煤化工氣化爐工藝技術(shù)在煤化工企業(yè)摻燒中的應(yīng)用

趙 品

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

對(duì)煤炭能源進(jìn)行清潔使用的主要措施即為制氣，當(dāng)前該措施已經(jīng)受到了煤炭行業(yè)的充分重視，但是對(duì)于其中產(chǎn)生的廢棄物，如果直接進(jìn)行填埋或是排放，不僅需要大幅占用土地，還能夠?qū)е颅h(huán)境受到嚴(yán)重影響。而若將其直接投入到熱動(dòng)力站燃燒爐中實(shí)施燃燒處理，將可能導(dǎo)致設(shè)備使用安全以及使用效果受到影響。為了科學(xué)合理地處理廢棄物，可以選擇應(yīng)用煤化工氣化爐工藝技術(shù)，以針對(duì)廢氣污染物進(jìn)行合理的摻燒，以起到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的作用?？梢?jiàn)針對(duì)煤化工氣化爐工藝技術(shù)在煤化工企業(yè)摻燒中的應(yīng)用策略進(jìn)行分析具有重要意義。

1 摻燒技術(shù)

1.1 概念

摻燒技術(shù)也就是煤炭在燃燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒時(shí)，將若干其他性質(zhì)的物質(zhì)按照合理的比例進(jìn)行摻配之后，投入到燃燒爐之中與煤炭共同進(jìn)行燃燒。該項(xiàng)技術(shù)的基本原理在于針對(duì)不同物質(zhì)不同成分進(jìn)行科學(xué)合理的摻配混合，以提升燃燒爐中的燃燒效率，并減少煤炭使用量，同時(shí)可以起到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約成本的 作用。

1.2 作用

1.2.1 優(yōu)化煤炭資源的應(yīng)用

煤炭燃燒時(shí)，在其中插入一定量的其他物質(zhì)，可以促使燃燒爐中的燃燒條件得到優(yōu)化，同時(shí)還可節(jié)約煤炭資源，使其利用率得到提升，也就可以節(jié)約相關(guān)的人力資源成本、運(yùn)輸成本等。

1.2.2 擴(kuò)大燃料范圍

在煤炭進(jìn)行燃燒時(shí)，合理?yè)饺肫渌扇紵镔|(zhì)，可以使燃燒爐燃燒過(guò)程不再依賴單一的煤種，也就可以在一定程度上突破燃燒爐對(duì)于煤種提出的要求，使企業(yè)的燃料選擇主動(dòng)權(quán)得到提升。

1.2.3 提升燃燒爐燃燒效率

對(duì)燃料結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整，使摻燒的煤炭能夠逐漸適應(yīng)爐型，也就有利于對(duì)飛灰的含碳量進(jìn)行控制，從而顯著提升燃燒爐中的燃燒效率，也就可以提升煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.4 提升燃燒爐安全性

在燃燒爐進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，極易出現(xiàn)爐膛結(jié)渣情況，這一情況能夠?qū)е氯紵隣t機(jī)組整體的經(jīng)濟(jì)性及安全性均受到嚴(yán)重威脅，而對(duì)摻燒模式進(jìn)行應(yīng)用，其中將可能出現(xiàn)更為復(fù)雜的結(jié)渣情況，但是若能夠?qū)Σ煌镔|(zhì)與煤炭進(jìn)行合理?yè)綗?，同時(shí)對(duì)配比進(jìn)行有效調(diào)整，則可對(duì)結(jié)渣現(xiàn)象起到較好的緩解作用，也就能夠提升燃燒爐機(jī)組在生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性和安全性[1]。

1.2.5 改善環(huán)境

在對(duì)煤炭進(jìn)行燃燒的過(guò)程中，極易導(dǎo)致大量污染物產(chǎn)生，并使環(huán)境污染情況不斷加劇，甚至能夠?qū)е氯梭w健康以及人類生存環(huán)境受到損害，而在煤炭之中加入不同的物質(zhì)實(shí)施摻燒，同時(shí)注意合理調(diào)整其中的配比，則有利于對(duì)污染物的排放起到控制作用，從而可以降低煤炭燃燒和排放所導(dǎo)致的環(huán)境污染程度。

2 摻燒氣固廢棄物的技術(shù)難點(diǎn)

