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新型粉煤流化床氣化爐成功應(yīng)用
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摘要：對(duì)流化床煤氣發(fā)生爐的煤氣制備工藝流程、制備技術(shù)作了介紹，并作了經(jīng)濟(jì)與應(yīng)用前景分析。 關(guān)鍵詞：流化床；煤氣發(fā)生爐；制備技術(shù)；應(yīng)用前景
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日益提高，爐窯禁止直接燃煤的范圍已越來(lái)越廣，清潔燃料將會(huì)得到廣泛應(yīng)用�，F(xiàn)階段可利用的清潔燃料有柴油、天然氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣和液化石油氣等，其中發(fā)生爐煤氣是較容易制取也是較經(jīng)濟(jì)的一種燃料。目前的煤氣制取裝置以固定床煤氣發(fā)生爐為主，全國(guó)大小爐型已有數(shù)千臺(tái)，年耗煤量在1000萬(wàn)t以上。流化床煤氣發(fā)生爐是近二年發(fā)展起來(lái)的新爐型；發(fā)生爐產(chǎn)生的熱煤氣經(jīng)旋風(fēng)分離器除塵后，直接供給燃燒爐使用。實(shí)踐證明，直接燃用熱煤氣，不僅綜合熱效率高，而且排煙含塵量很少，能達(dá)到環(huán)保要求。
新型粉煤流化床氣化爐應(yīng)用前景粉煤流化床氣化爐產(chǎn)生的煤氣，其成本可與天然氣、燃料油、城市煤氣、柴油、液化石油氣相競(jìng)爭(zhēng)。由于我國(guó)是富煤、貧油、貧氣的國(guó)家，立足于用煤制氣來(lái)實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒是符合國(guó)情的。實(shí)踐表明，這種爐型較固定床發(fā)生爐煤氣有明顯的優(yōu)越性，為我國(guó)粉煤氣化開辟了一條實(shí)用的新途徑。該爐型尤其適于低溫加熱爐（<1000℃）上使用。鍋爐以煤制氣替代油燃料更有其廣闊的應(yīng)用前景。新型燃燒器可充分將煤制氣過(guò)程從除塵器收集下來(lái)的焦粉送入燃燒器實(shí)現(xiàn)半氣化燃燒，既可將粉塵除掉，又可使煤氣熱值增加420～1675kJ/m3。
與固定床煤氣發(fā)生爐相比，固定床要求使用燃燒不易粘結(jié)的塊煤，煤價(jià)高；流化床煤氣發(fā)生爐無(wú)此要求，煤價(jià)低，貨源容易解決。
一、流化床煤氣發(fā)生爐應(yīng)用簡(jiǎn)介
煤氣是一種節(jié)能潔凈的燃料，采用循環(huán)流化床氣化技術(shù)進(jìn)行煤的氣化是國(guó)家《節(jié)能法》確認(rèn)的發(fā)展方向和確定推廣的節(jié)能技術(shù)。
流化床煤的氣化可以利用粉煤及低品位煤作原料，與固定床氣化相比，具有氣化強(qiáng)度高、氣化設(shè)備小等優(yōu)點(diǎn)。由于流化床氣化爐的床溫均勻，又可通入二次風(fēng)，能使碳?xì)浠衔镅杆倭呀�，將焦油分解成CH4等，因此煤氣中基本不含焦油，煤氣凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)單。我們把這種技術(shù)與后續(xù)用能設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起，可實(shí)現(xiàn)高效燃燒，從而提高了煤炭的利用效率。
流化床煤氣發(fā)生爐煤的氣化采用空氣和水蒸汽混合氣為氣化劑，根據(jù)氣化溫度要求控制混合氣中水蒸汽的量。水蒸汽進(jìn)入爐內(nèi)后，在氧化層內(nèi)被加熱，降底了氧化層的溫度，過(guò)熱后的水蒸汽到達(dá)還原反應(yīng)區(qū)后與灼熱的碳反應(yīng)，生成CO和H2的可燃組分。因還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因而也能降低還原層的溫度，并使煤氣的出爐溫度也相應(yīng)降低。發(fā)生爐裝置氣化效率高，操作簡(jiǎn)單，煤氣熱值滿足工藝要求，成本較低，應(yīng)用廣泛。本裝置的工藝流程如圖1。
該工藝流程的主要優(yōu)點(diǎn)有：
�、� 設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、輸送方便、占地面積小，省去了煤氣清洗凈化與加壓排送設(shè)備；
�、� 煤氣出口溫度較高，焦油不會(huì)被凝結(jié)，并可與熱煤氣一起被燃燒掉，殘焦、殘煤粉、煤氣的顯熱一并被利用，提高了熱利用率；
�、� 小型煤氣爐生產(chǎn)熱煤氣運(yùn)行比較靈活，更適用于負(fù)荷不均衡與生產(chǎn)不連續(xù)的場(chǎng)合；
