石油焦粉低凝燃料油组合燃料项目锅炉用新型节能环保燃料可行性方案研究报告.docx

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石油焦粉低凝燃料油组合燃料项目锅炉用新型节能环保燃料可行性方案研究报告

“石油焦粉-低凝燃料油”组合燃料

（锅炉用新型节能环保燃料）

第一章总论

第一节项目简介及编制原则

一、项目简介

1、本项目是一种炉窖用燃料油的代替品，暂定名为“石油焦微粉组合燃料”顾名思义就是把石油焦通过破碎、碾磨加工，形成超细粉末，经过表面改性，助燃处理以后和一定量的点火油一起，形成组合型或悬浮型燃料。

2、主要特点

（1）质量低热值高，一般可达到38MJ/kg---40MJ/kg之间（约9000—9500千卡/kg），与乳化燃料油相近。

（2）灰份一般在0.5%以下，可以达到完全燃烧，炉镗中不留灰渣。

（3）含元素硫一般远低於煤。

（4）对燃烧系统的排烟、后处理系统均与燃料油相同，一般燃油炉窑都不需要改动。

（5）可以代替燃料油在2T/h以上的燃油锅炉以及各种炉窑上作为燃料油廉价优质的替代燃料。

3、年开工时数：

8000小时

4、项目围：

包括厂界区新建的工艺装置。

储运、总图运输、消防及给排水、供电系统、供热供风系统及综合办公楼等配套辅助生产设施系统的全部工程容，建设工程单元详见下表；

表1—1

一总图

序号

单元

工程名称

1

101

全厂总平面布置图

2

102

全厂竖向及排雨水设施

3

103

全厂性通道

4

104

围墙、大门、守卫室

5

105

厂区绿化

6

106

厂外道路

7

107

地衡

8

108

仓库

二

工艺装置

1

201

破碎单元

2

202

超细磨单元

3

203

悬浮合成单元

4

204

乳化单元

三

储运

1

301

原料油灌区

2

302

原料焦储区

3

303

成品油罐区

4

304

成品焦粉罐区

5

305

成品油装车设施

6

306

成品焦粉装车设施

7

307

全厂性工艺及热力管网

四

消防及给排水

1

401

循环水场

2

402

污水处理场

3

403

给排水及消防水池

4

404

消防站及消防设施

5

405

厂外供水

五

供电系统

1

501

变电所

2

502

全厂供电及照明

3

503

全厂防雷、防静电接地

4

504

全厂电信

5

505

厂外供电线路

六

供热供风系统

1

601

空压站

2

602

水处理间

七

辅助生产设施部分

1

701

环保监测及中心化验室

2

702

综合办公楼

3

703

食堂

4

704

工人倒班宿舍

5

705

招待所

二、编制原则

1、以节约能源、合理使用资源为根本，以市场为导向，以效益为中心，做到少投入，多产出。

2、充分利用胜利油田以及附近如：

大港、、滨州、、东营等地炼油厂产出的石油焦、低凝燃料油资源作为主要原料，同时也可考虑进口部分廉价的石油为补充原料。

3、认真贯彻国家、省、地方政府有关环境保护、消防、劳动安全与卫生的法规，坚持环保、消防、劳动安全卫生与主体工程“三同时”方针。

4、尽可能采用先进成熟可靠的工艺技术和设备、产品方案和技术方案。

第二节项目背景、有利条件和经济意义

一、项目背景

燃料油作为能量转换和热能工程的初级燃料，广泛应用于各行各业，与其它的初级能源如：

煤炭、天燃气、核能之间具有很大的替代性。

但是由于一方面国际油价不断飘升，另一方面随着国民经济规模的不断扩大，燃料油需求量不断增加，国燃料油的价格几乎猛涨了一倍，使很多耗用燃料油的企业成本大幅度上升，正是在这样的背景条件下，我所和上海试剂总公司等单位投入相当大的人力和财力，利用炼油厂的终端产品——相对比较廉价的——石油焦，研制成完全可以替代渣油在炉窑上使用的新颖燃料：

