發(fā)生爐煤氣站應用的政策限制與技術發(fā)展空間

摘要:本文分析了發(fā)生爐煤氣站目前的應用狀況、應用的政策限制及限制政策存在的問題，指出一段式煤氣發(fā)生爐具有一定的應用條件，是氣化無煙煤最為適合的爐型，不應將其列為絕對限制項目;國家及地方政府對于煤氣發(fā)生爐的應用，應該予以監(jiān)督疏導，不應武斷地一刀切。同時提出設備制造企業(yè)只有立足技術及工藝創(chuàng)新，以煤氣站的環(huán)境保護、安全生產為創(chuàng)新基點，深入挖掘系統(tǒng)資源節(jié)約的潛力，發(fā)生爐煤氣站才能擁有穩(wěn)定而廣闊的發(fā)展空間。

關鍵詞:發(fā)生爐煤氣站;政策限制;技術發(fā)展;環(huán)境保護;安全生產;資源節(jié)約

1引 言

煤的氣化是煤炭轉化和合理利用的有效途徑之一，符合我國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g、能源多元化的戰(zhàn)略。近年來，加壓移動床和氣流床、灰團聚流化床等氣化技術都得到了較快發(fā)展，目前，常壓固定床氣化煤氣發(fā)生爐，作為中小規(guī)模燃料用氣主要供氣單元，其生產規(guī)模、投資成本、建設周期等符合多數冶金、化工、建材和機械等行業(yè)的用氣要求，應用較為廣泛。

目前，由于技術水平、設計制造、操作管理等方面的原因，造成發(fā)生爐煤氣站在廣泛應用的同時，受到了一系列安全和環(huán)境等問題的困擾，使得原本非常適合國情與企業(yè)需求的發(fā)生爐煤氣站的推廣應用受到相應的限制，這就需要設備制造企業(yè)從技術層面上下功夫，在提高產品質量的同時，改進工藝技術、降低操作管理難度，使之適應企業(yè)及區(qū)域性政策要求，從而有效促進發(fā)生爐煤氣站的推廣應用。

2發(fā)生爐煤氣站的應用狀況

改革開放以來，我國經濟發(fā)展迅速，各項經濟建設取得了巨大成就，能源消耗也同步急速增長。進入21世紀，隨著石油、天然氣等燃料價格的不斷攀升與震蕩，許多企業(yè)開始尋求更為經濟的替代燃料，中國煤炭資源相對豐富，其單位熱值價格相對較低，受國際能源價格的影響也較小，但煤炭作為直接燃料的應用又受到國家嚴格的環(huán)保政策的制約，在這種形式下，煤氣發(fā)生爐作為煤炭資源潔凈利用的一種形式，既符合我國能源安全戰(zhàn)略和環(huán)保政策，又符合相關能耗企業(yè)的利益要求，得到了諸如玻璃、陶瓷、冶金、機械、化工等燃耗較大行業(yè)的廣泛應用，其應用最多的主要集中在陶瓷、有色金屬冶煉、熱處理及鍛造加熱等領域。

3發(fā)生爐煤氣站應用的政策限制與存在的問題

3.1 發(fā)生爐煤氣站應用的政策限制

由于技術工藝、設計制造、安裝調試、日常維護和操作管理等原因，近幾年，發(fā)生爐煤氣站在安全生產和環(huán)境保護方面事故頻發(fā)，給應用企業(yè)帶來嚴重的經濟損失，也使政府安監(jiān)和環(huán)境部門感到棘手，隨之而來的則是一系列相關的限制政策。

國家《關于進一步加強產業(yè)政策和信貸協(xié)調配合控制信貸風險有關問題通知》(發(fā)改產業(yè)(2004)746號)中明確提出，一段式固定煤氣發(fā)生爐(不含粉煤氣氣化爐)屬于限制類，不允許新建;國家《產業(yè)結構調整指導目錄》(2005年本和2007年本)兩度將一段式固定煤氣發(fā)生爐項目(不含粉煤氣氣化爐)列為限制類項目;國家《當前部分行業(yè)制止低水平重復建設目錄》(2007年)也將一段式固定煤氣發(fā)生爐項目(不含粉煤氣氣化爐)列為限制類項目;國家發(fā)改委2007年頒布的第52號文件《平板玻璃行業(yè)準入條件》規(guī)定:新建或改建平板玻璃項目，鼓勵使用天然氣作為燃料，嚴格限制發(fā)生爐煤氣為燃料。