�、� 煤氣不洗滌，可避免廢水對(duì)環(huán)境的污染；煤氣中H2S含量少，熱煤氣燃燒后可直接排放煤氣燃燒后可直接排放（＜120mg/m3），能達(dá)到環(huán)保要求。熱煤氣工藝的主要缺點(diǎn)：
不能用于對(duì)高溫煤氣凈化要求較嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝場(chǎng)合。
二、產(chǎn)品開發(fā)與運(yùn)行實(shí)踐
熱煤氣的工業(yè)應(yīng)用，無(wú)論是條件或是對(duì)象都會(huì)有顯著的差異，因而必須進(jìn)行實(shí)用產(chǎn)品的開發(fā)。
1、產(chǎn)品開發(fā)
粉煤流化床氣化爐直接向加熱爐供送熱煤氣，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上重點(diǎn)是要解決氣化爐加料可能出現(xiàn)的反氣問(wèn)題。解決措施有：⑴采用密封煤斗加螺旋給料裝置；⑵采用非機(jī)械結(jié)構(gòu)排灰系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)爐底定期排渣。
流化床部分采用了較簡(jiǎn)單的鼓泡床結(jié)構(gòu)，按實(shí)際生產(chǎn)需要耗煤量可控制在60～70㎏/h，這是一種小型的流化床。床內(nèi)直徑φ270mm，擴(kuò)大段φ400mm，爐高4000mm。
我們同時(shí)還新開發(fā)了一種燃燒器，它具有以下性能：⑴在預(yù)燃燒室內(nèi)，熱煤氣（含粉塵）與一次風(fēng)及切向二次風(fēng)進(jìn)行充分混合，在高溫下焦粉進(jìn)行半氣化燃燒；⑵能承受較高風(fēng)溫，燃燒室在高溫下不結(jié)渣；⑶燃燒比較安全，燃燒產(chǎn)物含塵量少；⑷燃燒穩(wěn)定，負(fù)荷可調(diào)節(jié)。
杭州豆制食品有限公司原有一座直徑φ1000燃煤地灶，用以加熱油鍋。這種傳統(tǒng)油鍋在改燒柴油時(shí)，油溫達(dá)不到要求，且柴油價(jià)格較高，生產(chǎn)成本大大提高。后改用粉煤流化床氣化爐與和配套燒嘴，滿足了生產(chǎn)和環(huán)保要求，其主要優(yōu)點(diǎn)有：⑴燃燒室容積擴(kuò)大，引風(fēng)能力可以控制，并可降低爐壓，可實(shí)現(xiàn)微壓燃燒；⑵一個(gè)燒嘴向二只油鍋供熱，余熱被充分利用，并可在煙道加裝空氣預(yù)熱器，提高熱效率；⑶油鍋升溫快，溫度易控制，且煙氣排放溫度可由原先的600℃下降到200℃左右，大大提高熱能的綜合利用率。
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2 、運(yùn)行實(shí)踐與操作技術(shù)
根據(jù)開氣與點(diǎn)爐（工業(yè)爐）、停氣與停爐同步，以及滿足用戶間斷供氣、開停方便、制氣預(yù)備時(shí)間短等間歇性生產(chǎn)的要求，在實(shí)踐中摸索出了一整套行之有效的操作方法：⑴無(wú)料床點(diǎn)火，使制氣預(yù)備時(shí)間由1.5h縮短為15～20min；⑵為防止氣化床啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)爆燃結(jié)焦，采用小風(fēng)量進(jìn)風(fēng)，然后根據(jù)升溫要求逐步加大風(fēng)量，及時(shí)準(zhǔn)確地使其轉(zhuǎn)化為全流態(tài)化床層；⑶嚴(yán)格控制風(fēng)：煤=2.6～4.0，以提高煤氣質(zhì)量；⑷為防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣，可適當(dāng)提高床溫以使煤氣中可燃成分（H2、CO等）含量增加，煤氣熱值增加，溫度宜控制在850～1050℃；⑸混合煤氣的成分取決于空氣中的蒸汽量，蒸汽量加大可使煤氣的可燃成分和熱值提高，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，因空氣經(jīng)預(yù)熱后溫度已提高，故混合蒸汽后的濕空氣溫度以控制在80℃左右較為適宜。
經(jīng)過(guò)煤氣成分測(cè)定，純煤氣成分（CO2、H2、CH4）熱值已達(dá)3350kJ/m3。加上煤氣顯熱及煤氣中焦粉（含塵可燃物）熱值，煤氣的實(shí)際熱值可達(dá)4190kJ/m3左右。在采用大同煤（1～6mm顆粒,灰分Ay≤5%）的條件下經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，制氣5h，次日打開爐門查看，料層高為500～700mm，可以在減少含煤量或停煤的條件下運(yùn)行1h，這時(shí)渣層高約500mm，剩余焦煤僅10～20㎏甚至沒有。說(shuō)明氣化爐完全可以適應(yīng)間斷供氣要求。放冷渣時(shí)間一般為5～6h一次。
