粉煤流化床气化炉的开发应用

摘要：对流化床煤气发生炉的煤气制备工艺流程、制备技术作了介绍，并作了经济与应用前景分析。 关键词：流化床；煤气发生炉；制备技术；应用前景 　　随着国家对环保要求的日益提高，炉窑禁止直接燃煤的范围已越来越广，清洁燃料将会得到广泛应用。现阶段可利用的清洁燃料有柴油、天然气、焦炉煤气、发生炉煤气和液化石油气等，其中发生炉煤气是最容易制取也是最经济的一种燃料。目前的煤气制取装置以固定床煤气发生炉为主，全国大小炉型已有数千台，年耗煤量在1000万t以上。流化床煤气发生炉是近二年发展起来的新炉型；发生炉产生的热煤气经旋风分离器除尘后，直接供给燃烧炉使用。实践证明，直接燃用热煤气，不仅综合热效率高，而且排烟含尘量很少，能达到环保要求。 　　1 流化床煤气发生炉应用简介 　　煤气是一种节能洁净的燃料，采用循环流化床气化技术进行煤的气化是国家《节能法》确认的发展方向和确定推广的节能技术。 　　流化床煤的气化可以利用粉煤及低品位煤作原料，与固定床气化相比，具有气化强度高、气化设备小等优点。由于流化床气化炉的床温均匀，又可通入二次风，能使碳氢化合物迅速裂解，将焦油分解成CH4等，因此煤气中基本不含焦油，煤气净化系统简单。我们把这种技术与后续用能设备有机地结合在一起，可实现高效燃烧，从而提高了煤炭的利用效率。 　　流化床煤气发生炉煤的气化采用空气和水蒸汽混合气为气化剂，根据气化温度要求控制混合气中水蒸汽的量。水蒸汽进入炉内后，在氧化层内被加热，降底了氧化层的温度，过热后的水蒸汽到达还原反应区后与灼热的碳反应，生成CO和H2的可燃组分。因还原反应是吸热反应，因而也能降低还原层的温度，并使煤气的出炉温度也相应降低。发生炉装置气化效率高，操作简单，煤气热值满足工艺要求，成本较低，应用广泛。本装置的工艺流程如图1。 　　该工艺流程的主要优点有： 　　⑴ 设备简单、体积小、输送方便、占地面积小，省去了煤气清洗净化与加压排送设备； 　　⑵ 煤气出口温度较高，焦油不会被凝结，并可与热煤气一起被燃烧掉，残焦、残煤粉、煤气的显热一并被利用，提高了热利用率； 　　⑶ 小型煤气炉生产热煤气运行比较灵活，更适用于负荷不均衡与生产不连续的场合； 　　⑷ 煤气不洗涤，可避免废水对环境的污染；煤气中H2S含量少，热煤气燃烧后可直接排放煤气燃烧后可直接排放（＜120mg/m3），能达到环保要求。热煤气工艺的主要缺点： 　　不能用于对高温煤气净化要求较严格的生产工艺场合。 　　2 产品开发与运行实践 　　热煤气的工业应用，无论是条件或是对象都会有显著的差异，因而必须进行实用产品的开发。 　　2．1产品开发 　　粉煤流化床气化炉直接向加热炉供送热煤气，在产品结构上重点是要解决气化炉加料可能出现的反气问题。解决措施有：⑴采用密封煤斗加螺旋给料装置；⑵采用非机械结构排灰系统，实现炉底定期排渣。 　　流化床部分采用了较简单的鼓泡床结构，按实际生产需要耗煤量可控制在60～70㎏/h，这是一种小型的流化床。床内直径φ270mm，扩大段φ400mm，炉高4000mm。 　　我们同时还新开发了一种燃烧器，它具有以下性能：⑴在预燃烧室内，热煤气（含粉尘）与一次风及切向二次风进行充分混合，在高温下焦粉进行半气化燃烧；⑵能承受较高风温，燃烧室在高温下不结渣；⑶燃烧比较安全，燃烧产物含尘量少；⑷燃烧稳定，负荷可调节。 　　杭州豆制食品有限公司原有一座直径φ1000燃煤地灶，用以加热油锅。