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：    喷雾干燥以其干燥的粉料颗粒流动性好，颗粒表面特性优异并具有合理的粒度分布而出名。然而使用传统技术干燥具有腐蚀性和磨损性材料时，必须在喷雾过程中使用高机械剪切力，这会导致维护成本上升。专门设计的脉冲燃烧喷雾干燥器克服了这个不足。采用这种干燥器得到的干粉性能与采用传统的系统相当，但受腐蚀和磨损的影响比以前小得多。这是由于脉冲干燥器采自动化的气体动力，而不是采用机械剪切力。这样，采用这种脉冲燃烧干燥器，生产商在干燥磨蚀材料时，不但能降低维护成本，而且，制得的粉料比表面积大，活性大且颗粒分布范围更窄。脉冲燃烧喷雾干燥系统并非是新技术，但对于现有的许多干燥系统来说，这项技术的最1引言 　　随着社会的进步，人们崇尚自然。回归大自然的心情日益迫切，使木质家具及木建筑与装饰材料倍受喜爱。另一方面，当今世界正面临着森林资源日益减少所带来的环保和生态问题。因此，如何合理有效地利用有限的木材资源显得更为重要。木材干燥是保障和改善木材品质，减少木材降等损失、提高木材利用率的重要环节。同时，木材干燥也是木质品生产过程中能耗最大的工序，在我国约占企业总能耗的60%~70％[1]。因此，木材干燥的总目标是在保障干燥质量的前提下，不断的探索如何加快干燥速度，减少能耗和干燥成本。国内外木材干燥技术的应用研究与基础理论研究，都围绕着木材干燥质量、速度和成本问题，寻求三者的协调和平衡点的     粉碎是饲料加工生产过程中重要工序之一，粉碎作业涉及到饲料加工成本（电耗、易损部件）、重量损耗（水分和粉尘〕、混合、颗粒饲料质量届禽鱼的生产性能和家畜的健康（溃疡）（KeithC．Behnke，1999）、操作环境的改善（粉尘、噪声〕。因此，饲料粉碎技术改进对提高饲料生产效率、饲料产品质量和降低生产成本有着重要的经济意义，也是许多研究人员一直探索的课题。研究主要内容有粉碎效率的提高、合理的粉碎工艺、粉碎机结构、粉碎机电耗、粉碎机操作的方便性、粉碎粒度的大小和均匀性、易损部件的耐磨性、粉碎机噪声的控制、粉碎机的自动控制、对产品质量和畜禽鱼生产性能的当前干燥设备企业都非常重视新产品的开发。应当看到，我国的干燥设备工业发展到今天，虽然与国际先进水平尚有差距，但已经超越了简单地照搬吸收的阶段。寻求进一步发展的技术途径，应当在分析借鉴国外先进产品的同时，从更深的层次上对干燥设备技术发展的趋势和产品开发的走向进行综合的分析和思考，努力开发具有自主知识产权的新产品。 　　以人为本，树立人性化的产品设计理念 　　通常我们在干燥设备产品设计中主要考虑的是它的材质、结构、机械强度、工作性能、使用寿命等要素，在评价干燥设备的优劣资向着多层次、全方位开放迈出了重要步伐。这些世界跨国公司为干燥设备企业带来先进的技术和管理经验。利用外资促进了产业和产品结构调整，加快了干燥设备企业改造步伐。 　　我市干燥设备技术装备水平由国际９０年中期的水平逐步进入２０００年代初的水平。我市大大改善了干燥设备投资，增强了我市的经济实力和发展后劲；以干燥设备为代表的外资项目，推动了企业技术进步和产品升级换代。提高了我市干燥设备利用外资的质量和水平。　创造了一批市场占有率高的名牌产品，推动了开放型经济的发展。三资企业年出口创汇占全市出口总额的３５％，外资干燥设备企业以年销售额近百亿元的辉煌业绩，入围中国外商投资企业５００强。

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