瀝青拌和站燃燒裝置技術改造

韓旭

摘 要：隨著科學技術的發展，如何更加高效地利用煤資源獲得更高的能源利用效率已成為相關技術研究人員的重點課題，而以粉煤氣化技術為代表的潔凈煤技術正是此類研究中最先進的技術。就瀝青拌和站燃燒裝置技術改造中粉煤氣化爐的應用問題進行了探討，以期為對相關技術的應用起到一定的幫助作用。

關鍵詞：粉煤氣化；瀝青拌和站；燃燒裝置；技術改造

中圖分類號：U415.522 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.123

隨著我國社會的發展，相關技術對于能源的利用也提出了更高的要求。我國的能源儲備特點是缺油、少氣、多煤，由于近年來國際燃油市場上石油價格不斷攀升，因此，加快了我國“以煤代油”能源政策的實施，也加快了相關技術的研究和開發。潔凈煤技術就是在這一背景下進入人們視野的。潔凈煤技術在煤炭資源的氣化、液化、高效燃燒與發電技術等領域具有廣泛的利用前景，是目前國際上對高新技術開發研究中非常重要的課題。而煤氣化技術則是潔凈煤技術中通過長期優選而來的先進技術，對提升我國煤炭資源的利用率具有非常重要的意義。

1 粉煤氣化爐的工作原理介紹

瀝青拌和站是建筑工程中常見的設備，其燃料的使用更新經歷了4個階段：①主要是以柴油為主要燃料，每生產一噸料需要消耗約5.9 L柴油。②從2003年開始將主要燃料改為重油，至2006年得到普及，每生產一噸料需要消耗約6 L重油。③嘗試以天然氣作為瀝青拌和站的主要燃料，每生產一噸料需要消耗約6 m3天然氣。在此期間，為進一步控制能源成本，相關技術單位還嘗試過燃煤粉和水煤漿氣化技術，但前者污染大、效率低，后者功率低，都不是理想的瀝青拌和站燃料選擇。④開始進行粉煤氣化技術嘗試，實際操作中每生產一噸料需消耗約10 kg煤粉，從經濟效益上表現出了較明顯的優勢。

瀝青拌和站燃燒裝置不同燒料對比結果如表1所示。

粉煤氣化技術在瀝青拌和站工作中的應用，主要體現在瀝青拌和站粉煤氣化爐的應用方面。

該技術的工作原理是以煤粉與空氣為原料，利用氣流床氣化反應器在瀝青拌和站現場將煤粉轉化為高效、潔凈的煤氣，再通過管道將高溫煤氣輸送到燃燒器內，通過與助燃氣的共同作用進行燃燒，烘干加熱瀝青拌和站干燥滾筒內的骨料，從而為瀝青拌和站的正常工作提供各項操控技術要求。粉煤氣化爐工作原理如圖1所示。

2 瀝青拌和站粉煤氣化爐裝置配套設備

瀝青拌和站成套設備由氣化爐系統、柴油點火系統、煤粉輸送系統、導熱油循環系統、燃燒器系統等5部分共同組成。其粉煤氣化爐系統則由氣化爐本體、煙道、氣化風機、助燃風機、底部燒嘴風機、撈渣機、空氣預熱器、相關儀表、管道及平臺等構成。相關設備的用途如表2所示。

3 優勢分析

3.1 有效控制燃料成本

目前，我國瀝青拌和站的燃燒裝置主要采用了重油為燃料。從實際使用的情況來看，采用粉煤氣化技術的粉煤氣化爐雖然需要進行專門安裝，但從有效釋放能量方面看，粉煤氣化爐在瀝青拌和站工作中的應用符合其進行燃燒裝置改造的初衷，粉煤氣化爐可實現99%以上的煤轉化率，充分釋放煤炭的化學能，與重油、天然氣相比，采用粉煤氣化技術可實現燃料30%、50%的成本節約。

