新型煤矸石多聯(lián)供U-Gas氣化爐的技術(shù)特性

實(shí)用節能技術(shù)新型煤矸石多聯(lián)供U-Gas氣化爐的技術(shù)特性馬加德' ,張志霄,章增明'(1.中國聯(lián)合工程公司,浙江杭州310022; 2.杭州電子科技大學(xué),浙江杭州310018)摘要:國內的煤矸石處理技術(shù)已呈現多元化的發(fā)展趨勢,然而部分熱值較高的煤矸石目 前還只是停留在焚燒產(chǎn)能上,但由于其具有的高硫、高灰的特點(diǎn)，焚燒過(guò)程中的污染現象不可避免。美國SES公司適時(shí)推出了煤矸石多聯(lián)供氣化技術(shù),利用新型的U-Gas 氣化爐,通過(guò)煤矸石的氣化,在提供化工原料的同時(shí),供應電力和蒸汽，特別適合在原煤產(chǎn)地建設煤化工項目,并達到改善環(huán)境狀況的目的。關(guān)鍵詞:煤矸石;氣化爐;循環(huán)流化床;多聯(lián)供中圖分類(lèi)號:TD849*.5文獻標識碼:A文章編號:1004 - 3950(2006)03 - 0053 -04Characteristics of new type U-Gas gasifier for gangueco-production systemMA Jia-de' , ZHANG Zhi-xiao , ZHANG Zeng-ming'(1. China United Engineering Corporation, Hangzhou 310022, China;2. Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)Abstract: The disposal of gangue has presented a multiform development tendency. High calorific value gangues aremostly used for incineration and power production. The pollutions during incineration are inevitable due to the high con-tent of sulfur and ash of gangue. However, a new co-production system based on gangue gasification was developped bySES Co.. Power, steam and chemical products can be produced with gangue gasification in new type U-Gas gasifier.This technique provides an effective way to utilize gangue effectively , environmentally friendly and synthetically.Key words :gangue; gasifier; CFB; co-production和鋁質(zhì)巖類(lèi)等。而煤矸石具有低熱值,其發(fā)熱量0引言- -般為4.18 ~ 12. 56 MJ/kg(1 000 ~3 000 keal/煤矸石是采煤和洗煤過(guò)程中排出的固體廢.kg),是--種潛在的具有能源利用價(jià)值的固體廢.物,是一種在成煤過(guò)程中與煤伴生的含碳量較低、物(礦物)。根據各地煤矸石的熱值差異,目前我比煤堅硬的黑灰色巖石”。煤矸石是我國排放國綜合利用煤矸石的途徑主要是應用于發(fā)電業(yè)、量最大的工業(yè)廢渣之一,其產(chǎn)生量約為原煤產(chǎn)量建筑業(yè)、農業(yè)等。依煤矸石熱值不同而作出的合的15%。目前我國每年所排煤矸石約有1億t的理利用途徑如表1所示[2]。增量,歷年積存的煤矸石約為20億t,占地近根據煤矸石煅燒后的灰渣含有一些穩定的無(wú)7 000 hm2 ,而且仍在增加。大量的煤矸石不僅占機組分(如Si02Al2O3、Fe2O3、CaO等)的特點(diǎn),目用大量的土地,而且嚴重污染環(huán)境。因此,治理和前技術(shù)較為成熟、利用量較大的資源化途徑是生綜合利用煤矸石正越來(lái)越得到廣泛的重視。