熱動(dòng)力站鍋爐摻燒氣固廢棄物的分析

潘世漢

(浙能集團(tuán) 新疆準(zhǔn)東能源化工有限公司，新疆 奇臺(tái) 831800)

煤制氣是煤炭清潔利用的重要方向，存在眾多利好因素，因而被相關(guān)行業(yè)看好.目前國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的煤制天然氣項(xiàng)目還不多，合計(jì)產(chǎn)能約3.4×109m3，而未來(lái)3年，煤制氣總產(chǎn)能有望超過(guò)5.0×1010m3，投資規(guī)模將達(dá)到2 000多億元.但煤制氣又不可避免地使各類(lèi)排放增加，項(xiàng)目面臨較大的環(huán)保壓力.[1]目前，煤制氣生產(chǎn)企業(yè)最大的困境除了污水處理外，還集中于副產(chǎn)氣固廢棄物的綜合利用處理，如氣化爐膨脹槽出來(lái)的膨脹氣、粉煤氣化爐經(jīng)洗滌后排出的細(xì)灰濾渣、熔渣氣化爐產(chǎn)生的含塵焦油，以及其他有利用價(jià)值的煤污泥(包括生化污泥)等.若這些氣固廢棄物對(duì)外排放或就地填埋，既占用大量土地，又嚴(yán)重污染環(huán)境;若將這些廢棄物作為劣質(zhì)燃料，送入熱動(dòng)力站鍋爐進(jìn)行燃燒處理，又會(huì)帶來(lái)設(shè)備安全和燃燒穩(wěn)定性等一系列問(wèn)題.[2-3]因此，妥善處理氣固廢棄物，并對(duì)這些廢棄物進(jìn)行綜合利用，已成為已建、在建或擬建的各項(xiàng)目亟待解決的一大難題，也是國(guó)內(nèi)外所有煤化工行業(yè)未來(lái)共同面臨的一個(gè)重要課題.

1 摻燒氣固廢棄物的經(jīng)濟(jì)性分析

我國(guó)煤的種類(lèi)很多，選擇合適的氣化技術(shù)相當(dāng)重要，目標(biāo)產(chǎn)品不同應(yīng)采用不同的氣化技術(shù).

以新疆準(zhǔn)東煤制天然氣項(xiàng)目為例，項(xiàng)目規(guī)模為2.06×109m3，配套3×560 t/h熱動(dòng)力站鍋爐.采用的準(zhǔn)東煤煤種，其燃料特性具有中高揮發(fā)份、中高熱值、中高水分、低硫煤、低灰熔點(diǎn)、高鈉鉀，以及煤種自身的燃燒性能較強(qiáng)等特點(diǎn)，為易自燃、易結(jié)渣、粘污煤種.為避免氣化爐與原料煤種不匹配，防止出現(xiàn)氣化爐內(nèi)壁腐蝕及內(nèi)夾套減薄等問(wèn)題，[4-5]保證裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，該項(xiàng)目經(jīng)反復(fù)調(diào)研及多種技術(shù)方案比較，最終選擇以10～70 mm的塊煤為原料的熔渣氣化和以10 mm以下的粉煤為原料的粉煤氣化組合工藝，以實(shí)現(xiàn)煤炭資源的充分利用.其中，碎煤加壓固定床熔渣氣化采用 YM 技術(shù)，采用熔渣氣化爐16臺(tái)(12開(kāi)4備)，單爐投煤量為1 200 t/d;氣流床粉煤加壓氣化采用HT-L技術(shù)，采用粉煤氣化爐4臺(tái)，單爐投煤量為2 000 t/d.

準(zhǔn)東煤煤種特性如表1所示.

表1 準(zhǔn)東煤煤種特性

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)廢氣排放量為2 200 Nm3/h，若不考慮廢棄物燃燒，則熱動(dòng)力站鍋爐燃料煤消耗量約為1.256×106t.按照滿負(fù)荷運(yùn)行，每年含塵焦油產(chǎn)生量約為4.0×104t，每年粉煤氣化細(xì)灰濾渣產(chǎn)生量約為3.23×105t，則固體廢棄物合計(jì)約為3.63×105t.若將這些固體廢棄物全部送入鍋爐摻燒，則占燃料煤的29%.折算成綜合原煤:

363 000 t/a×12 000 kJ/kg(細(xì)灰濾渣、含焦油塵、膨脹氣平均熱值)÷16 895 kJ/kg(燃料煤熱值)=258 000 t/a.

