煤焦油对沥青拌和站热系统的影响

2019-05-10 版权声明 举报文章

摘要:近几年来随着新材料和钢铁行业的发展,焦炭的用量急剧增加,而焦炭的生产会带来大量的副产物一一煤焦油,由于焦化产品深加工能力较低,因此大量未深加工的煤焦油成品或半成品,也就直接或间接作为燃料油来使用。文章分析了煤焦油作为燃料的原因,分析了煤焦油的特性、影响、判断方法等。

关键词:煤焦油;热系统;沥青拌合站

中图分类号:TQ522 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)25-0063-02

国内燃料油生产一直相对较稳定,2000年突破2000万吨大关,之后呈现微幅增长态势。对燃料油需求日益攀升,国内燃料油的供应缺口不断加大,燃料油己成为除原油以外进口量最大的石油产品。2003年开始,中国燃料油进口迅猛增加,2004年达到3054万吨,国内表观消费量达到4956.4万吨,进口量占表观消费量的比重达到61.6%。高油价是发展煤化工,尤其是现代新型煤化工的最根本原因,我国是富煤、少油、缺气的国家,因此发展煤化工,尤其是新型煤化工不仅是出于经济性的考虑,更是出于国家能源安全性的考虑。据中国煤炭运销协会提供的数据显示,目前煤炭企业在煤制油和甲醇等项目中已经占到60%以上的比例。

一、煤焦油燃料的成分与特性

煤焦油又称煤膏,是煤化学工业的主要原料,是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体,比重大于水,具有一定溶性和特殊的臭味,可燃并有强烈腐蚀性。煤焦油成分达上万种,含大量沥青,其他成分是芳烃及杂环有机化合物。包含的化合物己被鉴定的达400余种。煤焦油外观颜色很深,几乎黑色,没有透明度,除了含10%~15%萘外,还有少量酚和较多的焦油酸、焦油碱,主要成分是结构复杂的各种不饱和芳烃和各种含氮、含硫和含氧化合物,因此、煤焦油除了颜色黑,还伴随着异味。

煤焦油的主要特性如下:闪点小于23℃,微溶于水,溶于苯、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等多数有机溶剂。对环境有危害,对大气可造成污染。易燃,为致癌物,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易爆炸燃烧,与氧化剂接触反应猛烈。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

二、煤焦油的加热温度

油的燃烧主要分为三个阶段,分别是油滴受热后表面汽化,油的蒸汽与空气混合,当温度足够时,着火燃烧。

将油变成油雾的过程称为雾化,影响燃油雾化的因素有很多,只对影响最大的是粘度。

标准煤焦油需要加热到85℃以上才能确保雾化质量。因工艺和原料的影响,商品煤焦油实际粘度都会略小于这个值。作为燃料用的煤焦油有可能是商品油为主原料,有可能是半成品油为主原料,也有可能是垃圾油掺混煤焦油。

三、煤焦油对沥青拌和站热系统的影响

沥青拌和站的热系统主要有冷料系统、燃烧系统、干燥滚筒、除尘器、排烟系统等,使用煤焦油除对冷料系统无影响外,其它都有较大影响。

(一)燃烧系统

对燃烧系统的影响主要表现在供油管路极易堵塞(如过滤器,客户多数都会自行更换成更大滤孔的滤网)、油泵极易磨损和腐蚀、喷嘴及预燃区易结焦、燃烧不稳定等。尤其是今年新出来一种特殊的油品,其加热温度不能超过60℃(汽化会极为严重),也不可低于50℃(会因雾化不良而结焦),加热温度要求控制在55℃左右,而且汽化量足以引起沥青骨料温度呈现规律性的波动,给操作人员带来极大困惑。

(二)干燥滚筒和排烟系统

对干燥滚筒和排烟系统的影响主要表现在腐蚀严重,若同时出现除尘器与排烟系统内部结露,烟气中的硫化合物就会溶解在水滴中形成硫酸或亚硫酸,加重腐蚀危害。对于此类情况,应将烟道的烟气温度提高到108℃~115℃。