2005年，溫州市開始就煤氣發(fā)生爐進行專項整治工作，規(guī)定全市范圍內將停止安裝、使用新的常壓、微壓煤氣發(fā)生爐，分期、分批逐步淘汰在用的常壓、微壓煤氣發(fā)生爐;淄博市在《關于加快淘汰落后產品生產能力的意見》中(淄政辦發(fā)〔2008〕98號)，規(guī)定建材行業(yè)“十一五”期間，禁止使用一段式(含一段半式)冷煤氣發(fā)生爐，禁止使用二段式水冷(洗)式煤氣發(fā)生爐，禁止新上一段式(含一段半式)煤氣發(fā)生爐;其他一些地(市)、區(qū)(縣)就煤氣發(fā)生爐的應用，也陸續(xù)頒布過類似的限制性文件。

3.2 限制政策存在的問題

3.2.1 疏于調研、不切實際

常壓固定床煤氣發(fā)生爐，一般分為一段爐、兩段爐和干餾爐，它們分別適用于不同的氣化煤種，發(fā)生爐最常用的氣化煤種為弱粘結性煙煤和無煙煤，根據氣化煤種的選擇，初步可以確定煤氣發(fā)生爐的最佳選擇型號。兩段爐和干餾爐相對一段爐而言，其結構上增加了一個干餾段，用于對高揮發(fā)份的煤炭先行干餾，然后氣化，適于氣化弱粘結性煙煤;而對于無煙煤而言，其揮發(fā)份較低(不大于10%)，兩段爐和干餾爐的干餾段失去了其應用價值，而且由于干餾段的存在，增加了爐內煤氣的上行阻力，特別是當氣化熱穩(wěn)定性較差的無煙型煤時，由于爐內阻力問題，兩段爐和干餾爐根本無法正常運行，這一點在四川、云南一帶氣化無煙型煤時，得到了充分的驗證。

據此，氣化無煙煤無疑要選擇一段式煤氣發(fā)生爐;氣化弱粘結性煙煤最佳選擇為兩段式煤氣發(fā)生爐或干餾式煤氣發(fā)生爐，具體選擇還要結合冷熱煤氣的工藝選擇，參見表1[1]。無論是國家政策條例還是地方通知文件，都將一段式煤氣發(fā)生爐列為限制或禁止項目，其實是對不同類別煤氣發(fā)生爐應用條件的混淆，是不切實際的。

3.2.2 疏于疏導、過于武斷

許多地方政府發(fā)現一些發(fā)生爐煤氣站在環(huán)境和安全方面存在諸多問題，便以通知、文件的形式，武斷的一刀切，下令拆除、禁止使用。其實認真研究分析一下，可以發(fā)現出問題的煤氣站，多數是由于未按照相關設計規(guī)范設計制造，或未按照煤氣站安全操作規(guī)程進行規(guī)范管理造成的，相關政府部門應該對煤氣站應用和制造企業(yè)進行疏導管理，督促、監(jiān)督企業(yè)限期整改，同時禁止不合格發(fā)生爐煤氣站的建設，這樣，既有利于環(huán)境保護和安全生產，又能保證當地經濟的良性發(fā)展。

廣東佛山是我國高檔建筑衛(wèi)生陶瓷的生產基地，發(fā)生爐煤氣站應用較多，環(huán)境和安全問題也出現了不少，當地政府對“問題煤氣站”采取了停產整頓、監(jiān)督改進、合格復產的疏導政策，取得了顯著的效果，達到了環(huán)境保護、安全生產和企業(yè)經濟利益的三贏。

