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石油焦是炼油工艺的副产品.与煤相比,石油焦是一种灰分较低,具有一定挥发份的高热值燃料.石油焦着火迟、燃烧困难,属于劣质燃料.随着世界石油重质化、劣质化和原油深度加工的发展,石油焦产量不断上升.如何经济、高效和清洁利用石油焦是各国共同关注的问题.硫含量在2％~5％的高硫石油焦通常认为是燃料级石油焦,由于大多数石油焦都属于高硫石油焦,所以在石油焦的利用上,通过燃烧回收热量是主导方向.目前,利用循环流化床技术将煤石油焦和煤混烧是一种高效、清洁利用石油焦的有效方法.石油焦和煤燃烧产生的二氧化硫排放导致了严重的酸雨污染和人类健康问题,这种状况将随着我国能源需求的增加和石油焦产量的扩大而日益严重.为了研究石油焦和煤混合燃料在循环流化床中二氧化硫的排放特性,本文首次对循环流化床混烧石油焦和煤的脱硫特性进行了数值模拟.为了能够精确地模拟和预测循环流化床脱硫过程,本文首先建立了一个可靠的单颗粒脱硫模型.该单颗粒脱硫模型建立在比较成熟的SURE2模型基础上,并充分考虑到反应温度、反应物浓度以及脱硫剂孔闭塞等因素对脱硫效率的影响.由于单颗粒脱硫模型需要耦合到循环流化床整体动态数学模型中,才能对循环流化床锅炉的脱硫特性和脱硫效率进行模拟和验证.本文的第二项工作就是建立循环流化床整体动态数学模型,主要是建立燃烧系统的数学模型.燃烧系统数学模型主要包括气固流动模型、煤和石油焦燃烧模型、传热模型以及固体颗粒物磨耗模型等若干子模型.本文建立的循环流化床锅炉炉内环核结构的气固流动模型,不仅可以反映炉内气固浓度沿轴向的分布,还可以体现气固浓度分布的径向不均匀性.建立了完整的煤和石油焦燃烧过程数学模型,包括煤干燥、挥发分析出和燃烧,以及焦炭和石油焦的燃烧模型.建立了循环流化床锅炉受热面传热的完整数学模型,包括密相区传热、稀相区传热以及炉膛上部悬挂受热面的传热.在建立循环流化床锅炉燃烧系统子模型时,考虑到了循环流化床内物料的宽筛分特性,根据颗粒的粒径将各种物料划分为若干档,分别建立各档物料的模型,然后根据各档颗粒的尺寸分布叠加得到锅炉的各种实际参数.在整体动态模型的基础上,通过耦合单颗粒脱硫模型,以东南大学热能工程研究所0.6MWth循环流化床热态试验装置为模拟对象,对循环流化床锅炉的脱硫特性进行模拟.对该试验装置的二氧化硫排放浓度以及各种运行参数,如钙硫比、一次风率、床温以及过量空气系数对脱硫效率的影响进行了仿真计算.仿真结果与试验结果在数值和变化趋势上获得一致,基本反映了本文模型建立的准确性和可信性.