浆中添加量一般为O.5l，主要起降低粘度、分散灰分、防止结胶的作用。油焦浆与重油(煤焦油)具有相同的流体力学性质，与原重油燃烧工艺流程可通用。油焦浆与原料重油相比粘度增高，并且随着石油焦粉添加比例的增加而增加，通过适当提高拌热温度可以降低油焦浆粘度。原料油粘度越高油焦浆粘度也高，因此降低原料油粘度是降低焦浆粘度的重要手段，生产中一般采用粘度较小的油浆或中温煤焦油做为原料油，同时添加适量的添加剂。2.2油焦浆调配和贮存2.2.1油焦浆调配工艺油焦浆调配系统是核心技术，要求适应范围广泛，即可以对煤焦化系列的燃油如煤焦油进行合成，也可以对石化系列的燃油如重油进行合成。油焦浆制备和燃烧工艺流程见图1。2.2.2石油焦粉石油焦粉来源一是自己购进石油焦进行加工，优点是成本相对低一些；二是购买石油焦粉。石油焦粉质量对油焦浆是否可以正常使用起着非常重要的作用，因此无论来源如何，应从以下几个方面引起注意。石油焦粉粒度应适宜，为了确保油焦浆的雾化效果，焦粉粒度应控制在250目以上，400600目最佳。石油焦粉制备设备的选型一定要严格，确保焦粉加工粒度。贮存、加工、使用等环节一定要避免混入土等杂质。为了减少机械铁的引入量，研磨体的耐磨性要高，各环节溜槽内应铺设超高分子量聚乙烯耐磨衬板。2.2.3油焦浆的贮存加入一定量的稳定剂后可保证油焦浆在一段时间内保持稳定性，但时间稍长容易出现离析沉淀现象，因此油焦浆贮存罐内应加设搅拌器，一般采取机械搅拌方式。有关试验证明，油焦浆贮存一定时间后粘度会显著增加，到一定程度后不再显著变化，粘度的变化会影响正常使用效果，因此油焦浆宜现产现用，尽量减少贮存时间。2.3油焦浆的燃烧由于各厂采用原料油的种类不同，有的使用油浆，有的使用煤焦油，加之石油焦粉的来源也不一样，因此制成的油焦浆性质上有区别，在燃烧时需根据具体情况对工艺参数进行调整。2.3.1燃烧试验如果对油焦浆的性质了解不很充分，为确保使用油焦浆后对生产不会带来影响，有条件的厂家最好进行燃烧试验，在一个或几个小炉试烧成功后再改为全窑燃烧。2.3.2新增燃烧系统新增燃烧系统是在原系统以外另建一套输送、燃烧设施，新系统由供油泵、供油管路、回油管路、换向和燃烧控制装置、燃烧器等组成。在窑炉前供油泵与油焦浆燃烧器之间设置在线过滤器，以防发生喷嘴堵塞现象。供油泵可选用三螺杆泵，耐磨性好，运行平稳，调节范围大，维修方便。专用燃烧器安装在原油枪位置，但与原系统保持相对的独立，仍然选用压缩空气作为油焦浆的雾化介质。新燃烧系统在设计时要考虑与原燃烧系统即相互联系又相对独立，保证随时可以进行互换，以便发生问题时能够及时切换到原系统，确保生产稳定。该方案安全性能较高，当油焦浆不能正常燃烧时可以避免发生质量事故。但是由于新增系统需要布置在小炉下，使原本狭小的空间更小，给窑炉的日常检查维护、池壁绑砖、换喷嘴砖等操作带来不便。2.3.3利用原燃烧系统经有关科研机构研究，发现油焦浆的燃烧特性与重油一样，都经过三个阶段。第一，油预热、蒸发、着火；第二，挥发物火焰扩散燃烧；第三，焦碳与残渣燃烧。而且油焦浆的燃烧速度与重油基本相同。另外，油焦浆的流体力学性质与重油也基本相同，因此，使用油焦浆时可以利用原供油、燃烧控制系统，有些厂家的实践证明该方案是切实可行的。2.4油焦浆的燃烧系统设备配置(以500td生产线为例)，见表2。改性石油焦粉的应用表2序号设备名称单位数量备注1燃烧器台48每排18台，备用12支2输控平台块13电气控制柜台24供浆泵台18备用6台5输浆泵台2一用一备6高速搅拌器台17分浆缸台18在线过滤器台2一用一备9仪表、阀门套110反冲洗装置套111空压机台112连接管路、电气线路套13.1石油焦粉的制备石油焦粉的性能和制备与2.2.2相同。3.2改性石油焦粉的性能及应用在石油焦粉中辅以少量添加剂后，可以提高焦粉的流态化，经在线流量计量和气力输送技术，将超细微粉连续稳定的喷射到窑炉内燃烧。在应用中一定要解决好输送的稳定性问题，避免气堵现象，从而保证窑炉内温度、压力等工艺指标的稳定。改性石油焦粉制备和燃烧工艺流程见图2：图23.3改性石油焦粉燃烧系统设备配置(以500t/d生产线为例)，见表3。表3序号设备名称规格型号数量（台、套）备注1石油焦破碎系统2粉碎机4卸料器4除尘器4风机2给料系统充气装置3断流阀6下料管6保护管33控制系统控制柜6工控机1PLC电源4反应器部分HD-DRW1065仓泵输送部分1技术经济分析以600t/d浮法玻璃生产线使用油焦浆为例进行经济分析。用煤焦油合成油焦浆吨单位成本：见表4表4序号名称指标金额（元）备注1石油焦粉1吨40%1500元/吨6002煤焦油1吨60%2400元/吨14403添加剂1204稳定剂25电费36工资37设备折旧费等128合计2180运行费用比较，见表5表5燃料种类热值油消耗量燃料单价燃料成本重油9700大卡/公斤96吨/天3000元/吨28.8万元/天煤焦油8700大卡/公斤107吨/天2400元/吨25.68万元/天油焦浆8600大卡/公斤108吨/天2180元/吨23.54万元/天通过比较：(1)使用油焦浆与重油相比全年可节省费用(28.8-23.54)365=1920万元(2)用油焦浆与煤焦油相比全年可节省费用(25.68-23.54)365=780万元结论浮法玻璃厂采用油焦浆做为燃料，可以拓宽燃料来源，抵御重油价格攀升带来的压力，还可以显著降低生产成本。国务院节能中长期专项规划中明