煤化工氣化爐工藝技術在煤化工企業摻燒中的應用

趙 品

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

對煤炭能源進行清潔使用的主要措施即為制氣，當前該措施已經受到了煤炭行業的充分重視，但是對于其中產生的廢棄物，如果直接進行填埋或是排放，不僅需要大幅占用土地，還能夠導致環境受到嚴重影響。而若將其直接投入到熱動力站燃燒爐中實施燃燒處理，將可能導致設備使用安全以及使用效果受到影響。為了科學合理地處理廢棄物，可以選擇應用煤化工氣化爐工藝技術，以針對廢氣污染物進行合理的摻燒，以起到保護環境和節約能源的作用。可見針對煤化工氣化爐工藝技術在煤化工企業摻燒中的應用策略進行分析具有重要意義。

1 摻燒技術

1.1 概念

摻燒技術也就是煤炭在燃燒爐內進行燃燒時，將若干其他性質的物質按照合理的比例進行摻配之后，投入到燃燒爐之中與煤炭共同進行燃燒。該項技術的基本原理在于針對不同物質不同成分進行科學合理的摻配混合，以提升燃燒爐中的燃燒效率，并減少煤炭使用量，同時可以起到保護環境和節約成本的 作用。

1.2 作用

1.2.1 優化煤炭資源的應用

煤炭燃燒時，在其中插入一定量的其他物質，可以促使燃燒爐中的燃燒條件得到優化，同時還可節約煤炭資源，使其利用率得到提升，也就可以節約相關的人力資源成本、運輸成本等。

1.2.2 擴大燃料范圍

在煤炭進行燃燒時，合理摻入其他可燃燒物質，可以使燃燒爐燃燒過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于煤種提出的要求，使企業的燃料選擇主動權得到提升。

1.2.3 提升燃燒爐燃燒效率

對燃料結構進行合理調整，使摻燒的煤炭能夠逐漸適應爐型，也就有利于對飛灰的含碳量進行控制，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的經濟效益。

1.2.4 提升燃燒爐安全性

在燃燒爐進行運行的過程中，極易出現爐膛結渣情況，這一情況能夠導致燃燒爐機組整體的經濟性及安全性均受到嚴重威脅，而對摻燒模式進行應用，其中將可能出現更為復雜的結渣情況，但是若能夠對不同物質與煤炭進行合理摻燒，同時對配比進行有效調整，則可對結渣現象起到較好的緩解作用，也就能夠提升燃燒爐機組在生產過程中的經濟性和安全性[1]。

1.2.5 改善環境

在對煤炭進行燃燒的過程中，極易導致大量污染物產生，并使環境污染情況不斷加劇，甚至能夠導致人體健康以及人類生存環境受到損害，而在煤炭之中加入不同的物質實施摻燒，同時注意合理調整其中的配比，則有利于對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致的環境污染程度。

2 摻燒氣固廢棄物的技術難點

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生焦油，其中包含數種不穩定因素，可能導致輸送管道以及輸送泵中發生堵塞情況，且分離器中的沉降物料難以排出，也就能夠導致設備正常運行受到影響。含塵焦油自身具有黏稠度高、含水量高、易結團等特點，不能直接應用于摻燒工作當中，且焦油的提煉和運輸工作的難度均較大，并且，因為含塵焦油對于溫度變化的敏感度較高，僅能夠在70℃±5℃的狀態下處于性質穩定的狀態，在此狀態下，含塵焦油具有較好的流動性，而若環境溫度在60℃以下，含塵焦油則發生凝結，若環境溫度在80℃以上，焦油的流動性則會大幅提高，但同時也更容易出現碳化情況。在焦油發生碳化之后，能夠呈現出圓球狀，且具有彈性，易在管道壁上粘連，還能夠導致氣體正常流動受到影響，若不及時清除，在溫度持續上升的過程中，碳化速度更快，管道堵塞情況的發生率更高。所以，在開展含塵焦油處理工作的過程中，順利開展輸送工作并對其流動性進行有效控制屬于難點問題[2]。

2.2 環境污染嚴重

煤炭進行燃燒之后產生的顆粒體積較小，同時細度較小，但是密度較高，保水性良好，如果其中的含水量已經超過一定范圍，煤炭顆粒之中便會出現流動性，進而呈現出沉積析水現象，并極易導致堵塞情況出現。在針對煤化工企業開展調查研究之后，研究結果顯示，如果設備中出現堵塞現象，必須立即停止生產并開展疏通工作，由此，煤化工企業的生產效率以及經濟效益，均能夠在一定程度上受到影響。并且，開展清理疏通工作通常需要較長的時間，對于清理出的廢棄物，若隨地排放，將導致企業生產環境受到嚴重影響，若選擇填埋的方式進行處理，則需要應用一定程度的人力資源成本和運輸成本，同時占據一定的土地面積。

2.3 含水量較大

因為含塵焦油具有含水量多的特點，所以不易乳化，甚至可能呈現出油包水現象，一般來說，煤化工企業開展生產工作時，需要將焦油的含水量控制在4%甚至更少，但是部分設備難以滿足該項要求，所以只能通過焦炭過濾器開展處理工作。并且，因為含塵焦油在高溫下具有流動性較強的特點，所以其中的水分處理工作和相關的輸送工作難度較大。另外，細灰濾渣中的含水量如果上升至一定程度，其中的細小濾渣呈現出塊狀特點，若將其直接應用于摻燒工作之中，將導致正常的燃燒爐燃燒受到嚴重不良影響。