这种传统油锅在改烧柴油时，油温达不到要求，且柴油价格较高，生产成本大大提高。后改用粉煤流化床气化炉与和配套烧嘴，满足了生产和环保要求，其主要优点有：⑴燃烧室容积扩大，引风能力可以控制，并可降低炉压，可实现微压燃烧；⑵一个烧嘴向二只油锅供热，余热被充分利用，并可在烟道加装空气预热器，提高热效率；⑶油锅升温快，温度易控制，且烟气排放温度可由原先的600℃下降到200℃左右，大大提高热能的综合利用率。 　　本文章共2722字，分2页，当前第2页，快速翻页：12 　　2．2 运行实践与操作技术 　　根据开气与点炉（工业炉）、停气与停炉同步，以及满足用户间断供气、开停方便、制气预备时间短等间歇性生产的要求，在实践中摸索出了一整套行之有效的操作方法：⑴无料床点火，使制气预备时间由1.5h缩短为15～20min；⑵为防止气化床启动点火时爆燃结焦，采用小风量进风，然后根据升温要求逐步加大风量，及时准确地使其转化为全流态化床层；⑶严格控制风：煤=2.6～4.0，以提高煤气质量；⑷为防止炉内结渣，可适当提高床温以使煤气中可燃成分（H2、CO等）含量增加，煤气热值增加，温度宜控制在850～1050℃；⑸混合煤气的成分取决于空气中的蒸汽量，蒸汽量加大可使煤气的可燃成分和热值提高，实际生产时，因空气经预热后温度已提高，故混合蒸汽后的湿空气温度以控制在80℃左右较为适宜。 　　经过煤气成分测定，纯煤气成分（CO2、H2、CH4）热值已达3350kJ/m3。加上煤气显热及煤气中焦粉（含尘可燃物）热值，煤气的实际热值可达4190kJ/m3左右。在采用大同煤（1～6mm颗粒,灰分Ay≤5%）的条件下经过试运行，制气5h，次日打开炉门查看，料层高为500～700mm，可以在减少含煤量或停煤的条件下运行1h，这时渣层高约500mm，剩余焦煤仅10～20㎏甚至没有。说明气化炉完全可以适应间断供气要求。放冷渣时间一般为5～6h一次。 　　3 技术经济分析 　　3．1 能源节约 　　2001年11月24日～30日一周的统计产量为油炸豆制品12511㎏，平均日产量为1787.3㎏/天。这一周累计耗煤数为2175㎏，平均耗煤量为310.7㎏/天。 　　油炸豆制品地灶原耗煤量为525㎏/天，日产量相同。 　　实际节煤率：（525－311）÷525=40.8% 　　煤气成分及热值（2001年9月25日测）如下： 　　计算煤气产量：Kq=1.175×160=188 m3/h； 　　耗煤量： B=52㎏/h； 　　空气量： Lq=160 m3/h； 　　产气率： Vq=Kq/B =188/52=3.615 m3/㎏； 　　空气与煤之比：160/52=3.07。 　　3．2 煤气成本估算 　　实际运行参数（以1㎏煤计）：产煤气3.6 m3，蒸汽消耗0.6㎏，电消耗0.048kW.h。 　　以流化床气化炉产生煤气供给2t/h锅炉使用，投资25万，计算煤耗400㎏/h，实际运行为350㎏/h，可产煤气1260m3/h，煤气热值4479kJ/m3，工人月工资800×3=2400元，每天运行16h，计算结果为：每产生1t蒸汽，使用煤气的成本为99.6元，使用柴油的成本为222元。全年按300天计，一年可节约费用117.5万元。 　　4 应用前景 　　粉煤流化床气化炉产生的煤气，其成本可与天然气、燃料油、城市煤气、柴油、液化石油气相竞争。由于我国是富煤、贫油、贫气的国家，立足于用煤制气来实现洁净燃烧是符合国情的。