廢棄物價(jià)格平均為20元/t，燃料煤綜合價(jià)160元/t，相差140元/t，僅廢棄物利用一項(xiàng)，每年可為項(xiàng)目公司降低成本約3 612萬(wàn)元.

由表1可知，若以節(jié)能、環(huán)保優(yōu)先為原則，大力推行廢渣、廢氣資源化利用或無(wú)害化處理，除社會(huì)效益顯著外，經(jīng)濟(jì)效益也相當(dāng)可觀，將會(huì)大大提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力.

2 氣固廢棄物燃燒特性分析

2.1 含塵焦油

含塵焦油來(lái)源于熔渣氣化爐產(chǎn)生的粗合成氣.粗合成氣由于出口溫度高且含焦油、煤塵等雜質(zhì)，故在洗滌冷卻器內(nèi)首先經(jīng)酚水洗滌噴淋，洗滌后產(chǎn)生的含塵煤氣水經(jīng)膨脹閃蒸到常壓后，依靠自重進(jìn)入焦油分離器，在焦油分離器內(nèi)利用不同組分的不同密度，重力分離為焦油油和中油、酚水及焦油和煤塵這3層，上兩層被分別送到專(zhuān)門(mén)的處理裝置繼續(xù)深加工，位于第3層的焦油和煤塵則沉降于分離器底部.

分離器內(nèi)通常設(shè)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)的錐形刮刀，以保證焦油和煤塵不會(huì)附于分離器底部壁上.沉積的含塵焦油(又稱(chēng)焦油渣)通常的處理方法是:從底部排料口排入集料箱，然后直接裝車(chē)送至電廠作燃料或外銷(xiāo)給當(dāng)?shù)丶庸S.

新疆準(zhǔn)東煤制氣項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)含塵焦油產(chǎn)生量約為熔渣氣化爐投煤量的0.8% ～2%，每年約為4.0×104t，含焦油塵的主要成份是:焦油和煤粉，焦油占20% ～24%.

2.2 細(xì)灰濾渣

細(xì)灰濾渣是原煤經(jīng)過(guò)氣化爐高溫環(huán)境后形成的，為粉煤氣化爐干粉氣化再經(jīng)粗煤氣洗滌后的產(chǎn)物.氣化爐出來(lái)的粗煤氣經(jīng)文丘里洗滌器洗滌后進(jìn)入合成氣洗滌塔，洗滌塔底部的煤氣水經(jīng)高壓閃蒸罐和真空閃蒸罐分離氣態(tài)成分后進(jìn)入沉降槽，在沉降槽里濃縮后，泵壓至真空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的細(xì)灰濾渣泵壓輸送至爐膛或裝車(chē)外送至渣場(chǎng)，過(guò)濾水則自溢流至沉渣池.

經(jīng)洗滌、過(guò)濾后排出的細(xì)灰濾渣，具有低灰、低硫的特點(diǎn)，其顆粒度偏小(固態(tài)顆粒直徑在50 μm以?xún)?nèi))，全基含水量為40% ～50%、干基含碳量為30% ～40%，熱值約1 300～1 600 kcal/kg，可視作低熱值碳粉，其反應(yīng)活性、燃燒性能明顯低于原煤.由于固定碳含量高，揮發(fā)分含量較低，因而其著火點(diǎn)高，在相同的燃燒環(huán)境條件下，對(duì)其利用就需要較高的燃燒溫度和較長(zhǎng)的高溫停留時(shí)間;產(chǎn)生的干基濾渣量約為15 t/h(含水濾渣量約為30 t/h).

根據(jù)有關(guān)方面提供的分析報(bào)告，粉煤氣化產(chǎn)生的細(xì)灰濾渣與粗渣一樣不可燃燒，但可利用價(jià)值大，可優(yōu)先綜合利用(比如用作水泥、建材原料)，或送廠外渣場(chǎng)堆放.氣化爐固體廢棄物排放量如表2所示.