4發(fā)生爐煤氣站的技術發(fā)展空間

4.1 環(huán)境污染的治理

4.1.1 污水的治理

發(fā)生爐煤氣站的污水主要包括煤氣冷凝含酚污水和設備水封用水。煤氣冷凝含酚污水即通常所說的煤氣站酚水，為煤氣站的主要污染源，一直是困擾發(fā)生爐煤氣站發(fā)展的環(huán)保難題，有關文獻[2]介紹了從酚水減量治理出發(fā)，將余熱回收、發(fā)生爐氣化及廢水循環(huán)利用與酚水處理有機結合的綜合治理方法，其處理方式為:將收集和預處理后的含酚廢水泵入發(fā)生爐的酚水蒸發(fā)箱，依靠煤氣化過程中的部分熱量或煤氣顯熱將廢水汽化，將汽化后含低沸點苯、酚類物質蒸汽的水蒸氣通入爐底作為氣化劑應用，在發(fā)生爐內將這部分苯、酚類物質高溫裂解為水和二氧化碳。酚水中未被加熱汽化的高沸點苯、酚類物質，隨著酚水蒸發(fā)箱定期排污至焦油池(氣化煙煤兩段爐)或酚水池(氣化無煙煤一段爐)，混入焦油中的含酚廢水殘液中的苯、酚類物質，可隨焦油一起提煉出高純度化學物質，或隨焦油高溫燃燒裂解為H2O和CO2后排入大氣;收集于酚水池中的高濃度含酚廢水，可以定期在酚水焚燒爐中焚燒，將其裂解為H2O和CO2后排放，利用該酚水處理工藝方法，可以使煤氣站酚水得到徹底有效的治理。對于設備水封用水，一般采用集中收集、循環(huán)應用的辦法進行治理。但循環(huán)應用后雜質濃度較大的廢水，仍然存在較大的處理難度，有待進一步研究，找出經濟簡便的有效處理方法。

4.1.2 空氣污染的治理

發(fā)生爐煤氣站的空氣污染源，除煤氣發(fā)生爐烘爐、點爐送氣時需向外排放廢氣的污染外，還包括焦油、廢水向空氣中溢出的臭味。有關文獻[3]就廢氣污染問題，提出了發(fā)生爐烘爐、點爐送氣時采用焦炭為燃料，煤氣放散管處設置點火裝置，在煤氣發(fā)生爐點火階段后期CO濃度達到點燃要求時，將廢氣點燃，使其以CO2形態(tài)排放，利用該方法基本可以解決CO廢氣污染問題。但煤氣站焦油、廢水向空氣中溢出臭味、污染站區(qū)空氣環(huán)境的問題，仍然處于探討性解決階段。

4.2 安全運行的保證

目前，從事操作及管理的煤氣站人員，其文化層次及知識結構差異較大，安全意識與責任心也各不相同，對發(fā)生爐煤氣站的操作管理良莠不齊，生產事故屢見不鮮。在工藝技術層面上，要保證發(fā)生爐煤氣站安全穩(wěn)定運行，首先應該建立煤氣站專家診斷操作系統(tǒng)，并在此基礎上實現發(fā)生爐煤氣站的自動化操作，有效避免人為因素造成的安全事故發(fā)生。

4.3 系統(tǒng)資源的節(jié)約

4.3.1 余熱資源的利用

發(fā)生爐煤氣站系統(tǒng)的余熱資源，主要集中在煤氣顯熱方面，有關文獻[2-3]介紹了利用煤氣顯熱的兩種利用方式:其一，利用煤氣顯熱蒸發(fā)汽化含酚廢水后，將酚水蒸汽作為爐底氣化劑應用;其二，利用煤氣顯熱生產水蒸汽，供設備及管道保溫加熱應用。但顯熱利用后的煤氣溫度仍然在200℃左右，這部分顯熱仍然存在再利用空間。另外，目前常壓固定床煤氣發(fā)生爐多為濕式出灰，從氧化層下來的高溫灰渣，直接落入灰盤水中，造成灰渣顯熱的無謂浪費，改變發(fā)生爐的出灰方式，可以有效收集并利用這部分余熱資源。

4.3.2 電力資源的節(jié)約

發(fā)生爐煤氣站的電力消耗僅次于煤炭消耗，系統(tǒng)裝機容量幾百甚至幾千千瓦，其電力消耗最大的是空氣鼓風機和煤氣加壓機，有關文獻[4]介紹了基于電機變頻技術的用氣點煤氣流量變化與煤氣加壓機、空氣鼓風機和飽和溫度的聯(lián)動調節(jié)方案，方案中采用變頻器控制煤氣加壓機和空氣鼓風機這兩個煤氣站電耗最大的設備，在保證發(fā)生爐煤氣站自動恒壓供氣同時，有效節(jié)約了系統(tǒng)的電力消耗。但發(fā)生爐煤氣站除了空氣鼓風機和煤氣加壓機的耗電外，還有諸如水泵、清灰機、加煤機電機，以及靜電除焦油(塵)器等的電力消耗，節(jié)電空間仍然較大。