產(chǎn)建筑材料,如只要摻加20%左右的粘土,即可制磚,其性能、規格與粘土磚相同;利用成球法或1煤矸石的利用途徑非成球法燒制輕骨料,作為一種輕質(zhì)、保溫性能良煤矸石屬沉積巖,是由多種礦巖組成的混合好的新產(chǎn)品,成球法輕骨料的松散密度約為物，主要巖石種類(lèi)有粘土巖類(lèi)、砂巖類(lèi)、碳酸鹽類(lèi)中國煤化工骨料的松散密度約為fYHCNMHG收稿日期:2006 -02-10基金項目:浙江省自然科學(xué)基金資助項目(Y505065);浙江省教育廳科技項目(20050491)作者簡(jiǎn)介:馬加德(1971- ),男,浙江三門(mén)人,碩士,工程師。能源工程2006年,第3期- 53 -實(shí)用節能技術(shù)表1煤矸石依其熱值不同而作出的合理利用途徑熱值/kJ . kg合理用途.說(shuō)明<2 095回填、筑路、造地、制骨料制骨料以砂巖類(lèi)未燃矸石為主2 095 ~4 190燒內燃磚CaO含量<5%4 190~6 285燒石灰渣可作骨料和水泥混合材料6285 ~8 380燒混合材、制骨料、代煤、節煤燒水泥用小型沸騰爐供熱產(chǎn)汽8 380~ 10 475燒混合材、制骨料、代煤燒水泥用大型沸騰爐供發(fā)電10475~12560燃料用流化床供發(fā)電、氣化爐多聯(lián)供800 kg/m3 ;煤矸石灰渣摻加生石灰和石膏等輔聯(lián)供氣化工程項目,可產(chǎn)出合成氣、電力和蒸汽，料,經(jīng)成型和蒸汽養護后,可制成空心砌塊;利用同時(shí)副產(chǎn)氫氣和硫磺。該煤矸石多聯(lián)供氣化項目煤矸石代替粘土,能節省部分燃料,并能提高熟料在國內尚屬首例,不僅能利用洗煤副產(chǎn)品(以煤.的質(zhì)量;煤矸石的灰渣具有一定的活性,可摻入水矸石為主),還能消納當地的生物質(zhì)、干燥造粒污泥中作為活性混合材料,與水泥熟料和石膏按比泥和電子垃圾回收處理后的廢渣等,以充分利用例配合后磨細,能提高水泥標號[13]低品位能源,而此類(lèi)燃料在其他爐型的氣化爐中煤矸石作為一種大量的廢棄礦石,其成本低卻較難適應。廉,并具有很好的抗風(fēng)雨侵蝕性能,熱值小于本項目的新型多聯(lián)供氣化技術(shù)采用流化床氣2095kJ/kg的矸石是--種理想的筑路材料[2?；癄t。屬于此類(lèi)爐型的氣化爐有KRW爐、U-Gas此外,還可根據煤矸石的具體組分,制備農用爐和高溫的HTW爐等[3] ,然而在煤矸石處理領(lǐng)肥料或提煉化工產(chǎn)品等[13]。域,由于燃料活性較低,除了目前推出的新型U-Gas氣化爐外,其余爐型還未見(jiàn)應用的相關(guān)報道。2煤矸石的多聯(lián)供氣化方式本項目的新型多聯(lián)供氣化技術(shù),氣化爐采用美國綜合能源系統公司(SES)利用新近研發(fā)U-Gas灰團聚循環(huán)流化床氣化爐,輔以國內外成的煤矸石氣化技術(shù)成果,與浙江弘安紙業(yè)合作,建熟的干式除塵、濕式脫硫和硫磺回收技術(shù),其工藝設了處理量為380t/d的煤矸石資源綜合利用多.流程如圖1所示。煤葉石/生物質(zhì)/焦炭+氣一旋風(fēng)分離器一旋風(fēng)分離器一旋風(fēng)分離器一余熱鍋爐超細粉塵過(guò)濾h細粉回收[細粉網(wǎng)收氧氣/空氣燃氣鍋爐}余熱鍋爐一 [內燃機]一- PSA制冠一 -濕法脫硫一團聚灰回收蒸汽供應電力供應]圖氣供網(wǎng) 硫磺回收圖1煤矸石多聯(lián)供氣化方案的工藝流程圖新型的U-Gas氣化爐秉承了原有爐型的特貢煤。點(diǎn),飛灰循環(huán)無(wú)需機械閥門(mén),可以變壓運行,便于新型的U-Gas氣化爐的工藝流程如圖2所調整熱出率。它還具有特有的“灰團聚過(guò)程”,使示,經(jīng)過(guò)破碎、篩分和干燥的煤矸石,粒徑為1~灰熔聚成球并與半焦分離，并通過(guò)排渣管排出。10r“中國煤化王6% ,通常要求粒徑小1.0 MPa的設定運行壓力、.900 ~1 000 C的設定TYHCNM H G.燥后使用,使粉煤的運行溫度確保設備材料、耐火材料、檢測控制儀表.比例控制任1U70以?xún)?。電子垃圾廢炭渣可與污等均易于國內解決,生產(chǎn)過(guò)程的安全性高4。非.泥一起造粒干燥,摻混人儲煤倉。儲存在常壓儲常高的灰含量適用范圍使其非常適合于氣化劣煤倉中的煤?？恐亓π稘M(mǎn)上煤斗后,切斷上煤斗-54-實(shí)用節能技術(shù)排渣管也可起到中心射流的作用。