氣化細灰摻燒節能優化改造應用

2022-06-13 09:51:06徐勤富

氮肥與合成氣 2022年5期

徐勤富

(呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司，內蒙古呼倫貝爾 162650)

長期以來，氣化細灰因一直沒有有效的輸送方式，難以實現合理、有效應用，對環境造成了污染和危害，因此，國家鼓勵對氣化細灰渣實施綜合利用、就地消化措施，并給予較大的政策扶持。如果能最大限度地利用細灰代替原煤作為鍋爐燃料，既能獲得細渣帶來的經濟效益，又有可能爭取國家的政策支持，從而實現企業利益的最大化。

1 氣化細灰的形成

無論是干法粉煤氣化爐還是濕法水煤漿氣化爐，在煤炭與氣化劑燃燒反應制取合成氣的過程中，煤炭與氧會通過燒嘴以高流速噴射入氣化爐。由于噴射速度快、反應時間短，其中一小部分煤粉顆粒未完全反應，會隨著高速流體一起噴入激冷室內，由氣流帶至合成氣中。高溫合成氣夾帶著煤粉細顆粒(細灰)，經激冷室激冷降溫、洗氣塔水洗后，洗滌下來的細灰會形成氣化黑灰水。氣化黑灰水經高壓閃蒸、低壓閃蒸、真空閃蒸、沉淀槽絮凝沉淀后，再經過各種形式的脫水過濾，形成氣化細灰濾餅。氣化細灰濾餅含水質量分數為50%～60%，含碳質量分數為30%～40%，其低位發熱量約為5 500 kJ/kg。之前處理濕灰的方式主要有燒磚和填埋，但均存在較大弊端。

2 氣化細灰摻燒利用

隨著國家新環保法的提出和實施，不符合環保要求的磚廠被逐步關閉，造成部分氣化細灰無法處理。濕灰用作填埋場材料通常需要復合襯砌，但是通過汽車運輸至廠外會造成二次污染，氣化濕灰粒度較小(90～120 μm)且含有水分(質量分數為50%～60%)。為了便于裝卸，一般氣化濕灰采用敞篷車運輸，故在運輸過程中存在污水外溢和部分灰渣灑落現象。

外售和填埋等處理方式都會造成含碳量的損失，使得熱能無法被全部釋放，因此，迫切需要尋求一種處理氣化細灰的方法，以免污染環境和浪費資源。近些年，煤化工企業將氣化細灰送至動力燃煤鍋爐摻燒。

采用氣化細灰資源化利用系統，氣化細灰可直接進入鍋爐焚燒，整個過程全密閉，對環境無污染，避免了設置堆場晾干細渣以及在運輸、堆放過程中遇水損失、風干飛揚等問題，可有效改善廠區環境。

氣化細灰摻燒是資源化利用的主要方式，可以從根本上降低生產成本，提高工廠的環境治理水平，減少廢水和廢氣排放量。

3 氣化細灰摻燒的方式和存在的問題

3.1 抓斗瀝水晾曬后摻燒

作為氣化細灰早期處理方式，抓頭瀝水晾曬后摻燒的工藝為：真空閃蒸罐的底部灰水排入地下細灰沉淀池沉淀后，上部澄清的灰水溢流進入灰水池，由低壓灰水泵返回系統；底部煤泥由機械抓斗撈出，經瀝水后，堆放在晾曬場地進行晾曬，然后與動力車間的燃料煤進行一定比例的摻燒。

此種方案的優點是操作簡單、流程短、能耗低，在西部氣候干燥地區有較多的應用。但是，該方式問題比較明顯，包括氣化細灰煤泥處理占用的場地較大；晾曬后上部干灰粒度較小，揚塵現象明顯，導致現場環境惡劣；與動力車間燃料煤混合存在混合不均勻的現象，不利于鍋爐燃燒。

3.2 過濾脫水后車輛運輸至燃料煤中摻燒

作為目前應用較多的處理方式，過濾脫水后摻燒工藝為：真空閃蒸罐的底部灰水排入沉降槽，經過濾機給料泵送至過濾機脫水，將水分質量分數降至50%左右的濾餅裝入翻斗車運輸至燃料煤煤場，經鏟車摻混后，同燃料煤一起輸送至流化床鍋爐燃燒；濾液經管道收集至濾液澄清池，再經濾液泵返回氣化裝置。

目前機械脫水裝置有臥螺離心機、真空帶式吸濾機、板框式壓濾機。經綜合比對，離心式脫水工藝效果較好(含水質量分數為30%～60%)，但處理能力偏弱；真空帶式吸濾脫水機自動化程度高，但脫水效果一般(含水質量分數為50%～70%)；板框式壓濾機脫水效率最高(含水質量分數為40%～50%)。以脫水效率和生產效率為指標，板框式壓濾機不失為一個較好的選擇。

此種方案的優點是氣化細灰過濾脫水后含水率較低，相比晾曬方式，對環境影響的惡劣程度低；但是為了便于裝卸，一般氣化濕灰采用敞篷車或翻斗車運輸，存在嚴重的污水外溢及灑落現象；與鍋爐燃料煤混合也存在混合不均勻的現象，不利于鍋爐穩定燃燒。

3.3 細灰脫水后用膏體泵泵入鍋爐摻燒

作為新型的摻燒方式，細灰脫水后用膏體泵泵入鍋爐摻燒的實際案例相對偏少。由氣化裝置灰水槽送來的灰水，經過濾機將水分質量分數降至50%～70%，濾液經管道收集至濾液澄清池，再經濾液泵送至氣化回用；濕濾餅送至中儲倉，經給料設備進入輸送泵入口，由動力包提供高壓油驅動的膏體泵，將濕濾餅加壓后經鍋爐給料器送入流化床鍋爐密相區燃燒。

此種方案對環境影響較小，但是也有比較明顯問題，包括輸送需要高壓膏體泵，能耗相對較高；細灰脫水后的含水率不能太低，否則不易輸送，而含水率高對鍋爐的燃燒不利，進而增加了綜合能耗；輸送管道易堵塞，需要連續運行。