石油焦是石油延遲焦化的產物，可用于煉焦、做電極棒。但含硫高的石油焦不適于電極棒的生產及在冶煉工業中的應用。我國大約每年副產2 Mt高含硫石油焦。石化部門不得不作為廢物堆積，既影響正常生產，同時也污染環境。研究發現，石油焦的含碳量較高(C>80%)，灰含量少，具有較高的熱值(約31000 kj/kg)，可作為動力燃料，在熱電站具有廣泛的應用前景。但一般煤粉鍋爐的脫硫技術不能滿足石油焦燃料的設計要求，循環流化床鍋爐(CFB)作為低污染的燃燒技術具備高效脫硫的特點，為石油焦作為動力燃料提供了一條有效的途徑。
國外在20世紀60—70年代已開始進行石油焦燃料的熱解特性、燃燒特性、動力學特性等基礎性研究。研究表明，石油焦作為替代性燃料在理論上是可行的，但在實際生產中還有一些技術問題需解決。美國Nisco公司與FW公司于1990年在WestlakeLouisiana建造了2臺100 MW的CFB鍋爐，燃用100%的石油焦，最長運行周期達到193天，但對運行中出現的一些實際問題尚不清楚。因此，對石油焦和煤混合燃燒及單純石油焦燃燒的可行性進行試驗研究，對燃燒石油焦的循環流化床鍋爐的設計和運行具有重要意義，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1、可行性試驗
1.1試驗燃料特性分析
試驗燃料有2種，一種是石油焦，另一種是經過處理的石油焦樣品。石油焦來自一石油化工有限公司，石油焦樣品是將80%粉碎粒化后的石油焦、1O%的飛灰（由試驗鍋爐燃用煤炭產生）和10%的石灰石組成。對石油焦和石油焦樣品進行化驗，結果見表1—3。
從表1可看出，與煙煤等其它燃料相比，石油焦呈現出“5高2低”：含碳量高、含氮量高、熱值高、水分高、含硫量高；揮發分低、灰分低。揮發分低、水分高對著火不利，造成石油焦著火溫度提高，著火延遲，并影響石油焦的燃盡特性，但一旦著火，由于熱
1.2試驗設備
試驗采用的燃燒裝置是國內某電廠國產230 UhCFB單汽包自然循環鍋爐，JI形布置，爐膛采用水冷風室和布風板、膜式水冷壁、全懸吊結構。2個高溫絕熱旋風分離器布置在爐膛后墻出口，分離器下部對應布置2個U形回料閥，過熱器分3級布置，其中二級過熱器布置在爐膛上部，一、三級過熱器布置在尾部煙道。點火方式為床上點火，油槍布置在四周。脫硫方式為爐內加石灰石脫硫。試驗設備系統見圖1。
電廠循環流化床鍋爐的煤倉分為前、后2個倉，每個煤倉都能滿足鍋爐在滿負荷運行狀態下獨立輸送燃料。前、后2煤倉各有1條煤線分別將燃料輸送到鍋爐爐膛前、后墻；前煤倉下的煤線（1號煤線）的燃料經由l號轉動給料機后進入旋風分離器下料管，然后進入爐膛；后倉下的煤線（2號煤線）的燃料經由2、3號傳動給料機后直接進入爐膛。
機組各種參變量由分散控制系統(DCS)進行控制，一、二次風量由閥門控制，爐溫由測量及控制系統線性加熱到一定溫度，信號處理系統的電信號由計算機數據采集系統(DAS)保存，然后由數據處理程序處理。循環流化床鍋爐脫硫方式為加入處理過的石灰石粉在爐內直接脫硫，同時安裝在線ROSE-MOUNT880A紅外分析儀監測排出煙氣的含硫量，并與石灰石的加入量一起形成反饋控制回路，量化控制排出煙氣的C02量。
1.3試驗過程
試驗過程中，為確保鍋爐安全、平穩地運行，特別是不能影響到汽、電的供應，試驗采用逐漸增加石油焦和煤的混合比例。煤經前煤倉1號煤線進入爐膛，石油焦經后煤倉2號煤線進入爐膛。通過控制1號和2號煤線的燃料傳輸速度控制燃料量。
試驗的第1階段采用煤和石油焦混合燃燒，逐漸增加石油焦比例，直到完全燃用石油焦。2號煤線煤倉中煤炭完全耗盡時，開始向該煤倉輸送石油焦，這時鍋爐的燃料由1號煤線提供，完全燃燒煤炭。2號煤倉中石油焦有足夠的儲量后，以最低的輸送速度（為最大傳輸速度的20%）向鍋爐輸送石油焦，此時l號煤線輸送速度為60%。此后2號煤線的輸送速度逐漸增加，從15%、20%、30%，最后到35.5%，相應地l號煤線輸送速度由60%逐漸減少到50%、45%，最后到35.5%。通過不斷調整和增加石油焦的比例，最后1號煤線完傘停止輸送燃料，鍋爐燃料由2號煤線輸送，完全燃燒石油焦。2號煤倉中的石油焦耗盡時，鍋爐燃料由1號煤線提供，完仝燃燒煤炭，本階段試驗完成。