補充水-22.09th當燃燒著(zhù)的煤粒和半焦的自身重力抵消了上-余熱鍋爐蒸汽煤研115.91 th5.99th升氧化劑的動(dòng)能后，上升運動(dòng)轉而成為向四周爐22.23 h↓200kPa壁的下降過(guò)程,形成選擇性灰分離系統。原料循環(huán)過(guò)程中返回氣化爐內的循環(huán)物料量是新加人原樂(lè )綿空氣3.68 vh料量的5倍，氣流速度為6~15 m/s, 具有很高的1.17h超綢粉塵過(guò)德料粗煤氣去凈化傳熱、傳質(zhì)速度,使床層的溫度迅速趨于一致,整18.29/h個(gè)床層的溫差小于38 C。高溫的燃燒區使灰顆160C粒軟化、碰撞粘結成為團粒,逐漸變大、變重的團0.24th粒經(jīng)排渣管落人上渣斗,經(jīng)由上下渣斗組成的鎖.4.70 th12氣出渣系統卸入冷渣設備外運。55 h風(fēng)氣氣化反應生成的粗煤氣夾帶大量的細炭粒和超絀矢灰塵由爐頂排出,經(jīng)前置的三級旋風(fēng)分離器分離0.13vh出炭粒和灰塵,其中前兩級分離出的灰經(jīng)沉降管返回氣化爐燃燒區,重新參與氣化,提高碳的轉化84率。經(jīng)過(guò)三級旋風(fēng)分離器分離出大量粉塵的粗煤團聚秋氣,再經(jīng)過(guò)余熱鍋爐回收熱量,并經(jīng)超細粉塵過(guò)濾圖2新型U-Gas氣化爐的工藝流程裝置圖器再次捕塵,除塵總效率大于99. 9% ,出口的含1一|儲煤倉;2-上煤斗;3-下煤斗;4- 給煤機;5- 氣化爐;6,7,塵量小于1.6g/m',微量的粉塵可在后續的濕法8-旋風(fēng)分離器;9-. 上渣斗;10- 下渣斗;11- 上灰斗;12-下灰斗脫硫水洗段予以再次捕集。有關(guān)濕法脫硫的內的上下隔斷閥,充人壓縮空氣與下煤斗壓力平衡容,將會(huì )在專(zhuān)門(mén)的文章中予以詳述。時(shí),隔斷上下煤斗,使上煤斗卸壓，釋放的空氣經(jīng)3煤矸石的多聯(lián)供氣化工藝參數除塵后排空。下煤斗的煤經(jīng)給煤機連續輸送人爐中。送人爐膛的煤粒在1000~1100C的高溫下本項目氣化用煤矸石主要來(lái)自浙江長(cháng)廣、臨與布風(fēng)板底和排渣管送人的氧化劑(氧氣、水蒸安礦區以及山東棗莊等煤礦。煤矸石的元素分析氣)及隨煤流人爐的壓縮空氣立即混合和氣化。組成如表2所示。表2次煤(煤矸石)元素分析組成%CHQ./kJ . kg~井亭煤”32. 682.315.25 .0.492. 5054.332. 4212 550長(cháng)廣煤2)26.711.594.391.362. 9054.958.110 112注:1)-井亭煤取樣來(lái)自礦井;2)-長(cháng)廣煤取樣來(lái)自露天堆場(chǎng)。表3合成氣成分表Gas氣化爐的高溫氣化反應,產(chǎn)出粗合成氣約為粗合成氣組分凈化氣體組分18997 m'/h,經(jīng)除塵脫硫后,得到14 146 m'/h 的組分名稱(chēng)體積分數(濕)/%體積分數(干)/%干煤氣,熱值9960 kJ/m',產(chǎn)物中有效組分(CO +CO215.38 .15.62H2)為72. 8% , 其成分如表3所示。氣化劑采用純028.2337. 81CH。3.54.4. 74度為92%的氧氣,鎖氣風(fēng)采用壓縮空氣。冷煤氣H226.0634. 97確的杜化率ηe =92.36% ,每千5.126.86中國煤化工，2 kg,蒸汽消耗量為流量/m’●h一18 99714146TYHCNMHG0%~ 110%。本項目年運行小時(shí)數按8520 h設計,向弘安在1MPa的操作壓力下,煤矸石經(jīng)3臺U-紙業(yè)連續供應2 500 kW電力.25 t/h 低壓飽和蒸能源工程2006年,第3期-55 -實(shí)用節能技術(shù)汽,副產(chǎn)的800 m'/h 高純度氫氣和回收的401收硫磺后,廢氣排放接近于“零污染排放”,污染.kg/h高品質(zhì)硫磺外售。單臺氣化爐的在線(xiàn)系數問(wèn)題得以徹底解決,氣化原料含硫量越高,減排的能達到73.5%，為了能確保在線(xiàn)系數達到98%的優(yōu)點(diǎn)越明顯。由于采用了干法除塵,各工序的煤.設計值,SES公司對氣化爐的配置模式為3用1氣凝結水在汽提處理后,可以作為封閉循環(huán)的脫備,易為國內應用廠(chǎng)家所接受。硫工序補充用水,廢水量接近于零。