“石油焦粉—低凝燃料油”和“石油焦微粉悬浮燃料”二种燃料产品。

二、有利条件

1、石油焦资源较丰富

（1）石油原料重质化倾向明显，含沥青质、胶质偏多的重质油不利于催化裂化,适合于焦化加工的原料却比较多。

（2）我国炼油厂的生产柴汽比远低于社会消费柴汽比，因此也在客观上促进了焦化和延时焦化装置的投入。

（3）过去我国石油焦产品出口的比例较大，而现在国际上石油焦价格明显比国价格低，因此不仅出口比重减小，同时沿海和长江流域已有公司积极组织进口石油焦，在上海的到岸价不足750元/吨。

（4）石油焦资源在胜利油田及周边的东营、滨州、潍坊、大港油田均有分布。

2、已经创造良好的生产条件和技术优势

经过本公司一段时间以来科研攻关，同时进行多方面的技术合作，充分掌握了石油焦的加工特性以及燃烧特性数据。

（1）开发研制了石油焦微粉的表面改性技术，改性剂及助燃剂等产品的生产工艺。

（2）与国多家超细磨粉体工程有限公司的友好合作，充分掌握了石油焦粉的破碎、超细磨粉的环保节能工艺，该公司还在友好合作的基础上不断配合改进高效节能的超细加工机器及无粉尘生产装备。

（3）本公司掌握了“石油焦微粉悬浮燃料”的生产技术以及悬浮燃料的运输、保存及燃烧的各项技术数据。

（4）本公司通过和国多家燃烧器有限公司合作，充分掌握了“石油焦粉-低凝燃料油”组合燃料和“石油焦微粉悬浮燃料”二种燃料产品燃烧的各项数据，燃油炉改用“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料的改造方案，无燃损燃烧器等比较完整和成熟的代油方案。

三、经济意义

1、生产“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料每年可以为国家和企业创造上亿元的税利。

2、将“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料代替渣油，不仅可以节省大量的渣油资源，而且可以使燃料成本每吨节省近800--1000元。

第三节市场前景分析

历来锅炉用燃料油是从原油中提走了汽柴油以及其它轻馏份油以后剩下的重质油部分，由于这类重质油仍然还有很多重要的用途，例如：

作为催化裂化的原料、作为生产沥青的原料等等，所以市场上比较紧缺。

目前油价又不断飙升，当然这是由于地球上已经没有太多的油田可供发现，故油价不会走低，除非世界经济陷入衰退，廉价石油时代已经结束。

但可以肯定的是油价大幅度上涨以后，使用燃料油的企业成本就会随之上升。

本项目的产品，一方面由于价格低廉，可以使用户节省燃料成本每吨近千元。

二方面由于本产品可以完全替代燃料油燃烧，使用安全方便，应该会受到用户欢迎的，在使用面广、量又大的燃料油市场上应该是有相当大的竞争力的。

产品也完全符合国家的节能环保的产业政策，所以会非常有前途是肯定无疑的。

第二章产品方案建设规模

一、产品方案

1、“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料

将石油焦粉经过机械力化学（分散、助燃）改性，与少量点火助燃的低凝燃料油通过特殊的燃烧器组合燃烧，作为代替燃料油使用的经济型燃料。

2、“石油焦微粉悬浮燃料”

就是将石油焦微粉经过机械力化学（改性剂）改性，并经过高速剪切机剪切，以均匀弥散状态分布在基础油（渣油、油浆）中制成的组合燃料。

3、本项目现在首先发展生产上述第一种燃料：

“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料。

二、建设规模

1、生产石油焦微粉68万吨/年

2、生产低凝燃料油12万吨/年

合计生产：

“石油焦微粉—低凝燃料油”组合燃料80万吨/年

三、产品市场供求和价格预测

1、国市场动态

目前已有市和大学联合在开发区立项攻关。

中国石油大学（东营）组织攻关。

北京中科院神雾燃烧器有限公司联合东北一家公司也在积极筹备中。

2、市场价格预测

由于我国燃料油需求的一半以上依靠进口，大部分产品已经市场化，并且与国际市场接上轨，因此，今后我国燃料油价格基本走势应与国际油价一致。

燃料油的市场价格随原油价格变化而变化。

国际原油价格在60美元/桶时，市场的重质工业燃料油价格为3000元/吨。

这时，“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料的生产成本价格在每吨1800元以，则用相同热能的这种燃料油可比使用每吨渣油节约成本近千元，因此估计这种燃料具有很大的竞争优势。