4.3.3 水資源的節(jié)約

發(fā)生爐煤氣生產過程中，除了氣化煤炭和動力電的消耗外，還包括水資源的消耗，我國總體來講是一個缺水的國家，特別是北方某些地區(qū)缺水嚴重，就發(fā)生爐煤氣的可持續(xù)發(fā)展而言，煤氣生產過程中水資源的控制至關重要。文獻[5]從環(huán)保節(jié)能型兩段爐冷煤氣站的水平衡出發(fā)，介紹了煤氣站在含酚廢水資源化利用與軟化水、工藝冷卻水節(jié)約控制等方面的相關措施。針對含酚廢水，采用濃縮蒸發(fā)法將其汽化為酚水蒸汽，作為發(fā)生爐氣化劑應用，這樣既處理了含酚廢水，又節(jié)約了寶貴的凈水資源。就軟化水的節(jié)約控制，采取以下三方面的措施:

(1) 采用放散蒸汽冷凝器，對放散蒸汽進行冷凝后循環(huán)應用;

(2) 優(yōu)化探火孔結構，保證汽封嚴密，避免探火時汽封蒸汽外溢，節(jié)約探火蒸汽;

(3) 采用封閉形式的軟水池和酚水池，避免軟化水池或酚水池的水面蒸發(fā)所造成的水資源損失。

針對工藝冷卻水，從兩方面著手進行節(jié)約控制:

(1) 采用間接冷卻的初冷工藝，減少進入間接終冷器煤氣中的飽和水量，從而減少冷卻水循環(huán)量;

(2) 煤氣加壓機軸承冷卻水，采用與間冷終冷器共用冷卻水源和循環(huán)水泵的工藝路線，避免采用自來水不循環(huán)冷卻所造成的水資源浪費。

通過采取以上措施，使煤氣站水資源得到了有效的節(jié)約控制，但煤氣間接終冷水池的水面蒸發(fā)和冷卻塔水汽飄逸所造成的水資源損失，仍然需要進一步控制，或采用其他熱容較大的冷卻介質對煤氣進行間接終冷。

4.3.4 氣化效率的提高

(1) 降低灰渣含炭量

現階段煤氣發(fā)生爐灰渣含炭量多數維持在10%～15%左右，而有些煤氣發(fā)生爐由于設備工藝落后，其灰渣含炭量有時高于20%。改進煤氣發(fā)生爐結構及氣化工藝，優(yōu)化操作指標，降低灰渣含炭量，是提高氣化效率、減少煤氣發(fā)生爐能耗的有效途徑。

(2) 提高煤氣熱值

利用富氧氣化等工藝手段提高煤氣熱值，使發(fā)生爐氣化效率得以有效提高，同時可以使同熱值煤氣的體積得以降低，從而降低煤氣凈化、冷卻及加壓輸送的能耗。

5結 論

(1) 一段式固定床煤氣發(fā)生爐，具有一定的應用條件，是氣化無煙煤最為適合的爐型，不應將其列為絕對限制項目;國家及地方政府對于煤氣發(fā)生爐的應用，應該予以監(jiān)督疏導，不應武斷的全盤否定。

(2) 設備制造企業(yè)只有立足技術、工藝創(chuàng)新，以煤氣站的環(huán)境保護、安全生產為創(chuàng)新基點，深入挖掘系統(tǒng)資源節(jié)約的潛力，發(fā)生爐煤氣站才能擁有穩(wěn)定而廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1] 苑衛(wèi)軍，秦利生，李建勝等.煤氣發(fā)生站工藝選型要點分析[J].

煤氣與熱力，2008，(7):32-34.

[2] 苑衛(wèi)軍，郭健，陳玲.余熱蒸發(fā)工藝治理煤氣發(fā)生站含酚廢水[J].

節(jié)能與環(huán)保，2009，(2):54-56.

[3] 苑衛(wèi)軍，秦利生.環(huán)保節(jié)能型兩段式煤氣發(fā)生站節(jié)能及環(huán)保效果分析[J].節(jié)能與環(huán)保，2008，(2):38-41.

[4] 苑衛(wèi)軍，李金海，秦利生.發(fā)生爐煤氣站自動恒壓供氣系統(tǒng)[J].

冶金能源，2009，(6):58-60.

[5] 苑衛(wèi)軍，秦利生，陳玲.環(huán)保節(jié)能型兩段爐煤氣站的水資源節(jié)約控制[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2009，113，(6):60-62.