Garantire la combustione completa del coke di petrolio di grafite è un processo complesso che prevede più fasi. Il coke di petrolio, un sottoprodotto della raffinazione del petrolio, è ricco di carbonio, zolfo e sostanze volatili, il che rende la sua combustione più impegnativa rispetto al carbone. La combustione incompleta provoca sprechi energetici, emissioni tossiche come monossido di carbonio (CO) e carbonio residuo incombusto.
Per ottenere una combustione completa è necessario rispettare contemporaneamente il classico principio di combustione "3T + 1E", adattato alle caratteristiche del coke di petrolio. Di seguito sono riportate le condizioni chiave per garantire la combustione completa del coke di petrolio di grafite:
I. Principi fondamentali della combustione (3T + 1E)
1. Temperatura
Temperatura sufficientemente elevata: la temperatura del forno deve essere mantenuta sufficientemente elevata (tipicamente superiore a 1200 gradi) per garantire che le particelle di coke di petrolio vengano rapidamente riscaldate fino al punto di accensione (il coke di petrolio ha un punto di accensione elevato, circa 450-600 gradi) e mantenere una reazione di combustione stabile.
Temperatura uniforme: la distribuzione della temperatura all'interno del forno dovrebbe essere quanto più uniforme possibile per evitare zone localizzate a bassa-temperatura, che altrimenti comporterebbero una combustione incompleta del coke di petrolio in quelle aree.
2. Tempo
Tempo di permanenza sufficiente: le particelle di coke di petrolio e i relativi componenti volatili devono rimanere nella zona ad alta-temperatura per un periodo di tempo sufficiente per garantire la combustione completa. A causa del basso contenuto volatile del coke di petrolio, la combustione si concentra principalmente sulla combustione del carbonio fisso, un processo relativamente lento.
Misure: Garantire un percorso e una durata adeguati dei fumi all'interno del forno ottimizzando la progettazione del forno e regolando la posizione e l'angolazione del bruciatore. Nelle caldaie a letto fluidizzato, la circolazione del materiale può essere utilizzata per estendere il tempo di residenza delle particelle.
3. Turbolenza
Miscelazione d'aria sufficiente: questa è una delle condizioni più critiche. È necessario fornire una forte turbolenza per garantire una miscelazione completa e rapida delle particelle di aria e coke di petrolio.
Misure:
Distribuzione razionale dell'aria: utilizzare un'alimentazione d'aria segmentata (ad es. aria primaria, secondaria e terziaria). L'aria primaria viene utilizzata per stabilizzare l'accensione e la fluidificazione (in letto fluidizzato), mentre l'aria secondaria, l'aria di combustione principale, viene iniettata ad alta velocità per creare forti turbolenze e garantire la miscelazione con i combustibili.
Ottimizza il design del bruciatore: utilizza bruciatori a vortice o ugelli appositamente progettati per creare zone e vortici forti di ricircolo per migliorare la miscelazione. Garantire spazio sufficiente nel forno: fornire ampio spazio per la miscelazione di aria e combustibile.
4. Aria in eccesso
Rapporto ottimale dell'aria in eccesso: fornire leggermente più aria rispetto al volume d'aria teorico per garantire che ogni particella di carburante abbia accesso all'ossigeno. Tuttavia, è necessario evitare un eccessivo eccesso d'aria, poiché ciò abbasserebbe la temperatura del forno, influirebbe negativamente sull'efficienza della combustione e aumenterebbe la perdita di calore dei gas di scarico e la formazione di ossido di zolfo.
Intervallo di controllo: per il coke di petrolio, il contenuto di ossigeno nei gas di scarico è generalmente controllato tra il 2,5% e il 4,5% (il valore specifico dipende dalle caratteristiche dell'attrezzatura e del carburante), corrispondente a un rapporto di eccesso d'aria compreso tra circa 1,15 e 1,25.
Sommario: Lista di controllo per garantire una combustione sufficiente
Preparazione del combustibile: il coke di petrolio è macinato a una finezza sufficiente? La materia prima per mangimi è stabile?
Temperature: Is the furnace temperature sufficiently high and uniform (>1200 gradi o 850-950 gradi per CFB)?
Tempo: la progettazione del forno garantisce un tempo di permanenza sufficiente?
Turbolenza/miscelazione: viene utilizzata l'alimentazione d'aria graduale? L'aria secondaria è sufficientemente forte da penetrare nei gas di scarico?
Aria in eccesso: il rapporto dell'aria in eccesso è controllato entro l'intervallo ottimale in base all'analisi dei gas di scarico (O₂ e CO)?
Monitoraggio degli indicatori chiave: i livelli di CO e il contenuto di carbonio delle ceneri volanti sono monitorati in tempo reale e utilizzati come base per gli aggiustamenti?
Rispettando sistematicamente i requisiti di cui sopra e concentrandoci sull'ottimizzazione delle proprietà difficili-da-bruciare del coke di petrolio, possiamo massimizzarne la combustione completa e ottenere un utilizzo dell'energia altamente efficiente e a basso-inquinamento.