試驗的第2階段采用煤和石油焦樣品混合燃燒，逐漸增加石油焦樣品的比例，直到完全燃燒石油焦樣品，與第1階段不同的是，石油焦樣品的增加速度非常快。完全燃用石油焦樣品時，由于石油焦樣品在制作過程中石油焦、飛灰和石灰石混合不均勻，使鍋爐運行極不穩定。因此試驗1.5 h左右就不得不采用煤炭與石油焦樣品混合燃燒，并且石油焦燃料的輸送速度為最小(20%)。至此，試驗的第2階段完成。
2、試驗結果及分析
2.1 鍋爐運行狀況
在通過2號煤線向鍋爐輸送石油焦燃料前，鍋爐負荷為75%，平均爐床溫度保持在830cC左右，以保證石油焦能安全著火，這是試驗的關鍵之一。通過2號煤線以最小流量向鍋爐輸送石油焦后，床溫平均升到860℃，這是由于石油焦的含碳量大于煤炭的含碳量，熱值高造成的。相關的鍋爐運行數據見表
4、歷有數據均取th內的平均值。
在石油焦與煤炭混合燃燒試驗期間，無論是石油焦與煤炭混合燃燒還是單獨燃用石油焦，鍋爐運行都相當穩定，爐床溫度始終保持在900℃以下，CO排放濃度較低(40～50Tng/m3)，表明鍋爐燃盡率很高。NO，的排放濃度相對于單獨燃用煤來說稍高，因為爐床溫度較高且石油焦的含氮量較高。S02的排放濃度(大約800 mg/m3)明顯高于單獨燃用煤炭（一般控制在400mg/m3以下），但考慮到實際情況，試驗鍋爐的脫硫系統是針對含硫量低于1.5%的煤炭而設計，而石油焦的含硫量超過5.5%，因此試驗設備不能滿足脫硫要求。
石油焦樣品燃燒試驗期間，在逐漸增加石油焦樣品和單獨燃用石油焦樣品的過程q1，鍋爐運行狀態多不穩定。盡管向鍋爐穩定地供給燃料，但鍋爐運行溫度明顯強烈地波動，由于使用的石油焦樣品混合得不均勻（石油焦、灰分和石灰石），鍋爐負荷在10mm內在50%—70%間變動。由于這種運行狀態較危險，1.5h后停止了燃用石油焦樣品。雖然燃用石油焦樣品的時問較短且運行不穩定，沒有得出具有代表性的試驗數據，但也記錄了鍋爐運行的一些參數。
2.2鍋爐效率計算與分析
通過對鍋爐正反熱平衡計算，得到不同試驗工況下的鍋爐熱效率。圖2為不同石油焦混合比卜J的鍋爐熱效率。鍋爐熱效率隨石油焦混合比例的增加而升高，主要是因為石油焦灰分含量較純煤低，飛灰少，飛灰損失較低。
2.3脫硫效果分析
在循環流化床運行中，脫硫劑的選擇非常重要，因為脫硫反應與脫硫劑的活性有很大關系。本次實驗在循環流化床脫硫劑選擇時選擇高反應活性的石灰石。Ca/S摩爾比被認為是影響脫硫效率和502排放的首要因素。來自工業CFB鍋爐的運行數據表明見圖3），隨著Ca/S比的增加，脫硫效率在Ca/S低于2.5時增加很快，而繼續增大Ca/S比或脫硫劑量時，脫硫效率增加較少。因此本次實驗加石灰石脫硫時，將Ca/S摩爾比控制在1.5—2.5，以保證達到最高脫硫效果。
由試驗運行所測數據，通過對設備的脫硫效果進行計算（見表5）可看出：隨著石油焦含量增長，脫硫效率大幅度提高，由57.5%提高到90%以上，但由于燃料含硫量加大，排煙中S02含量仍比燃燒純煤高很多。由于該試驗設備的脫硫系統是以燃燒含硫量不高于1.5%的煤為脫硫對象而設計的，石油焦或石油焦和煤的混合燃料含硫量遠高于純煤，因此不能滿足脫硫要求，需重新設計，提高循環倍率，加強脫硫效果，使其達到環保要求。
3、結論及建議
(1)通過對石油焦進行工業分析發現石油焦呈現出“5高2低”的特點，其揮發分少、含碳量高，與一般的無煙煤工業分析結果相近，屬于中結渣型。(2)石油焦燃燒速度慢，混合燃燒特性要差于純煤粉，隨著摻焦量的增加，影響愈嚴重。(3)單獨燃用石油焦和燃用石油焦與煤混合物的情況下，鍋爐運行較穩定。在燃用石油焦樣品時，運行不穩定。(4)鍋爐效率在燃用石油焦或混合燃料時要高于燃用純煤。雖然試驗設備的脫硫系統不能滿足燃用石油焦的要求，但脫硫效率大幅度提高，與燃燒純煤的脫硫效率57.5%相比，可達到85%—91%。(5)實驗數據和研究結果表明，循環流化床鍋爐燃燒石油焦或石油焦和煤的混合燃料是可行的。
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