三、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
1 、能源節(jié)約
2001年11月24日～30日一周的統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量為油炸豆制品12511㎏，平均日產(chǎn)量為1787.3㎏/天。這一周累計(jì)耗煤數(shù)為2175㎏，平均耗煤量為310.7㎏/天。
油炸豆制品地灶原耗煤量為525㎏/天，日產(chǎn)量相同。
實(shí)際節(jié)煤率：（525－311）÷525=40.8%
煤氣成分及熱值（2001年9月25日測(cè)）如下：
計(jì)算煤氣產(chǎn)量：Kq=1.175×160=188 m3/h；
耗煤量： B=52㎏/h；
空氣量： Lq=160 m3/h；
產(chǎn)氣率： Vq=Kq/B =188/52=3.615 m3/㎏；
空氣與煤之比：160/52=3.07。
2 、煤氣成本估算
實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（以1㎏煤計(jì)）：產(chǎn)煤氣3.6 m3，蒸汽消耗0.6㎏，電消耗0.048kW.h。
以流化床氣化爐產(chǎn)生煤氣供給2t/h鍋爐使用，投資25萬(wàn)，計(jì)算煤耗400㎏/h，實(shí)際運(yùn)行為350㎏/h，可產(chǎn)煤氣1260m3/h，煤氣熱值4479kJ/m3，工人月工資800×3=2400元，每天運(yùn)行16h，計(jì)算結(jié)果為：每產(chǎn)生1t蒸汽，使用煤氣的成本為99.6元，使用柴油的成本為222元。全年按300天計(jì)，一年可節(jié)約費(fèi)用117.5萬(wàn)元。
新型粉煤流化床氣化爐成功應(yīng)用是常壓固定床煤氣發(fā)生爐的理想替代產(chǎn)品，是一種實(shí)用的煤的潔凈燃燒技術(shù)，在我國(guó)有著廣闊的應(yīng)用前景。沸騰干燥機(jī)投產(chǎn)后各種產(chǎn)品銷售量不斷增長(zhǎng)，為適應(yīng)市場(chǎng)的需求，生產(chǎn)技術(shù)部門增大了每一批次產(chǎn)品的投料量，但是沸騰干燥機(jī)原設(shè)計(jì)的^大一次投料量為200kg，干燥^大丸徑4mm，生產(chǎn)能力滿足不了生產(chǎn)需要，干燥工序成為生產(chǎn)流程的瓶頸。若增加設(shè)備需要對(duì)原生產(chǎn)場(chǎng)地作大規(guī)模改動(dòng)，不僅投資金額大，而且改造過(guò)程將影響正常流化床技術(shù)通常意味著非常密集的質(zhì)量和熱傳遞。 它被廣泛使用例如干燥，涂覆或附聚。對(duì)于其工業(yè)應(yīng)用，連續(xù)運(yùn)行條件是由于防止成本增加而需求停機(jī)和簡(jiǎn)單的過(guò)程實(shí)現(xiàn)從控制技術(shù)的角度。但是，由連續(xù)工藝對(duì)顆粒進(jìn)行等量處理必須確保。 因此，停留時(shí)間起作用在產(chǎn)品性能的分布中起決定性作用�！ ⊥Ａ魰r(shí)間和功能的知識(shí)是優(yōu) 電阻電容烘箱是用了比較獨(dú)立的系統(tǒng)，適合高效運(yùn)作，其中關(guān)鍵的是水分，安裝后，調(diào)節(jié)或增加能夠處理的濕氣的機(jī)會(huì)是有限的，安裝出現(xiàn)壞的情況是水分過(guò)多，影響終的質(zhì)量，為此我們需要采取措施進(jìn)行解決。 1、增加溫度。SD系列隧道式烘箱廠家介紹對(duì)于那些熱敏感的產(chǎn)品，高溫 對(duì)于固體細(xì)顆粒，當(dāng)給流化床逐步由小到大施加具有一定振幅和頻率的垂直振動(dòng)時(shí)，顯然振動(dòng)首先作用于緊貼流化床底的顆粒層上，由于顆粒間是相互堆積接觸的，這些顆粒便會(huì)具有將振動(dòng)能量傳遞給周圍緊貼的顆粒，引起顆粒間相互的摩擦碰撞以及自身振動(dòng)的趨勢(shì)。但由于顆粒床自身的重量、顆粒間相互緊貼的的熱風(fēng)循環(huán)烘箱本規(guī)程進(jìn)行操作： 1、為了避免溫度和濕度的擊穿，請(qǐng)?zhí)峁╊~定電壓范圍�！ �2、為了防止觸電或產(chǎn)生錯(cuò)誤和故障，在安裝和接線前，請(qǐng)不要接通電源�！ �3、本產(chǎn)品為非防爆產(chǎn)品，請(qǐng)不要有易燃易爆氣體環(huán)境，具有恒溫和濕度。 4、儀器工作時(shí)請(qǐng)盡量不打開房門，高溫打開可引起，低溫打開可引起工作人員的
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