試論氣化爐的推廣應(yīng)用對于節(jié)能減排的重大作用

楊娟(兗礦魯南化工有限公司氣化一車間277527)

引文：

資源瓶頸和環(huán)境壓力一直是困擾我們國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的突出矛盾，由于我們國家的相關(guān)政策的不夠完善，以及能源結(jié)構(gòu)存在的不合理現(xiàn)象依然存在，我們的節(jié)能減排任務(wù)依然面臨嚴(yán)峻的形勢。這些嚴(yán)峻形勢背后的原因是多方面的，一方面，我們國家輕重工業(yè)增長結(jié)構(gòu)的不均衡性，造成了能源分配的不合理，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示：2006年，輕重工業(yè)的增速差距由1.8%擴(kuò)大到了4.1%，這將給能源結(jié)構(gòu)的合理性分配帶來更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；另一方面，某些部分的行業(yè)產(chǎn)能落后比重十分嚴(yán)重，在現(xiàn)有的焦化、電石以及鐵合金生產(chǎn)能力中，還有大概二分之一的產(chǎn)能效率值達(dá)不到市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，與此同時，化工行業(yè)以及煤炭行業(yè)等高耗能的產(chǎn)業(yè)反彈的能力依然巨大。因此，進(jìn)一步完善我們國家的節(jié)能減排政策方面相關(guān)的配套措施，是改善國家能源結(jié)構(gòu)不合理性的重要途徑。

一、當(dāng)前節(jié)能減排的緊張形勢以及發(fā)展趨勢。

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展是以巨大的能源消耗為代價的，而能源的總量是有限的。如果不注意能源的節(jié)約使用，注重環(huán)境的保護(hù)，將給我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來更為嚴(yán)峻的形勢。就目前而言，能源的消耗注意分布在建筑能耗與化工能耗兩個主要方面，而化工能耗是工業(yè)能耗中最大的消費(fèi)之一。

尤其是在煤炭產(chǎn)業(yè)方面，煤炭的焦化、清潔生產(chǎn)以及市場的運(yùn)輸投入與使用都是能源結(jié)構(gòu)需要重點(diǎn)考察的方向。關(guān)于改善煤炭行業(yè)環(huán)境污染嚴(yán)重，產(chǎn)能耗剩的嚴(yán)峻形勢一直是致力于改善煤炭行業(yè)清潔生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的重要課題。隨著國家節(jié)能減排政策的提出，一些新興的節(jié)能技術(shù)與節(jié)能型設(shè)備為能源行業(yè)的結(jié)構(gòu)合理性發(fā)展帶來了一絲新的機(jī)遇。

二、新型節(jié)能型設(shè)備的不斷發(fā)展帶來歷史機(jī)遇。

面對能源耗費(fèi)的嚴(yán)峻形勢，各種新興的節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，新的節(jié)能設(shè)備也不斷涌現(xiàn)。氣化爐的發(fā)展就是一個很好的例證，氣化爐的發(fā)展經(jīng)歷了相當(dāng)時間的技術(shù)變革：從最初的增大氣化爐規(guī)模，提高單爐制氣能力，發(fā)展到提高氣化爐的操作壓力，降低壓縮動力消耗，減少設(shè)備尺寸，降低氧耗，從而提高碳的轉(zhuǎn)化率；再到后來的氣流床和流化床技術(shù)日益發(fā)展，擴(kuò)大了氣化煤種的范圍；直到今天的將煤炭氣化過程和發(fā)電聯(lián)合起來的生產(chǎn)技術(shù)，并且在各個國家備受重視并巳建成不同規(guī)模的生產(chǎn)廠。由此可見，氣化爐技術(shù)的發(fā)展見證了能源行業(yè)的發(fā)展歷程，也是助推能源行業(yè)結(jié)構(gòu)合理性發(fā)展的重要動力。

三、推廣使用氣化爐對能源產(chǎn)業(yè)的重要作用。

氣化爐，顧名思義就是進(jìn)行煤炭氣化的設(shè)備。按照燃料在氣化爐內(nèi)的運(yùn)動狀況主要分為：移動床(又叫固定床)，沸騰床(又叫流化床)，氣流床，熔融床。各種不同形式的氣化爐有不同的轉(zhuǎn)換效率，因此提高煤炭氣化的轉(zhuǎn)換效率是氣化爐技術(shù)工藝改進(jìn)的主攻方向。