3.2 能源利用清潔環保

從粉煤氣化爐的工作原理看，粉煤氣化技術的應用可實現清潔能源的供應，有利于環境保護。粉煤氣化爐及其燃燒設備是先將煤粉氣化生成主要成分為氫氣、一氧化碳的煤氣，其中不含焦油等污染物質，僅有少量的甲烷，其熱能達4 185 851 J/m3左右。其中，硫元素一部分被固定于灰渣中，另一部分則轉化成了硫化氫，最大限度地減少了二氧化硫的排放量，在清潔、高效方面是其他燃料及其相關燃燒技術無法相比的。此外，粉煤氣化技術的發展還解決了氮氧化物的排放問題，將煤炭中的含氮化合物分解成了不會造成環境危害的單質氮氣，在提高煤炭利用率方面，可實現99%的煤粉充分燃盡，而常規設備只能達到70%左右的煤粉燃盡率。在重油燃料燃燒的過程中，會產生2%～4%的硫元素，在二氧化硫的排放上一直沒有得到很好的控制。此外，重油燃料還存在霧化不充分的問題，在實際燃燒過程中產生的大量多環芳烴由于成分復雜、具有強致癌性，對環境的破壞非常嚴重。粉煤氣化爐的相關技術在提高煤炭能源的潔凈利用方面下足了功夫，通過將爐內的反應溫度提高到1 200～1 500 ℃，從而將煤炭的能源轉化率提升到99%以上。這樣有效控制了多環芳烴的生成，在污染物排放方面可以達到國家煤粉鍋爐有關的大氣污染物排放標準。

3.3 實際操作簡單便捷

粉煤氣化爐的相關設備系統在設計方面充分利用了現代化自動信息技術，設置了全自動的點火與產氣工作程序，使得粉煤氣化爐的整個工作過程可以在10 min內得以完成，為瀝青攪和站的快速開工提供了可靠保障。在打火方面，利用自動電子打火將乙炔小氣點燃，不僅實現了無油點火，且有效提高了打火成功率，操作也更簡單。此外，相關設備還配置了自動關機程序，可以實現一鍵關機。

粉煤氣化爐的相關技術還可實現在沒有任務預熱裝置的情況下開機啟動，這可以使其生產的高溫煤氣在進行燃燒器時不用進行再次點火，通過助燃風就可以自動燃燒。為了滿足瀝青攪和器不同產量的要求，相關的粉煤氣化爐還進行了煤氣產生的負荷調節設計，可以在30%～120%的范圍內進行自由調節。

3.4 工作過程安全、可靠

與其他燃燒設備相比，粉煤氣化爐的安全性更高，一方面原因是氣化爐的操作壓力僅為2 000 Pa左右，不屬于高壓范圍，還可保證隨時啟動關機；另一方面，由于其采用了符合國家相關標準的導熱油循環系統，相關的煤粉輸送管道采用的是全封閉結構，不會產生泄漏問題；相關設備還設置了自動報警系統和煤粉自燃預防措施，從根源上杜絕了煤粉自燃的安全隱患。

3.5 其他優勢分析

在粉煤氣化爐的設計中，采用了導熱油冷卻技術用于爐膛壁面的冷卻，這項技術可以充分利用粉煤氣化爐燃燒產生的余熱用于瀝青系統供熱或其氣化系統的工作，在最大程度上節約燃料成本。同時，由于相關技術產生的殘留物少，不存在除塵器布袋污染的問題，對于延長布袋的使用壽命有一定的作用。

4 結束語

粉煤氣化爐技術在瀝青拌和機燃燒裝置改造上的應用，是我國以煤代油政策推動下新興的一種有效技術，具有明顯的能源節約、環境保護的經濟效益和社會效應。相信煤粉氣化爐的應用將成為社會發展的必然趨勢。

參考文獻

[1]周欽.瀝青拌和站燃燒裝置技術改造——粉煤氣化爐的應用[J].建筑機械，2016（06）.

[2]郭志民.瀝青拌和站燃燒器的使用及技術改造[J].交通標準化，2012（11）.

〔編輯：張思楠〕