(三)除尘器

对于除尘器的影响主要表现在腐蚀布袋、腐蚀壳体、受潮影响布袋寿命、回收粉输送螺旋易结块卡死等。公司沥青拌合站使用的布袋为美国杜邦公司产品,其使用环境要求为烟气中液态水汽的含水量不大于5%,烟气酸碱度范围为pH 5.5~8.5之间,否则会使布袋性质发生变化,影响布袋的寿命。其中液态水含量可通过适当提高烟气温度和增加流通风量来控制,烟气酸碱度也可以通过增加流通风量来稀释。要注意一点,流通的风量不一定就是助燃风量,视具体情况区分对待。

(四)布袋

要判断布袋变质和寿命是否受影响,主要是通过观察布袋本身情况来判断,如正反面颜色、布袋表面的毡毛柔韧性、表面粉尘粘结状态、表面清理难度等等;也可通过观察骨料及系统运行情况来判断,如骨料含水量不高,但布袋却很快就堵塞、回收粉的气味与颜色、系统外壳温度、是否有液体从烟道和除尘器内流出、燃烧器风油配比情况、引风机开度、冷料含泥量等等。四、煤焦油对燃烧的影响

不断掌握油品的特性与变化,才能让热系统长期稳定地运行。油品的特性除了上面介绍的粘度外,还有密度、热值、含水量、硫分、杂质、胶质、残炭,下面来一一说明。

(一)粘度

粘度是油品流动性好坏的指标,数值越大,说明油越不容易流动。以前判断油品粘度是否适应,是以易流动为好;现在油品市场发生了巨大变化,油反而是以粘度适中的较好,粘度越小的油,越可能是被处理过的垃圾油;粘度越大的油越有可能是油渣。

(二)热值

煤焦油本身的热值较高,但通常被处理过的煤焦油热值会降低很多,垃圾油的热值更低(更易挥发),一般仅为8000kcal左右。

(三)含水量

油中含水量在2.0%以下,且与油充分乳化的情况下,水份能强化燃烧,甚至可减少0.5%以上的燃油量。若含水量大于3.0%,会因水的汽化而引起燃烧不稳定,超过5.0%会出现断火现象。为规避水汽化引起的不稳定,有些供油商在油中添加了降低油品粘度的添加剂,只需加热到35℃~45℃就可以雾化,这种油也常因油与水分层剥离,而出现瞬间是油、瞬间是水的现象,尤其在点火时,因含水量过大,热量不易稳定而点火极为困难。进重油后需抽走罐底1/4左右的水油(油加热后比水轻),燃烧器运行起来就非常顺畅。需注意的是,油品需要取样检查时,尽量靠近罐底取油。

(四)硫分

硫分引起的酸性不应作为腐蚀性的唯一参数,甲苯、苯、萘等溶解性强的物质也应作为一个重要因素来考虑。

(五)杂质、胶质

油品中的杂质与胶质常常会发生转换,比如萘会溶解也会析出。尤其是非煤焦油提取出来的垃圾油,因里面的添加剂成分复杂,在受热高温分解后,会形成较多的胶状物质,甚至有些直接变成类似于橡胶颗粒状的物质,极易将过滤器堵塞。

(六)残炭

燃油完全燃烧后,仍会有一些未燃烧的炭状较脆硬的物质,这种物质极易堵塞喷嘴,甚至在喷嘴、稳焰盘、燃烧机头罩上形成结焦,这种结焦不易清理,燃烧过程中产生的炭灰会进入除尘器中,堵塞布袋。我局GLB3000型沥青拌和站曾连续出现一个小时左右断火的怪现象,后经检查就是残炭在喷嘴内部快速形成并脱落所致(喷嘴温度较高),也有一些是油品变质后堵塞喷嘴而结成焦炭。一般情况下,残炭的质量分数小于O.25%可用高压雾化或介质雾化式油喷嘴;当残炭的质量分数大于0.25%时,应采用介质雾化式油喷嘴,以防止在燃烧器中形成严重的结焦或积炭。

五、结语

随着公路工程建设的不断发展,煤焦油作为一种价格相对较低的燃料,越来越多的应用到沥青拌合站中,因此加强对煤焦油成分和特性的了解,才能更好地为公路工程建设服务,取得设备的综合经济效益。

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