第三章原材料供求、建设地点条件及协作关系

第一节主要原材料

一、石油焦：

炼油厂原料油炼制的终端产品。

1、国市场：

东北油田、东营地区、黄骅地区、天津地区、地区、地区、地区、地区、地区。

市场价格850—900元/吨。

2、国际市场：

到岸价700---750元/吨。

3、石油焦产品质量指标。

见表3—1

表3—1主要性能指标

项目

质量指标

试验方法

硫份wt%

0.3—3.0

GB/T380—80

挥发份wt%

10—18

灰份wt%

0.3—0.5

GB/T508

水份%

实测

GB/T260

密度kg/m3

1.2—1.8

GB/T1884

热值mj/g

38—40

固定碳wt%

82—97

二、低凝环保燃料油

本产品添加了具有专利的生物酶添加剂及催化剂，可改善雾化状况，提高雾化效果，使燃料油完全燃烧，所含催化剂对燃料有助燃作用，能使火焰更加明亮，能减少结焦、结炭、烟尘排放量以及SO2、CO的生成机会，降低对大气的污染。

表3—2低凝环保燃料油主要性能指标

项目

质量指标

试验方法

灰份wt%

≤0.1

GB/T508

机械杂质%

无

GB/T511

铜片腐蚀（级）

1

GB/T5096

水份%

≤1

GB/T260

闪点（开杯）℃

≥68

GB/T261

运动粘度mm2/s（50℃）

≤180

GB/T265—88

冷凝点℃

20

GB/T2413

残碳%

8.5

第二节建厂地区条件

一、厂区位置

厂区设在开发区，紧挨在，管理方便，并紧靠铁路运输专用线，货物进出方便、运输成本易控制。

二、工程地质良好

本项目选用厂区地势平坦，其建厂的所有条件具备，故对于诸如“地震加速度值”基本雪压值、基本风压值等均从略，不再取值论证。

三、公用工程

本开发区基础设施相对比较完善，市政供水、供电、均有保证。

因有运输铁路在厂区经过，已有装卸设施，故货物进出便利，可谓得天独厚。

综上所述，本项目工程厂址地理条件优越、交通便利、依托条件充分、节省投资，是本工程理想的建厂地址。

1、供水

本项目生产用水量较少，无特殊要求。

2、供电

本工程配电重心是在超细磨车间，该车间的配电约3000千瓦。

总的用电负荷约4500千瓦/时，均由开发区电网供给。

3、电信

本工程电信系统应设有：

行政办公系统、生产调度系统、直通、扩音对讲系统、火灾报警系统、电视监控系统。

4、供热、供风

（1）供热

厂区旁边有电厂余热蒸汽通过，余热蒸汽可供工厂生产和生活使用。

这是非常有利的条件。

工厂不必投资建设锅炉房。

不仅节省了投资，而且还少了很多管理、环保方面的麻烦。

（2）供风

破碎和超细磨设备均自备负压作业抽空设备，故全厂压缩空气用量不大，设2Nm3/min固定式螺杆压缩机三台，二台使用、另一台备用，一套2Nm3/min的净化空气装置，采用无热再生干燥机。

5、储运

本项目的破碎，超细磨车间的物料转运，会扬起大量的黑色粉尘，稍不小心就会对环境形成严重的污染，因此不仅整体工艺流程要考虑低压无尘操作工艺方案，就是在储运的每一个环节，均要考虑无粉尘运作方案。