表2 固體廢棄物排放一覽

2.3 膨脹氣

膨脹氣(廢氣)指的是氣化爐中煤與蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生的粗煤氣，粗煤氣中有大量煙塵和水分，送入煤氣水分離器，即煤氣水進(jìn)入膨脹槽減壓后產(chǎn)生的廢氣，一般組分為 CO2，H2S，各種烴類(lèi)，其中H2S含量為2.5%，廢氣溫度約為60℃.而煤氣水有3個(gè)來(lái)源:加壓氣化來(lái)的高溫含塵煤氣水進(jìn)入余熱鍋爐以生產(chǎn)低壓蒸汽回收熱量，該部分煤氣水為含塵煤氣水;煤氣冷卻工段來(lái)的煤氣水為含油煤氣水;煤氣變換冷卻工段來(lái)的煤氣水為含焦油煤氣水.膨脹氣組分如表3所示.

表3 膨脹氣組分

3 摻燒氣固廢棄物的技術(shù)難點(diǎn)

(1)固廢棄物含塵焦油的輸送問(wèn)題突出.由于熔渣氣化爐產(chǎn)生的含塵焦油具有黏稠、結(jié)團(tuán)、低溫下易凝結(jié)、含水分偏高且不穩(wěn)定等特點(diǎn)，導(dǎo)致輸送泵及入口管路經(jīng)常出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象，使分離器底部的沉降物料無(wú)法及時(shí)排出，影響了裝置的正常運(yùn)行.含塵焦油較為粘稠，無(wú)法提煉，無(wú)法輸送，無(wú)法直接摻入原煤進(jìn)行摻燒.此外，含塵焦油還存在對(duì)溫度變化的敏感性問(wèn)題:在70±5℃時(shí)性質(zhì)穩(wěn)定，流動(dòng)性好;小于60℃時(shí)流動(dòng)性差易凝固;大于80℃時(shí)，流動(dòng)性雖好但易碳化，靜置48 h以上時(shí)會(huì)有碳粒析出，出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，碳粒呈圓球狀，有彈性，易粘附于管壁上，會(huì)增加流動(dòng)阻力，若溫度繼續(xù)升高，碳化加劇，碳粒變硬，粘附管壁上后不易清除，嚴(yán)重時(shí)堵塞管道.因此，處理含塵焦油時(shí)，其流動(dòng)性與輸送問(wèn)題是最大的瓶頸.從云南某公司氣化爐分離系統(tǒng)出來(lái)的含塵焦油取樣情況看，在沒(méi)有伴熱管線時(shí)，其流動(dòng)性還好，但堵塞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，需要在含塵焦油管路及輸送泵增加伴熱管線，并控制好溫度，才能確保輸送暢通.

(2)環(huán)境污染嚴(yán)重.由于細(xì)灰濾渣顆粒度細(xì)小，顆粒之間結(jié)合比較緊密，保水性好，基本不離析，含水率超出上限時(shí)，盡管因含水率高而具有一定的流動(dòng)性，但由于顆粒較細(xì)，容易出現(xiàn)沉積析水現(xiàn)象，致細(xì)渣沉積堵管，即水被泵壓出而細(xì)渣則沉積下來(lái)，導(dǎo)致管阻增大而無(wú)法輸送.從調(diào)研情況看，當(dāng)出現(xiàn)管路堵塞、需要隔離疏通或輸送設(shè)備發(fā)生故障而不得不中斷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)煤化工企業(yè)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)“災(zāi)難”，因?yàn)樾枰幚砘蚴柰ㄇ謇淼臅r(shí)間較長(zhǎng)，且底部沒(méi)有收集坑，廢棄物只能外排，搞得遍地黑乎乎，而且只能人工清理，烏煙瘴氣，會(huì)造成嚴(yán)重的廠內(nèi)環(huán)境污染問(wèn)題.

(3)含水率偏高.含塵焦油中含水率較高，且不易乳化，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)油包水現(xiàn)象，目前國(guó)內(nèi)外的煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中其焦油含水率一般要求在4%以下，但一些裝置幾乎很難達(dá)到這一水平.一些企業(yè)采用焦炭過(guò)濾器、汽浮除焦油器等，以達(dá)到凈化含塵焦油的目的，但其凈化效果并不理想，流動(dòng)性問(wèn)題及后續(xù)輸送過(guò)程中的沉積堵塞問(wèn)題仍無(wú)法得到解決.細(xì)灰濾渣的情況相類(lèi)似，含水率過(guò)高后，細(xì)渣易結(jié)塊，供應(yīng)不暢，影響燃燒，容易產(chǎn)生鍋爐著火滯后的現(xiàn)象.另外，根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果，當(dāng)負(fù)荷高時(shí)粗煤氣帶塵嚴(yán)重，從而限制了化工裝置負(fù)荷率和運(yùn)行壓力的提升，其主要原因是煤種內(nèi)水高時(shí)提高了粗煤氣帶塵量，而外水則影響不大.