氣化爐作為煤炭氣化的主要反應(yīng)場所，首要考慮的問題是如何在低消耗的情況下，使煤最大限度地轉(zhuǎn)化為符合用戶要求的優(yōu)質(zhì)煤氣。由于煤炭氣化過程是在非常高的溫度下進(jìn)行的，為了保護(hù)爐體而加設(shè)內(nèi)璧襯里或加設(shè)水套是一個非常重要的技術(shù)工藝。這一點(diǎn)是毋庸置疑的。其主要原因就在于：水套一方面可以起到保護(hù)爐體(也包括爐內(nèi)的布煤器或攪拌裝置)的作用，同時可以吸收氣化區(qū)的熱量而生產(chǎn)蒸汽，該部分蒸汽可以作為氣化時需用的蒸汽而進(jìn)入氣化爐內(nèi)，從而提高了氣化爐的煤炭氣化轉(zhuǎn)換效率，提高了能源效率值。

氣化爐為何能提高能源使用效率，從煤炭氣化的三個主要過程分析可知。氣化主要是有煤炭的干燥、煤炭的熱解以及煤炭的反應(yīng)。煤的干燥過程：理論上應(yīng)在接近水的沸點(diǎn)下進(jìn)行，但實(shí)際生產(chǎn)中，和具體的氣化工藝過程及其操作條件又有很大的關(guān)系。一般地，增加氣體流速，提高氣體溫度都可以增加干燥速度。煤中水分含量低、干燥溫度高、氣流速度大，則干燥時間短。氣化爐正是改進(jìn)了這一工藝，才能使得煤炭的干燥更加迅速和快捷。

煤的熱解結(jié)果生成三類分子：小分子(氣體)、中等分子(焦油)、大分子(半焦)。煤氣的平均分子量則隨熱解的溫度升高而下降.即隨溫度的升高大分子變小，煤氣數(shù)量增加。不斷增加的煤氣數(shù)量，更加有利于煤氣的燃燒，燃燒更加充分，則燃燒效率和能源轉(zhuǎn)換效率相應(yīng)獲得提高。例如氣流床氣化技術(shù)就是能源使用效率非常高的設(shè)備之一。氣流床技術(shù)應(yīng)用在煤的氣化上，是通過將煤制成粉煤或煤漿，通過氣化劑夾帶，由特殊的噴嘴噴入爐內(nèi)進(jìn)行瞬間氣化。

其主要優(yōu)點(diǎn)就在于：一方面，反應(yīng)溫度高(火焰中心溫度可達(dá)2000℃)，同時反應(yīng)速度非常快，而且煤料的停留時間短(1～10s)，并且產(chǎn)物不含焦油、甲烷等物質(zhì)，用來生產(chǎn)合成氨、甲醇等工業(yè)產(chǎn)品含有較低的甲烷含量。另一方面，由于煤料懸浮在氣流中，隨氣流并流運(yùn)動，煤粒的干燥、熱解、氣化等過程瞬間完成，煤粒被氣流隔開，所以煤?；旧鲜菃为?dú)進(jìn)行膨脹、軟化、燃盡及形成熔渣等過程，所以煤的黏結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等對氣化過程不起作用，原則上幾乎可以氣化任何煤種。由此可見，氣化爐技術(shù)對于能源行業(yè)的結(jié)構(gòu)合理性調(diào)整有著十分積極的意義，氣化爐技術(shù)的不斷日益革新，將是推動能源行業(yè)發(fā)展的一個重要推動力。

結(jié)論：

本文分析了能源行業(yè)發(fā)展面臨的巨大問題，從能源產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)合理性方面指出了能源發(fā)展需要解決的首要問題：減少能耗、保護(hù)環(huán)境。同時對氣化爐的重要工藝技術(shù)與工藝流程進(jìn)行了深度分析，肯定了推廣使用新興節(jié)能型設(shè)備氣化爐的重要意義：是改善能耗的重要舉措，也是節(jié)能減排政策的根本任務(wù)。

[1]田永淑，《新興秸稈氣化爐及凈化工藝》，[M]，可再生能源，2003年4月，總第110期.

[2]楊少鵬，薛勇，牛廣路，《上吸式生物秸稈氣化爐的設(shè)計與實(shí)驗研究》，[M]節(jié)能，2009年第9期；總第326期.

[3]邱鐘明，陳礪，《生物質(zhì)氣化技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景》[M]，可再生能源,2002,(4)：16-19.

[4]陳家仁，《固定床水煤氣氣化爐產(chǎn)氣量選擇芻議》[J]，全國造氣技術(shù)通訊,2005，13(2)：12–16.

[5]宋秋,任永志，《孫波.生物質(zhì)氣化爐設(shè)計要點(diǎn)》[J]，可再生能源,2002,，(2)：49–51.