尽量设计成管道传接和输送系统。

表3—2储罐设施一览表：

序号

储罐名称

储罐型式

单罐容积（m3）

储罐台数

1

原料油浆罐

固定顶

2000

6

2

低凝燃料油成品罐

固定顶

1000

4

3

改性剂储罐

固定顶

30

4

4

助燃剂

固定顶

30

2

5

乳化剂罐

固定顶

30

2

6

焦粉罐

椎型底

100

12

（1）原料油浆进厂

原料油由火车或油罐汽车运进厂，经DN150管线泵送至原料油储罐。

（2）石油焦由火车或汽车运进厂，并经传输系统送往破碎车间。

（3）成品低凝燃料油出厂

同样由火车厢或油罐汽车运送到用户。

（4）石油焦粉出厂

主要由密封散装汽车运送，装卸车均由密闭绞龙及压力式联合系统与储罐连接操作。

不得将粉尘散落。

6、总图布置

（1）总图布置原则

●严格遵守行业现行的防火、防爆、安全、卫生等标准规。

●总平面布置按功能分区集中布置。

工艺装置采取成组密集布置方式，形成联合布置区，减少装置间通道宽度，缩短系统（管道）长度，动力设施靠近工艺装置，有利节省用地以及空间，降低能耗。

●靠近负荷重心。

与生产密切相关的辅助生产设施紧临工艺装置区布置。

●外协调。

根据厂区的外部条件，与厂外运输有关的设施靠厂区边缘布置，并考虑流向。

●人货分流。

主要工作人员的进出口和货物分开设置，互不干扰。

●节约用地。

（2）总图布置

依据上述原则，结合规划厂区土地的实际情况，规划出厂区的平面布置图（见总平面布置图Q2006—DW—8—1）。

整个厂区按工艺流程以及功能不同分5个区域布置。

分别为管理区、工艺装置区、动力及辅助设施区、油品储运区以及成品油区装车区。

以下分别叙述：

●工厂管理区——该区属于人员比较集中的场所，应位于厂区前部。

靠近外部规划路，便于对外联系，含办公楼、食堂、浴室、倒班宿舍和招待所。

●动力及辅助设施区——位于厂区中部，与工艺装置区相邻，靠近负荷中心，该区主要包括：

空压站、水处理站、总配电站、消防站和污水处理场。

●工艺装置区——应与动力和辅助设施区相邻，与油品储运区尽可能靠近，为节约用地，该工艺装置按照密集型联合布置。

●油品储运区——应与工艺装置区、动力及辅助设施区尽可能靠近，与成品装车区相邻。

●成品油装车区——与油品储运区相邻，面向外部规划路对外运输方便。

厂区总平面布置时，考虑到交通运输、消防安全、厂区保卫以及对外联系的需要，厂区按人流出入口和车流出入口以及消防出入口分别设置大门，必要的边门及守卫室。

整个工厂的总平面布置过程中既考虑与现有设施和地形相结合，又要考虑到远期发展，布置紧凑，功能明确。

第三节协作关系

一、石油焦的超细粉体加工

石油焦是原油在上千度高温下炼制成的终端产品，质地坚韧，不仅硬度高，而且具有一定的延展性。

因此超细加工确有一定的困难，国多家粉体工程有限公司在和我们合作攻关的过程中，发扬风格，通力合作。

他们将本已技术成熟、节能高效的超细机械磨精益求精，并共同完成机械力化学改性新技术方案，为本项目的成功起到了关键性的作用，也为本项目的实施生产出优良的机器设备。

二、“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料的燃烧装置和燃烧技术。

85—90%的石油焦粉和15—10%的低凝燃料油组成的组合燃料是一种创新的燃料，燃烧技术完全是一项空白。

国多家燃烧器有限公司凭着他们的丰富经验，开拓的精神，攻克一道道难关，经过多次试验，终于取得了工艺技术的突破，为这一新型燃料成功替代渣油用于燃油锅炉创造了条件。

以上多家公司和我们共同试验这一项目，形成了一个互相合作的联合体。