(4)配煤難度大.配煤稍有不當(dāng)，會(huì)使?fàn)t膛結(jié)焦，甚至燃燒不穩(wěn)，容易熄火.首先，固體廢棄物作為固定的鍋爐燃燒煤種，摻燒比例能夠達(dá)到20%～30%，最大摻燒比例為30%，若超出上限，可能會(huì)出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)，甚至滅火的現(xiàn)象，這一點(diǎn)要特別注意;其次，細(xì)渣揮發(fā)分低，而準(zhǔn)東燃料煤揮發(fā)分高，兩者在爐膛內(nèi)存在著火溫度和燃燒速度的差異;再次，細(xì)灰濾渣過(guò)低的發(fā)熱量也容易造成鍋爐燃燒不良，在細(xì)渣摻燒量較大時(shí)情況尤甚，容易導(dǎo)致鍋爐熄火.

(5)煤氣水膨脹氣腐蝕問(wèn)題.將膨脹氣送出界區(qū)外，由熱動(dòng)力站鍋爐同時(shí)負(fù)擔(dān)氣化含塵氣和含焦氣膨脹槽產(chǎn)生的廢氣，這是各項(xiàng)目的追求方向.在與鍋爐廠及同類(lèi)型煤化工企業(yè)交流時(shí)，大家共同關(guān)心的是廢氣中含有的2.5%H2S對(duì)爐膛受熱面及尾部煙道各換熱器的腐蝕問(wèn)題，而且綜觀國(guó)內(nèi)煤化工行業(yè)，將含有硫化氫的膨脹氣送入鍋爐中燃燒，普遍的做法是送入硫回收裝置處理.此外，由于膨脹氣的主要成分為71%CO2，11%H2O，10%H2，3.5%CO，3%CH4，1.5%H2S，含有不可燃物質(zhì)太多，摻燒會(huì)影響鍋爐效率.[6]

(6)對(duì)其他設(shè)備的影響.以循環(huán)流化床鍋爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“CFB鍋爐”)為例，通過(guò)摻加試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題:一是根據(jù)物質(zhì)守恒定律，循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)物料增加，必然導(dǎo)致煙氣中攜帶的物料增加，造成鍋爐受熱面磨損程度加劇，灰分大也是造成尾部煙道受熱面磨損的原因;二是隨著摻燒比例的增加，粉煤灰發(fā)熱量的不穩(wěn)定性會(huì)造成鍋爐燃燒的不穩(wěn)定;三是細(xì)灰濾渣燃燒后產(chǎn)生的煙塵較之原煤燃燒，煙塵特性發(fā)生了變化，濃度大，粉塵細(xì)，可能影響除塵器效率;四是細(xì)灰濾渣因灰分較大，揮發(fā)分偏低，燃盡度較差，將增加機(jī)械不完全燃燒損失，會(huì)降低鍋爐效率.

4 不同爐型對(duì)摻燒廢棄物的影響

摻燒廢棄物的關(guān)鍵是鍋爐選型.CFB鍋爐在運(yùn)行中的問(wèn)題較煤粉鍋爐要多，流化床獨(dú)有的布風(fēng)板裝置和飛灰再循環(huán)燃燒系統(tǒng)使送風(fēng)系統(tǒng)的阻力遠(yuǎn)大于煤粉鍋爐送風(fēng)的阻力，因而相對(duì)于煤粉鍋爐，一方面，CFB鍋爐一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、流化風(fēng)機(jī)壓頭高，用電率比煤粉爐至少高4% ～5%以上.[7-8]另一方面，CFB鍋爐內(nèi)的物料具有高濃度、高風(fēng)速的特點(diǎn)，鍋爐部件的磨損較嚴(yán)重，鍋爐尾部受熱面的磨損比煤粉爐大，風(fēng)帽等核心部件較易磨損，耐火耐磨層磨損、開(kāi)裂和脫落更是CFB鍋爐較棘手的問(wèn)題，故CFB鍋爐連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)比煤粉爐要短.所以，在煤化工行業(yè)選型中，如果燃料煤質(zhì)供應(yīng)可靠且燃料含硫量低，可考慮煤粉鍋爐，它具有燃燒穩(wěn)定、輔機(jī)技術(shù)成熟、自動(dòng)化程度高、易于操作、運(yùn)行周期長(zhǎng)、維修量相對(duì)較小的優(yōu)點(diǎn)，適合化工系統(tǒng)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是煤粉爐對(duì)煤質(zhì)的要求較高，對(duì)煤種的適應(yīng)性較差，尤其是含塵焦油無(wú)法直接摻混到燃料煤里送入磨煤機(jī)制粉.[9]