实践表明，这种炉型较固定床发生炉煤气有明显的优越性，为我国粉煤气化开辟了一条实用的新途径。该炉型尤其适于低温加热炉（<1000℃）上使用。锅炉以煤制气替代油燃料更有其广阔的应用前景。新型燃烧器可充分将煤制气过程从除尘器收集下来的焦粉送入燃烧器实现半气化燃烧，既可将粉尘除掉，又可使煤气热值增加420～1675kJ/m3。 　　与固定床煤气发生炉相比，固定床要求使用燃烧不易粘结的块煤，煤价高；流化床煤气发生炉无此要求，煤价低，货源容易解决。所以，粉煤流化床气化炉是常压固定床煤气发生炉的理想替代产品，是一种实用的煤的洁净燃烧技术，在我国有着广阔的应用前景。 · 行业聚焦： 中国最大的国产鱼粉企业山东斥山水产集团公司鱼粉厂的大型鱼浆液喷雾干燥机，针对鱼浆液强吸潮性、流动性差、热敏性强的特点而专门设计，采取了多项专用技术，解决了塔内粘壁、产品连续出料、产品结块等多项技术难题，干燥系统一次试车成功，每小时水分蒸发量为2000kg/h，实现了鱼浆液的大规模连续生产。 　　鱼浆液营养价值丰富，干燥问题的解决，不仅彻底解决了环保问题，并且带来了巨大的经济效益。之前国内曾经尝试过进口设备和国产设备，由于鱼浆液干燥难度大，均未成功，山东斥山水产集团有限公司的大型鱼浆液喷雾干燥机的成功使用（1）料液待喷雾干燥机的固形物与水等液体组成溶液、悬浮液或分散体，在本书中统称料液。 　　（2）雾化把料液分散成微小料雾的过程称为雾化。 　　（3）雾滴这是针对从雾化器喷出料液的分散状态所提出的术语，当料雾中物料还存在表面水分时，就认为料雾是由雾滴组成。 　　（4）粒子粒子是雾滴水分蒸发后得到的微小球状固体。 　　（5）雾焰雾焰是指雾化器雾化时形成的无数微小雾滴在还没完全被气体分散时类似火焰的部分，雾滴的形状和长度与雾化器及操作条件有关。 　　（6）湿空气湿空气是指自然界中的空气，如果无特殊声明，本书中所提到的空气均为湿空气。 　　（7）含固率（固含量） 含 　　1 工作原理 　　微粉干燥机的工作原理与旋转闪蒸干燥机基本相同，都是利用旋转气流与物料颗粒间产生很大的相对运动，从而强化传热传质的原理来完成物料的干燥。所不同的是：微粉干燥机具有更强的破碎和分散能力，非常适合于超细物料的干燥；微粉干燥机具有可调式分级器，可以方便地控制产品的粒径；微粉干燥机的结构更加先进，检修维护更加方便。微粉干燥机是集干燥、破碎和分级为一体的多功能干燥机。 　　2 设备结构 　　微粉　　存在的问题 　　据中国通用机械干燥设备行业协会预测，今后几年，我国化工行业干燥设备需求量将达到3000台(套)左右；制药用干燥设备年需求量将达到3000台(套)左右；农林、粮食、轻工等行业用烘干设备年需求量预计将达到50机没有安装油杯。 5、本机累计运行1500小时后，应检查轴承，若有严重损伤时应立即更换。 6、本机停置较长时间后再次使用时，应测量绝缘电阻，用于500伏兆欧表测量，应大于0.5兆欧。 日常保养 1、启动前： （1）检查粗网及细网有无破损 （2）每一组束环是否锁紧 2、启动时： （1）注意有无异常杂音 （2）电流是否稳定 （3）振动有无异状 3、使用后：每次使用完毕即清理干净. 定期保养 定期的检查粗网，细网和弹簧有无疲劳及破损，机身各部位是否因振动而产生损坏，需添加润滑油的部位必须加油润滑。

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