三、环保检测及化验室

本工厂环保检测和中心化验室，其任务是承担工厂装置的原材料，中间产品和制成品

的质量控制分析。

四、其他辅助生产设施

工厂设有综合办公楼等辅助设施，并设有工人倒班住宿舍，食堂、浴室、招待所、医

疗室等辅助生活卫生设施。

其他生活设施完全依托社会。

第四章总工艺流程及主要设备选型

第一节技术方案

确定工艺技术方案的原则和依据

1、充分合理的利用石油资源，利用质优价廉的石油焦、低凝燃料油资源生产新型燃料。

2、工艺技术成熟可靠。

3、生产的产品必须满足用户的要求。

4、满足环境保护的要求，有效的保护环境。

5、完善的工艺卫生和安全生产，保护工人的身体健康。

6、在满足生产要求的前提下，尽量节约建设投资。

7、满足总工艺流程的要求。

8、设计充分考虑原材料品种，原料性质的变化，在工艺方案、设备选型、平面布置方面予以兼顾。

二、“石油焦粉—低凝燃料油”组合燃料的生产技术

1、石油焦破碎

利用鄂式或锤击式破碎机将石油焦块破碎成30mm以下的小块。

2、超细机械磨

本工艺的主要环节为超细粉碎，粉体细度为400—1000目，根据粉碎的一般原则,当粉碎物料在1500目以粗时，易於采用干法；在1500目以细时，易於采用湿法，按本项目的石油焦粉细度要求，故采用干法粉碎。

3、机械力化学改性

石油焦是原油炼油过程的终端产品，重质渣油在焦化釜或延时焦化塔中接受很高的温度，能挥发的馏份油均汽化回收，原料油中的沥青质、胶质以及部分超高沸点的碳氢物质迅速缩聚成坚韧的固体碳，形成了石油焦。

石油焦是一种有机物质，在燃烧予燃期（600—1000℃）时因基本上没有挥发份，因此点火困难，同时物质经超细粉碎后，形成了附聚体，具有自动结团结块倾向，对储存、雾化使用均有一定影响，因此表面改性是必不可少的措施。

所谓机械力化学改性，就是将超细粉碎的机械力作用的同时，将有利於粉体分散和助燃作用的化学剂与处於活化状态的粉体表面进行反应、包复，因而改善其表面质量的方法。

4、低凝环保燃料油

利用本公司专利技术——生物酶制剂对燃料进行活化改性，因而

提高燃油雾化效果，改善燃烧质量。

5、燃烧方案

（1）燃料组成：

石油焦粉85—90%；低凝燃料油15—10%。

（2）燃烧方案：

双燃料双通道燃烧器

（3）石油焦粉通过空气雾化

（4）低凝燃料油采用低压蒸汽雾化

（5）空气过剩系数通过数学模型程控

（6）各项技术系数由计算数据通过仪表联动控制

三、产品的质量标准

表4—1石油焦粉—低凝燃料油组合燃料主要质量指标

项目

质量指标

试验方法

平均含硫wt%

≤0.8

GB/T380—80

灰份wt%

≤0.5

GB/T508

铜片腐蚀（级）

1

GB/T5096

水份%

实测

GB/T260

闪点（开杯）℃

≥68

GB/T261

运动粘度mm2/s（50℃）

≤180（低凝油）

GB/T265—88

冷凝点℃

≤20

GB/T2413

残碳%

8.5

机械杂质wt/%

≤0.2

GB/T511

热值MJ/kg（千卡/公斤）

39.5（约9300）

第二节全厂自控水平

本工程所设计的仪表及控制系统，应达到目前国相似类型工厂的过程控制及管理水平，以计算机技术通过网络技术及各类应用技术软件等技术,构成全工程控制功能与管理功能相结合的信息集成系统（即管控一体化）基础框架，以实现装置平稳操作,安全生产，提高产量和质量，降低原材料消耗，强化管理，减少操作人员，改传统的岗位操作为区域性或全厂性全流程操作，提高工厂的经济效益，并有利于工厂今后的发展，本工程按装置级控制系统一次设计安装到位，各DCS或PLC系统均留有网络信息接口，为工厂将来实现管控一体化予留必要的条件。