反之，若立足于燃燒劣質(zhì)煤種并摻燒氣固廢棄物等多種劣質(zhì)燃料，且供應(yīng)的煤質(zhì)很不穩(wěn)定、環(huán)境排放要求又苛刻，則CFB鍋爐由于爐內(nèi)有大量床料，蓄熱能力強(qiáng)，而且采用飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，燃燒熱強(qiáng)度大，爐內(nèi)傳熱能力強(qiáng)，因而只要燃料燃燒產(chǎn)生的熱值大于把燃料本身及燃燒所需空氣加熱到穩(wěn)定溫度(850～950℃)所需的熱量，這些劣質(zhì)煤種就可以在流化床內(nèi)穩(wěn)定燃燒.除了對(duì)燃料適應(yīng)性特別好，對(duì)劣質(zhì)燃料都能夠“吃干榨凈”外，CFB鍋爐還具有燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃料制備破碎系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，以及無(wú)復(fù)雜的磨煤制粉系統(tǒng)、燃燒污染物排放低等特點(diǎn).故考慮燃燒濾渣、煤泥、污泥等劣質(zhì)燃料，CFB鍋爐是一種比較好的選擇，而且與第一代相比，目前的CFB鍋爐無(wú)論是在技術(shù)上還是結(jié)構(gòu)上均有較大變化，鍋爐最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)時(shí)間可達(dá)到440 d，完全克服了運(yùn)行周期短、維護(hù)困難等問(wèn)題.

5 氣固廢棄物在CFB鍋爐中的摻燒應(yīng)用

5.1 細(xì)灰濾渣在鍋爐中的摻燒應(yīng)用

CFB鍋爐摻燒煤泥在國(guó)內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用與推廣，并且運(yùn)行可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好、技術(shù)裝備系統(tǒng)可靠，故可借鑒這方面經(jīng)驗(yàn)，在不影響現(xiàn)有CFB鍋爐負(fù)荷的情況下，將細(xì)灰濾渣作為CFB鍋爐的摻燒原料，因?yàn)榧?xì)灰濾渣與煤泥有相似的形態(tài)和特征.

從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集到的細(xì)灰濾渣來(lái)看，航天爐氣化工藝產(chǎn)生的濾渣含碳量比較高，濾渣結(jié)構(gòu)比較松散，可與燃料煤摻燒.由于采用液壓泵直接輸送至爐膛方式存在堵塞問(wèn)題，為避免這些問(wèn)題的發(fā)生應(yīng)采取如下措施.

(1)設(shè)法提高真空皮帶過(guò)濾器的脫水率，將濾渣含水率脫水至15%以下，再將濾渣通過(guò)烘干系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)干燥，將其含水量繼續(xù)降低至5%以下，變成固態(tài)后，直接摻到煤里送入爐膛或選擇同燃料煤摻混一起進(jìn)入簡(jiǎn)單的破碎系統(tǒng)，破碎到滿足入爐要求的粒度后再送入CFB鍋爐爐膛.同時(shí)，為保證干燥后的細(xì)灰濾渣不揚(yáng)塵或進(jìn)入輸煤環(huán)節(jié)時(shí)不粘煤、不堵塞，還需確定物料干燥后的水分控制.

(2)為保證整個(gè)生產(chǎn)流程的正常運(yùn)行，應(yīng)在分離器下部安裝倉(cāng)壁振動(dòng)器，使濾渣能從倉(cāng)口順利排出.在選擇何種濾渣管道輸送系統(tǒng)時(shí)，要進(jìn)行綜合分析，就輸送濾渣的可行性、對(duì)濾渣的適應(yīng)性、運(yùn)行故障率、輸送系統(tǒng)的復(fù)雜程度、投資費(fèi)用、運(yùn)行成本等多方面進(jìn)行橫向比較分析.具體摻燒比例可根據(jù)日產(chǎn)濾渣量及摻混后煤種煤質(zhì)對(duì)鍋爐的適應(yīng)性來(lái)決定.