本項目的新型煤矸石多聯(lián)供氣化技術(shù),為煤4結語(yǔ)矸石處理提供了新方法,可部分解決國內的煤矸本項目的新型煤矸石多聯(lián)供氣化技術(shù),克服石處理問(wèn)題,既能提高煤矸石電廠(chǎng)的供電效率,又了已在國內運行過(guò)的U-Gas 氣化爐的不足之處，能解決燃燒煤矸石所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題,還能本項目所作的改進(jìn)將確保氣化爐的在線(xiàn)系數能達為化工行業(yè)提供高品質(zhì)的氫氣和硫磺,有望以此到73.5% ,如以3用1備的配置,能確保在線(xiàn)系作為煤矸石合理利用的發(fā)展方向之一，并在煤基數達到98%的設計值,這對化工行業(yè)至關(guān)重要?；ず桶l(fā)電等方面起到一定作用。U-Gas氣化爐原料適應性非常好,不僅能氣化洗參考文獻:煤副產(chǎn)品，還能氣化生物質(zhì)、干燥造粒污泥和電子垃圾回收處理后的廢渣等,充分利用價(jià)格低廉的[1]江群慧.固體廢物處理及資源化[M].北京:化學(xué)低品位能源，節能效果非常顯著(zhù)。氣化爐結構簡(jiǎn)工業(yè)出版社,2004.單,型號便于系列化,且無(wú)運動(dòng)部件,便于規?；痆2]聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.生產(chǎn),投資、運行和維護成本均很低。本項目的新型煤矸石多聯(lián)供氣化技術(shù)不僅能[3]焦樹(shù)建.整體煤氣化燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)( IGCC)[M].北京:中國電力出版社,1996..提供可靠的電力和蒸汽，同時(shí)副產(chǎn)氫氣和硫磺,合[4]步學(xué)朋，徐振剛，戢緒國,等.煤加壓氣化技術(shù)的成氣可作為甲醇、汽油、尿素等燃料和化學(xué)品的生研究開(kāi)發(fā)[J].煤化工, 2004(5):44-48.產(chǎn)原料,應用領(lǐng)域非常廣泛。經(jīng)過(guò)濕法脫硫并回6@小知識9家庭裝修時(shí)勿忘節約能源今夏,節水、節電、推廣節能型住宅等倡導節約能源的話(huà)題成了社會(huì )熱點(diǎn)。然而,很多消費者居住的房子或新買(mǎi)的住房并不是節能型住宅,如果裝修以后再進(jìn)行節能改造或者采取節能措施又十分麻煩。專(zhuān)家建議，節約能源,應該從家庭裝修時(shí)就注意打好基礎。利用裝修的時(shí)候進(jìn)行節能改造,在提高居住的舒適性和安全性的同時(shí),裝修出一個(gè)節能的家，可以收到事半功倍的效果。防寒保暖隔熱的八個(gè)技巧為了達到良好的防寒保暖隔熱效果,住戶(hù)在裝修時(shí)注意以下這些技巧:第一,如果原來(lái)的外窗使用的是單玻璃普通窗,不妨調換成中空玻璃斷橋金屬窗;第二,如果家中有向西或向東的窗戶(hù),可以在窗外安裝外遮陽(yáng)活動(dòng)裝置,減輕太陽(yáng)直曬造成的高溫;第三,盡量選擇布質(zhì)厚密、隔熱保暖效果好的窗簾;第四,裝修時(shí),不要包暖氣罩,也不要在暖氣上面打家具;第五,別讓施工工人破壞原有墻面的內保溫層;第六,陽(yáng)臺與內室連通的改造,要在陽(yáng)臺墻面及頂面加裝保溫層;第七,安裝密閉保溫效果好的防盜門(mén);第八,在外門(mén)窗口加裝密封條,也能夠保溫。廚衛裝修重在節水廚房和衛浴間的裝修要考慮節水的問(wèn)題。衛生間的裝修可以選擇雙控節水馬桶,并安裝男用小便器。浴室的裝修，可將浴缸與淋浴搭配使用。一方面,盡量縮短熱水器與出水口的距離;另一方面,熱水管道要進(jìn)行保溫處理。而在廚房的裝修中,櫥柜臺面最好安裝雙臺盆和安裝節水龍頭。此外,在招中國煤化工流量控制閥門(mén)。燈具的功率關(guān)系到省電YHCNMHG.節電方面也有一些方法,比如，安裝節能燈,衛生間安裝感應照明開(kāi)關(guān)。裝修戶(hù)盡量不要選擇太繁雜的吊燈;在居室設計中不要布置過(guò)多的射燈;燈具盡量能夠單開(kāi)單關(guān)。還要合理設計墻面插座,盡量減少連線(xiàn)插板,不宜頻繁插拔的插座選擇有控制開(kāi)關(guān)的插座。在電器的選擇方面,安裝節能家用電器,有條件的可利用太陽(yáng)能熱水器。-56-