2.1 含塵焦油輸送

在燃燒煤炭之后，熔渣氣化爐之中極易產(chǎn)生焦油，其中包含數(shù)種不穩(wěn)定因素，可能導(dǎo)致輸送管道以及輸送泵中發(fā)生堵塞情況，且分離器中的沉降物料難以排出，也就能夠?qū)е略O(shè)備正常運(yùn)行受到影響。含塵焦油自身具有黏稠度高、含水量高、易結(jié)團(tuán)等特點(diǎn)，不能直接應(yīng)用于摻燒工作當(dāng)中，且焦油的提煉和運(yùn)輸工作的難度均較大，并且，因?yàn)楹瑝m焦油對(duì)于溫度變化的敏感度較高，僅能夠在70℃±5℃的狀態(tài)下處于性質(zhì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在此狀態(tài)下，含塵焦油具有較好的流動(dòng)性，而若環(huán)境溫度在60℃以下，含塵焦油則發(fā)生凝結(jié)，若環(huán)境溫度在80℃以上，焦油的流動(dòng)性則會(huì)大幅提高，但同時(shí)也更容易出現(xiàn)碳化情況。在焦油發(fā)生碳化之后，能夠呈現(xiàn)出圓球狀，且具有彈性，易在管道壁上粘連，還能夠?qū)е職怏w正常流動(dòng)受到影響，若不及時(shí)清除，在溫度持續(xù)上升的過(guò)程中，碳化速度更快，管道堵塞情況的發(fā)生率更高。所以，在開(kāi)展含塵焦油處理工作的過(guò)程中，順利開(kāi)展輸送工作并對(duì)其流動(dòng)性進(jìn)行有效控制屬于難點(diǎn)問(wèn)題[2]。

2.2 環(huán)境污染嚴(yán)重

煤炭進(jìn)行燃燒之后產(chǎn)生的顆粒體積較小，同時(shí)細(xì)度較小，但是密度較高，保水性良好，如果其中的含水量已經(jīng)超過(guò)一定范圍，煤炭顆粒之中便會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)性，進(jìn)而呈現(xiàn)出沉積析水現(xiàn)象，并極易導(dǎo)致堵塞情況出現(xiàn)。在針對(duì)煤化工企業(yè)開(kāi)展調(diào)查研究之后，研究結(jié)果顯示，如果設(shè)備中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，必須立即停止生產(chǎn)并開(kāi)展疏通工作，由此，煤化工企業(yè)的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效益，均能夠在一定程度上受到影響。并且，開(kāi)展清理疏通工作通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于清理出的廢棄物，若隨地排放，將導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境受到嚴(yán)重影響，若選擇填埋的方式進(jìn)行處理，則需要應(yīng)用一定程度的人力資源成本和運(yùn)輸成本，同時(shí)占據(jù)一定的土地面積。

2.3 含水量較大

因?yàn)楹瑝m焦油具有含水量多的特點(diǎn)，所以不易乳化，甚至可能呈現(xiàn)出油包水現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)，煤化工企業(yè)開(kāi)展生產(chǎn)工作時(shí)，需要將焦油的含水量控制在4%甚至更少，但是部分設(shè)備難以滿足該項(xiàng)要求，所以只能通過(guò)焦炭過(guò)濾器開(kāi)展處理工作。并且，因?yàn)楹瑝m焦油在高溫下具有流動(dòng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，所以其中的水分處理工作和相關(guān)的輸送工作難度較大。另外，細(xì)灰濾渣中的含水量如果上升至一定程度，其中的細(xì)小濾渣呈現(xiàn)出塊狀特點(diǎn)，若將其直接應(yīng)用于摻燒工作之中，將導(dǎo)致正常的燃燒爐燃燒受到嚴(yán)重不良影響。

2.4 配煤難度較大

在采用摻燒的形式為燃燒爐提供燃料時(shí)，必須對(duì)其中的配煤比例進(jìn)行合理控制，若比例與相關(guān)要求不符，將有可能導(dǎo)致?tīng)t膛結(jié)焦等不良情況出現(xiàn)，甚至可能導(dǎo)致燃燒過(guò)程熄火。所以，應(yīng)該首先確定燃燒過(guò)程中，與不同物質(zhì)進(jìn)行配合的煤炭種類，再對(duì)其中的配合比例進(jìn)行明確，若煤炭在其中的占比過(guò)小，即有可能導(dǎo)致熄火現(xiàn)象出現(xiàn)。并且，在應(yīng)用細(xì)渣進(jìn)行摻燒時(shí)，應(yīng)該對(duì)細(xì)渣以及煤炭所具有的特點(diǎn)進(jìn)行充分應(yīng)用，并以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，合理調(diào)整其中的比例。另外，因?yàn)榧?xì)灰濾渣具有發(fā)熱量不高的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于摻燒工作中，引起燃燒爐熄火的可能性較大，所以如果摻燒燃料中存在細(xì)渣占比較大的情況，必須對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行密切關(guān)注，以避免出現(xiàn)熄火情況。