(3)CFB鍋爐摻燒濾渣最好采用鍋爐爐膛上部高位給料、異比重流化燃燒的方式.濾渣從爐膛上部送入并配有切割風(fēng)，通過(guò)濾渣在下降過(guò)程中的不斷干燥、水分蒸發(fā)、爆燃達(dá)到正常流化的顆粒.在爐膛濃相區(qū)，由給煤機(jī)送入一定顆粒度的煤矸石作為底料，使?fàn)t膛濃相區(qū)有足夠的物料濃度，以保證濾渣完全燃燒.

5.2 廢氣在鍋爐中的摻燒應(yīng)用

盡管廢氣的硫腐蝕問(wèn)題值得關(guān)注，但根據(jù)分析，氣化含塵氣和膨脹槽產(chǎn)生的廢氣送至鍋爐中燃燒在理論上仍是可行的，原因如下:[10]

(1)根據(jù)廢氣總量及成分分析，摻燒的總廢氣量非常少，比如新疆準(zhǔn)東煤項(xiàng)目設(shè)計(jì)最大排放量只有2 200 Nm3/h，同時(shí)H2S含量相對(duì)較少，只有2.5%(甚至1.5%)，再加上準(zhǔn)東煤本身含硫量又較低，若沒(méi)有特殊情況，鍋爐燃燒膨脹氣應(yīng)無(wú)問(wèn)題;

(2)對(duì)于CFB鍋爐，若輔以爐內(nèi)噴入石灰石脫硫措施，則爐膛出口的 SO2含量就非常小，使SO2所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)對(duì)低溫段各受熱面的低溫腐蝕影響也相對(duì)較少;

(3)由于CFB鍋爐爐膛內(nèi)的低溫燃燒，使得爐膛的床溫及受熱面的壁溫均處于一個(gè)較低水平，因此不會(huì)出現(xiàn)爐膛內(nèi)受熱面高溫腐蝕情況.

根據(jù)上述分析，氣化裝置廢氣回?zé)犭婂仩t進(jìn)行燃燒相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，摻燒廢氣可通過(guò)氣槍送入爐膛，廢氣中的H2S在爐內(nèi)可以完全燃燒(具體應(yīng)根據(jù)氣體量、壓力、成分、熱值等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)).例如某工程項(xiàng)目現(xiàn)有3臺(tái)220 t流化床鍋爐，1臺(tái)50 MW抽凝機(jī)組，來(lái)自煤氣水分離膨脹槽的膨脹氣含量為:70%CO2，3%H2，10%CO，1%H2S，3%CH4，熱值約為 1 000 kcal/Nm3.此類(lèi)廢氣直接送入鍋爐燃燒時(shí)沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)門(mén)的氣體燃燒器，它只是混合在二次分管中，以播風(fēng)形式進(jìn)入爐膛混合燃燒;當(dāng)硫回收裝置出現(xiàn)故障時(shí)，低溫甲醇洗出來(lái)的H2S(含量為20% ～30%)酸性氣體與煤氣水來(lái)的廢氣混合，也一起進(jìn)入爐膛燃燒，該股氣體含有少量的C3C4可燃?xì)?

但煤氣水分離中的膨脹槽廢氣并沒(méi)有完全進(jìn)入鍋爐燃燒，而是一部分對(duì)外排空，釋放出惡臭氣味(主要為H2S);鍋爐在處理廢氣時(shí)是直接通過(guò)管子吹入爐膛，此方式在廢氣壓力控制不好時(shí)，有回火現(xiàn)象，并出現(xiàn)小微爆.建議采用氣體燃燒器將廢氣送入爐膛，并根據(jù)廢氣的燃燒特性及摻燒量，合理設(shè)置廢氣入爐的高度和噴入口數(shù)量;廢氣量及回收系統(tǒng)可按正常運(yùn)行容量和非正常工況容量進(jìn)行核算，回收管道及燃燒工藝可按照天然氣管道工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì).同時(shí)，應(yīng)注意廢氣燃燒器入口及細(xì)渣給料口，若布置在爐膛頂部時(shí)，要避免被引風(fēng)機(jī)直接抽走.