第三节主要工艺设备选型

表4—1主要设备明细表

序号

名称

规格型号

数量

功率（VW）

1

铲车

2

2

布料机

6

3

破碎机

6

4

提升机

6

5

粉碎前料仑

6

6

超细磨

CXM400

12

7

铰龙

6

8

提升机

6

9

中转仑

3

10

输送泵

6

11

成品泵

（300M3）

12

12

空压机

150

2

13

环节除尘器

14

管道式剪切机

第四节总工艺流程示意图

一、石油焦

原料焦检验铲运定量布料机破碎机提升机

改性剂

粉碎前料仑超细机械磨（机械力化学改性）风机除尘

输送泵

铰龙提升机中转仑气力输送成品仑汽车密封罐运输

二、低凝燃料油

原料油浆化验储油罐调合罐（均质剪切）成品油罐

第五章环境保护与公用工程

第一节厂址与环境现状

一、厂址与环境现状

本项目拟建在开发区，开发区已建成很多项目，配电、给排水、供汽设施齐

全，空气质量良好。

二、建设地区应执行的环境质量标准及排放标准

根据国家有关规，本项目应执行如下标准。

1、环境质量标准

（1）大气环境质量标准

市开发区属于工业开发区，区域空气质量功能区应属二类功能区，故应达到《环境空气质量标准2000年版（GB3095—1996）中二级标准》。

（2）水质标准

因本项目生产用水量比较少，只有部分生活用水和地面冲洗水、机泵冷却水，因而经过处理，完全可以符合（GB3097—1997）第二、三类标准。

三、三类标准

（3）噪声质量环境标准

本项目所在工业区声环境质量良好，规划区域声环境质量功能区由目前的一类标准适用调整为三类标准适用区；故噪声符合《城市区域环境噪声标准》（GB3096—93）规定的三类标准。

2、排放标准

（1）废气排放标准

本项目废气排放执行《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996）中的二级标准。

（2）废水排放标准

本工程废水排放执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的二级标准。

（3）噪声排放标准

厂界噪声执行《工业企业厂界噪声标准》（GB12348—90）Ⅲ类标准。

第二节本建设项目的主要污染物状况及治理

一、本项目主要污染源及污染物的总类数量

1、基本上没有固定的废气污染源产生。

因本项目不建锅炉房，也没有加热炉之类的热工设备，因此没有大量的废气和烟尘产生，仅仅在吹扫管线的时候，才有少量废气。

2、废水污染源

在生产和清洗过程中会产生少量的含油污水，以及罐底切水、洗罐水、机泵冷却水、清扫地面冲洗水等。

3、废渣污染源

本项目的废渣污染源主要是石油焦储运、破碎、超细磨工序不慎泄漏、散落、场地冲洗时形成的泥渣，还有污水处理可能有少量油泥以及一些生活垃圾。

4、噪声污染源

本项目的噪声源主要来自破碎机、超细机械磨、压缩机、鼓风机、泵等。

高噪音区主要是破碎车间、超细磨车间、空气压缩机房。

表5—1噪声污染源表

序号

装置名称

噪声源

声压级dBA

1

破碎机

连续撞击声

<85

2

超细机械磨

连续高压碾磨声

<105

3

空压机房

空压机泵

73~83

二、控制污染物的治理措施

本项目的废气极少，因此不必采取大的治理措施，由于本项目不建锅炉房，生产乳化油采用开发区电厂余热蒸汽，故也不会产生大量的废气，并不需要专门治理措施。

1、少量含油污水的治理

全部的生产含油污水都不会连续产生，机泵冷却水量也不大，但应与前期雨水和生活污水通过管网集中到污水处理池进行集中处理，处理后的水质应达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的二级标准后，排入城市排水系统。

2、废渣的防治

油罐清理的底泥和污水处理场产生的油泥、油渣、活性污泥，送至污泥浓缩罐静止沉降浓缩，离心脱水机脱水，脱水后的污泥含水率可以达到80—85%，定期清运至当地有废渣处理资质的单位进行无害化处理，生活垃圾由当地环卫部门统一处理。

废渣的处理流程如下：

剩余活性污泥—>浓缩罐

油泥+浮渣—>浓缩罐——>离心机脱水—>污泥堆棚—>外送

（3）噪声防治

将发出噪声最大的超细磨机安装在半地下室，地上部分周围建隔音墙，顶上安装隔

音罩。

在空压机房采用吸声隔音措施。

三