2.5 煤氣水膨脹氣腐蝕

廢氣中存在的硫物質(zhì)能夠?qū)е氯紵隣t膛以及管道中出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，原因在于，含有硫物質(zhì)的膨脹氣在進(jìn)入到燃燒爐中之后，需要由回收裝置回收硫物質(zhì)，但是煤氣水產(chǎn)生的膨脹氣之中包含水、二氧化碳、一氧化碳、氫氣、甲烷以及硫化氫等多種物質(zhì)，回收工作難度較大，且易導(dǎo)致燃燒爐的燃燒效率受到影響。

2.6 對(duì)其他設(shè)備的影響

在開(kāi)展摻燒實(shí)驗(yàn)工作的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，摻燒工作中存在諸多問(wèn)題，主要問(wèn)題是：①根據(jù)物質(zhì)守恒定律，針對(duì)燃燒爐適量添加循環(huán)物料，將導(dǎo)致煙氣中含有更多的物料，也就能夠?qū)е氯紵隣t受熱面出現(xiàn)更加嚴(yán)重的磨損情況；②隨著摻燒比例的持續(xù)調(diào)整，如果燃料的發(fā)熱量不夠穩(wěn)定，易導(dǎo)致燃燒爐的正常燃燒效率受到影響；③燃燒細(xì)灰濾渣易導(dǎo)致大量煙塵產(chǎn)生，并且煙塵中具有顆粒較細(xì)、密度較高的特點(diǎn)，對(duì)于環(huán)境能夠造成一定程度的影響，同時(shí)也不利于除塵器運(yùn)行；④細(xì)灰濾渣中的灰分含量較大，燃燒效果不良。

3 摻燒過(guò)程中煤化工氣化爐工藝技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 細(xì)灰濾渣的摻燒

3.1.1 脫水和破碎處理

為了使過(guò)濾器脫水率得到提升，需要對(duì)濾渣含水量進(jìn)行控制，要求其中的含水量在15%以下，再通過(guò)烘干系統(tǒng)開(kāi)展干燥處理工作，將其中的含水量降低至5%，此時(shí)濾渣基本呈現(xiàn)為固體狀態(tài)，可以針對(duì)其開(kāi)展破碎處理，在與破碎要求相符合之后，可以將其投入到循環(huán)流化床燃燒爐膛之中進(jìn)入燃燒階段。

3.1.2 應(yīng)用倉(cāng)壁振動(dòng)器

在構(gòu)建細(xì)灰濾渣管道輸出系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)中各項(xiàng)材料和設(shè)備進(jìn)行合理選擇，主要需要考慮的因素包括各方面的適應(yīng)力、費(fèi)用、故障發(fā)生率以及運(yùn)行成本等多個(gè)方面，特別是需要對(duì)倉(cāng)壁振動(dòng)器進(jìn)行合理選擇。在輸送系統(tǒng)的分離器下部安裝一倉(cāng)壁振動(dòng)器，可以有效避免細(xì)灰濾渣在料倉(cāng)之中發(fā)生嚴(yán)重的摩擦情況，也就可以避免系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)堵塞情況，由此，細(xì)灰濾渣可以隨系統(tǒng)運(yùn)行合理移動(dòng)位置，也就能夠順利從倉(cāng)口排出，使相關(guān)處理工作的效率得到提升。

3.1.3 高位給料

將細(xì)灰濾渣投入到燃燒爐時(shí)，應(yīng)采用高位給料的方式，在濾渣持續(xù)下降至燃燒爐內(nèi)的過(guò)程中，應(yīng)該針對(duì)濾渣實(shí)施進(jìn)一步的干燥處理，使其中的水分完全蒸發(fā)，以提升細(xì)灰濾渣的燃燒效率。并且，在燃燒爐內(nèi)的底部，應(yīng)使用煤矸石作為燃燒底料，以保障細(xì)灰濾渣能夠基本實(shí)現(xiàn)完全燃燒。

3.2 廢氣的摻燒

①針對(duì)廢氣開(kāi)展分析工作，充分了解其中的總量和充分，可以進(jìn)行摻燒的廢氣總量相對(duì)較少；②從循環(huán)流化床燃燒爐的角度來(lái)看，若需要在其中適量加入石灰石，以實(shí)施脫硫處理工作，則出口處能夠顯著呈現(xiàn)出二氧化硫含量降低的情況；③因?yàn)檠h(huán)流化床燃燒爐中應(yīng)用低溫燃燒模式，所以燃燒過(guò)程中無(wú)含硫物質(zhì)產(chǎn)生，也就不會(huì)導(dǎo)致受熱面受到腐蝕。

所以一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用氣化裝置，即能夠針對(duì)廢氣開(kāi)展有效的燃燒處理。首先通過(guò)應(yīng)用氣槍將需要進(jìn)行摻燒處理的廢氣注入到燃燒爐，廢氣之中的含硫物質(zhì)能夠得到充分燃燒，但與此同時(shí)，在煤氣水分離過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹氣不能充分燃燒，且將會(huì)有一部分直接排入到空氣中，并發(fā)出惡臭味道。

