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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，全國大小爐型已有數(shù)千臺(tái)，年耗煤量在1000萬t以上。流化床煤氣發(fā)生爐是近二年發(fā)展起來的新爐型；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、液化石油氣相競爭。由于我國是富煤、貧油、貧氣的國家，立足于用煤制氣來實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒是符合國情的。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程從除塵器收集下來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，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)，在我國有著廣闊的應(yīng)用前景。 物料在沸騰干燥設(shè)備沸騰干過程中，由于干燥氣體與物料顆粒表面產(chǎn)生劇烈的摩擦，干燥固體粒子之間也會(huì)產(chǎn)生劇烈的碰撞與摩擦，同時(shí)固體粒子還與筒體壁面、捕集袋及管路壁面發(fā)生劇烈的碰撞與摩擦，使得固體粒子表面帶有大量的靜電；另一方面，隨著固體粒子的不斷細(xì)化，產(chǎn)生了大量的新生表面，原粒子的 我們的流化床干燥機(jī)有一個(gè)簡單的干燥裝置，有助于轉(zhuǎn)換為肉芽或涂布時(shí)可選包被。這些設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)邏輯和復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制，也可用蒸汽加熱模式。我們的流化床干燥機(jī)產(chǎn)品提供簡單的解決方案，和高性能相比傳統(tǒng)的干燥方法是使用的托盤式干燥機(jī)，這是相當(dāng)不足和麻煩。 &em 從振動(dòng)流化床的結(jié)構(gòu)上而言，假如可以有效的配備振動(dòng)流化床的除塵設(shè)備，讓振動(dòng)流化床的辦公環(huán)境更為順暢，不僅可以提升生產(chǎn)率，并且還確保了加工過程的隔熱性。因此人們依據(jù)中國干燥機(jī)設(shè)備現(xiàn)況科學(xué)研究了新式的布袋式除塵器，這類新式輔助設(shè)備在干燥機(jī)設(shè)備上的運(yùn)用高效率顯著。 &ems真空熱風(fēng)循環(huán)烘箱專為干燥熱敏性，易分解和易氧化物質(zhì)而設(shè)計(jì)，能夠向內(nèi)部沖入惰性氣體，特別是一些成分復(fù)雜的物品也能進(jìn)行快速干燥。低溫真空烘箱尤其適合噴霧干燥及真空烘箱難以解決的高粘度，高脂高糖類等物料的干燥。并且能很好的保持產(chǎn)品批量的穩(wěn)定性和一致性。真空烘箱的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：1.采用密閉真空干燥模式，的閃蒸干燥機(jī)制造和干燥管理、銷售及售后服務(wù)等方面的應(yīng)用。閃蒸干燥機(jī)不斷吸收各種高新技術(shù)成果與傳統(tǒng)干燥技術(shù)相結(jié)合，使干燥技術(shù)成為能駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、信息流的系統(tǒng)工程。
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