5.3 含塵焦油在鍋爐中的摻燒應(yīng)用

熔渣氣化焦油分離系統(tǒng)排出的焦油渣中仍含有部分焦油，回爐燃燒困難較大，會(huì)給下游管道及設(shè)備帶來(lái)沉積堵塞等現(xiàn)象，但由于工藝問(wèn)題，無(wú)法以增加設(shè)備的手段來(lái)改變這種狀況.在此情況下，提出如下建議.

(1)提取類(lèi)似的碎煤加壓氣化爐工藝含塵焦油樣品，對(duì)樣品成分進(jìn)行仔細(xì)分析，以確定是否適合磨煤機(jī)研磨或者加熱后直接輸送至CFB爐膛，或者選擇其他含塵焦油分離工藝等.

(2)要做好設(shè)備選型或進(jìn)行技術(shù)更新改造，盡可能提高焦油分離效果，提高焦油回收率，使含塵焦油中的焦油和懸浮物比率進(jìn)一步下降.

(3)可采用工藝助劑，降低焦油的表面張力，破壞乳化層中的平衡狀態(tài)，加強(qiáng)分離效果，最大限度地降低焦油渣中夾帶焦油的可能，而且該方法可以降低焦油粘度，改善含塵焦油的流動(dòng)性，更加容易分離，在容器或管壁上沉積的可能性大大降低，提高了輸送質(zhì)量，有利于含塵焦油的后期處理，減少清理頻率.目前在對(duì)含塵焦油分離、凈化沒(méi)有有效技術(shù)手段的情況下，采用添加化學(xué)藥劑的方法無(wú)疑更具有優(yōu)越性.

(4)無(wú)論是廢氣還是固態(tài)廢棄物，必須采用泵入前面的預(yù)處理環(huán)節(jié)，對(duì)廢氣進(jìn)行脫水處理和雜質(zhì)過(guò)濾，防止堵塞燃燒器以及對(duì)鍋爐的燃燒產(chǎn)生不利影響.焦油凈化則通常采用超級(jí)離心機(jī)3級(jí)處理，即通過(guò)離心機(jī)脫水，從分離下來(lái)的含塵焦油的取樣來(lái)看，流動(dòng)性尚可.

(5)含塵焦油脫水車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境普遍較差，焦油氣味較重，主要是由于開(kāi)放式操作.為防止含塵焦油和細(xì)灰濾渣四處流動(dòng)，解決因疏通清理而造成的環(huán)境污染問(wèn)題，應(yīng)設(shè)置配套的含塵焦油、細(xì)灰濾渣緩沖池或收集坑，并考慮一定的存儲(chǔ)能力，以便不時(shí)之需.

6 結(jié)語(yǔ)

在煤制氣項(xiàng)目中，氣固廢棄物作為一種性質(zhì)比較特殊的燃料在熱動(dòng)力站鍋爐上進(jìn)行摻燒應(yīng)用，可以說(shuō)是一種新的嘗試.由于摻燒上述若干廢棄物后，熱動(dòng)力站鍋爐由單一煤種變成多煤種燃燒，即準(zhǔn)東煤與含塵焦油、細(xì)灰濾渣、膨脹氣等劣質(zhì)燃料進(jìn)行相互混燒，使得鍋爐的燃燒特性隨著煤種的變化而發(fā)生變化，這必將給鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大影響.要使這些廢棄物能夠長(zhǎng)期適用于熱動(dòng)力站鍋爐，需要重點(diǎn)解決以下兩項(xiàng)工作:一是要不斷拓寬視野，從其他企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中找到適合自身實(shí)際的新方法、新思路，圍繞重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行必要的資金投入，加快裝備更新，優(yōu)化生產(chǎn)工藝;二是必須認(rèn)真做好鍋爐選型工作，根據(jù)煤種適應(yīng)性及氣化裝置氣固廢棄物回爐燃燒適應(yīng)性等進(jìn)行綜合考慮，對(duì)鍋爐及輔助系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化專(zhuān)題設(shè)計(jì)或技術(shù)改造，解決好物料輸送等問(wèn)題，調(diào)整好各種燃料的摻燒比例，控制好鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，同時(shí)還要進(jìn)一步提高運(yùn)行人員的操作水平，采取各種措施確保機(jī)組正常運(yùn)行并達(dá)到額定參數(shù)，尤其在煤種嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)情況下，需要調(diào)整燃燒方式，以保證機(jī)組安全可靠的運(yùn)行.

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