在燃燒爐處理廢氣的過(guò)程中，需要直接通過(guò)管道將廢氣輸入到燃燒爐，且在此過(guò)程中，應(yīng)該注意對(duì)管道壓力進(jìn)行合理控制，避免發(fā)生爆炸事故，所以，也可以選擇應(yīng)用氣體燃燒器對(duì)廢氣進(jìn)行輸送，并根據(jù)廢氣自身的特點(diǎn)，合理調(diào)整燃燒爐高度。另外，應(yīng)注意針對(duì)廢氣入口位置以及細(xì)渣料的給料口位置，進(jìn)行良好的封閉處理和阻燃處理，以避免出現(xiàn)不良事件。

3.3 含塵焦油的摻燒

①提取含塵焦油樣品之后，應(yīng)針對(duì)其開(kāi)展系統(tǒng)的分析工作，掌握其中的成分和含量，以合理選擇開(kāi)展摻燒工作的設(shè)備，同時(shí)制定最為適宜的分離工藝定；②根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)和工藝進(jìn)行科學(xué)合理的創(chuàng)新，以促使含塵焦油分離工作的質(zhì)量和效率得到提升，也就有利于提升焦油使用效果；③可以適當(dāng)采用工藝助劑，以降低焦油表面張力，從而可以提升分離效果，原因在于，工藝助劑可以對(duì)焦油的黏度以及流動(dòng)性進(jìn)行有效控制，也就可以提升分離工作的效果，由此，設(shè)備管道不易出現(xiàn)焦油沉積現(xiàn)象，焦油輸送的質(zhì)量和效率均可得到提升，且設(shè)備管道清洗頻率可適當(dāng)降低，也就可以起到降低工作強(qiáng)度、節(jié)約工作成本的作用； ④需要借助泵開(kāi)展含塵焦油的過(guò)濾工作，以避免后續(xù)出現(xiàn)管道堵塞等不良情況；⑤采用開(kāi)放式操作的模式開(kāi)展含塵焦油的脫水工作，整體操作環(huán)境較為惡劣，為了提升含塵焦油的質(zhì)量，需要合理設(shè)置收集坑或是緩沖池。

4 煤質(zhì)變化對(duì)于燃燒爐運(yùn)行的影響

采用摻燒模式之后，燃燒爐中所應(yīng)用的煤質(zhì)將發(fā)生一定的變化，這對(duì)于燃燒爐的正常運(yùn)行將產(chǎn)生諸多影響，原因在于，在通常情況下，燃燒爐中最好能夠采用設(shè)計(jì)煤種作為燃料，或是應(yīng)用與設(shè)計(jì)煤種相似度較高的煤種，以保障燃燒過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)均能夠持續(xù)處于正常的范圍內(nèi)。但是從近幾年的情況來(lái)看，一方面，煤炭天然氣資源較為緊張，各企業(yè)均已逐漸呈現(xiàn)出燃燒原料多元化的特點(diǎn)，另一方面，單一燃燒煤炭極易導(dǎo)致環(huán)境受到嚴(yán)重影響，同時(shí)各方面成本相對(duì)較高。

從整體上來(lái)看，煤化工企業(yè)應(yīng)用摻燒模式屬于大勢(shì)所趨，但是在實(shí)際應(yīng)用摻燒模式的過(guò)程中，雖然經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的配比，但仍有可能導(dǎo)致多種不良情況出現(xiàn)：①出力受限。煤質(zhì)的變化易導(dǎo)致燃燒機(jī)組中部分設(shè)備處于不能滿負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，例如煤灰分發(fā)生改變，能夠?qū)е缕渲蟹e灰性和結(jié)渣性增加，并增加爐膛受熱面積，使其中結(jié)渣現(xiàn)象更加嚴(yán)重，也就限制了燃燒爐的正常出力。②設(shè)備可靠性降低。在對(duì)摻燒模式進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，如果煤質(zhì)下降，燃燒性能將會(huì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致燃燒爐中出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)的情況，由此，燃燒過(guò)程中可能逐漸熄火，而如果摻燒燃料之中的灰分含量較高，爐膛內(nèi)火焰中心將向上移動(dòng)，并導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)過(guò)熱情況，甚至可能發(fā)生超溫爆管現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

在煤化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，燃煤能夠產(chǎn)生大量廢氣、污染物以及固體顆粒，導(dǎo)致環(huán)境以及大氣逐漸受到污染，所以針對(duì)不同類型的廢棄物，應(yīng)該采用煤化工氣化爐工藝技術(shù)進(jìn)行合理處理，以能夠有效克服摻燒氣固廢棄物過(guò)程中的各項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，提升各類廢棄物的摻燒效果，以能夠起到提升煤化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的作用。