Influence de la nature des fuels lourds sur la qualité de leur combustion
Influence of Heavy Fuel Oil Composition on Particulate Emissions
Institut Français du Pétrole
A partir d'études de combustion de fuels lourds numéro 2 effectuées dans une chaudière de 1 MW et dans un foyer de 0,1 MW, on conclut que le résidu de Carbone Conradson (CCR) des fuels est un bon indicateur de leur combustibilité, mais qu'il n'est pas suffisant dans tous les cas, c'est-à-dire que pour un même CCR, on peut mesurer des valeurs différentes en indice pondéral. Plusieurs interpréta. tions possibles ont été proposées et vérifiées : a) Le résidu de Carbone Conradson, résultat d'une pyrolyse lente, est une procédure qui n'est pas suffisamment représentative des conditions réelles. Or, en soumettant un certain nombre de fuels à une pyrolyse flash (technique de la grille chauffée), on observe une bonne corrélation entre la quantité de résidu résultant et le CCR. Donc, ce dernier reste un bon indicateur de combustibilité. b) Pour les fuels ex résidu atmosphérique, ex résidu sous-vide et ex désasphaltage, on détermine de satisfaisantes corrélations entre le CCR et certaines caractéristiques physico-chimiques de la fraction lourde des fuels (point de coupe choisi 450°C) : polyaromaticité (mesurée par RMN du Carbone 13), C/H, masse moléculaire. Cependant, les fuels de visco-réduction satisfont à d'autres corrélations, de même que les résidus de vapocraquage. Donc, pour ces classes de fuels, on peut prévoir des anomalies entre indice pondéral et CCR, ce qui est observé dans certains équipements. c) On observe que pour une même valeur de CCR, la proportion relative entre fractions légères et fractions lourdes des fuels peut parfois varier très sensiblement avec pour conséquence des modifications dans les cartes de richesse et de température des flammes résultantes, et donc des variations dans les émissions particulaires. L'importance de telles variations dépendra des types de brûleurs et de chambres de combustion dans lesquelles la flamme se développera.
Abstract
On the basis of combustion runs of heavy fuel oils in a 1 MW boiler and an 0. 1 MW furnace, the conclusion was reached that Conradson carbon residue (CCR) of fuel oils is a good indicator of their combustibility, but that it is not sufficient in all cases, i. e. for the same CCR, different values of particulate emissions can be measured. Several possible interpretations were proposed and checked:(a) Conradson carbon residue is the result of slow pyrolysis, but it is a procedure that is not sufficiently representative of actual conditions. Yet, by subjecting various fuel oils to flash pyrolysis (heated-grid technique), a good correlation is found between the amount of residue resulting and the CCR. Therefore the CCR remains a good combustibility indicator. (b) For fuel oils ex atmospheric residue, ex vacuum residue and ex deasphalting, satisfactory correlations have been observed between CCR and various physicochemical properties of the heavy fractions of fuel oils (cut point of 450°C chosen), i. e. polyaromaticity (measured by carbon 13 NMR), C/H and molecular weight. However, visbreaking fuel oils meet other correlations, as do steam-cracking residues. Hence for these classes of fuel oils, anomalies can be predicted between the particulate emissions and CCR, which is effectively observed with some equipments. (c) For the same CCR value, the relative proportion between light and heavy fractions of fuels can sometimes be seen to vary quite appreciably, thus causing changes in the richness and temperature maps of the resulting flames, and hence variations in particulate emissions. The extent of such variations will depend on the types of burners and combustion chambers in which the flame develops.
© IFP, 1985