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，必須對其中的配煤比例進行合理控制，若比例與相關要求不符，將有可能導致爐膛結焦等不良情況出現，甚至可能導致燃燒過程熄火。所以，應該首先確定燃燒過程中，與不同物質進行配合的煤炭種類，再對其中的配合比例進行明確，若煤炭在其中的占比過小，即有可能導致熄火現象出現。并且，在應用細渣進行摻燒時，應該對細渣以及煤炭所具有的特點進行充分應用，并以實際情況為基礎，合理調整其中的比例。另外，因為細灰濾渣具有發熱量不高的特點，將其應用于摻燒工作中，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渣占比較大的情況，必須對燃燒過程進行密切關注，以避免出現熄火情況。

2.5 煤氣水膨脹氣腐蝕

廢氣中存在的硫物質能夠導致燃燒爐膛以及管道中出現腐蝕現象，原因在于，含有硫物質的膨脹氣在進入到燃燒爐中之后，需要由回收裝置回收硫物質，但是煤氣水產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，回收工作難度較大，且易導致燃燒爐的燃燒效率受到影響。

2.6 對其他設備的影響

在開展摻燒實驗工作的過程中發現，摻燒工作中存在諸多問題，主要問題是：①根據物質守恒定律，針對燃燒爐適量添加循環物料，將導致煙氣中含有更多的物料，也就能夠導致燃燒爐受熱面出現更加嚴重的磨損情況；②隨著摻燒比例的持續調整，如果燃料的發熱量不夠穩定，易導致燃燒爐的正常燃燒效率受到影響；③燃燒細灰濾渣易導致大量煙塵產生，并且煙塵中具有顆粒較細、密度較高的特點，對于環境能夠造成一定程度的影響，同時也不利于除塵器運行；④細灰濾渣中的灰分含量較大，燃燒效果不良。

3 摻燒過程中煤化工氣化爐工藝技術的應用策略

3.1 細灰濾渣的摻燒

3.1.1 脫水和破碎處理

為了使過濾器脫水率得到提升，需要對濾渣含水量進行控制，要求其中的含水量在15%以下，再通過烘干系統開展干燥處理工作，將其中的含水量降低至5%，此時濾渣基本呈現為固體狀態，可以針對其開展破碎處理，在與破碎要求相符合之后，可以將其投入到循環流化床燃燒爐膛之中進入燃燒階段。

3.1.2 應用倉壁振動器

在構建細灰濾渣管道輸出系統時，需要對系統中各項材料和設備進行合理選擇，主要需要考慮的因素包括各方面的適應力、費用、故障發生率以及運行成本等多個方面，特別是需要對倉壁振動器進行合理選擇。在輸送系統的分離器下部安裝一倉壁振動器，可以有效避免細灰濾渣在料倉之中發生嚴重的摩擦情況，也就可以避免系統內部出現堵塞情況，由此，細灰濾渣可以隨系統運行合理移動位置，也就能夠順利從倉口排出，使相關處理工作的效率得到提升。

3.1.3 高位給料

將細灰濾渣投入到燃燒爐時，應采用高位給料的方式，在濾渣持續下降至燃燒爐內的過程中，應該針對濾渣實施進一步的干燥處理，使其中的水分完全蒸發，以提升細灰濾渣的燃燒效率。并且，在燃燒爐內的底部，應使用煤矸石作為燃燒底料，以保障細灰濾渣能夠基本實現完全燃燒。

3.2 廢氣的摻燒

①針對廢氣開展分析工作，充分了解其中的總量和充分，可以進行摻燒的廢氣總量相對較少；②從循環流化床燃燒爐的角度來看，若需要在其中適量加入石灰石，以實施脫硫處理工作，則出口處能夠顯著呈現出二氧化硫含量降低的情況；③因為循環流化床燃燒爐中應用低溫燃燒模式，所以燃燒過程中無含硫物質產生，也就不會導致受熱面受到腐蝕。

所以一般來說，通過應用氣化裝置，即能夠針對廢氣開展有效的燃燒處理。首先通過應用氣槍將需要進行摻燒處理的廢氣注入到燃燒爐，廢氣之中的含硫物質能夠得到充分燃燒，但與此同時，在煤氣水分離過程中產生的膨脹氣不能充分燃燒，且將會有一部分直接排入到空氣中，并發出惡臭味道。

在燃燒爐處理廢氣的過程中，需要直接通過管道將廢氣輸入到燃燒爐，且在此過程中，應該注意對管道壓力進行合理控制，避免發生爆炸事故，所以，也可以選擇應用氣體燃燒器對廢氣進行輸送，并根據廢氣自身的特點，合理調整燃燒爐高度。另外，應注意針對廢氣入口位置以及細渣料的給料口位置，進行良好的封閉處理和阻燃處理，以避免出現不良事件。

3.3 含塵焦油的摻燒

①提取含塵焦油樣品之后，應針對其開展系統的分析工作，掌握其中的成分和含量，以合理選擇開展摻燒工作的設備，同時制定最為適宜的分離工藝定；②根據當前的技術和工藝進行科學合理的創新，以促使含塵焦油分離工作的質量和效率得到提升，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，工藝助劑可以對焦油的黏度以及流動性進行有效控制，也就可以提升分離工作的效果，由此，設備管道不易出現焦油沉積現象，焦油輸送的質量和效率均可得到提升，且設備管道清洗頻率可適當降低，也就可以起到降低工作強度、節約工作成本的作用； ④需要借助泵開展含塵焦油的過濾工作，以避免后續出現管道堵塞等不良情況；⑤采用開放式操作的模式開展含塵焦油的脫水工作，整體操作環境較為惡劣，為了提升含塵焦油的質量，需要合理設置收集坑或是緩沖池。

4 煤質變化對于燃燒爐運行的影響

采用摻燒模式之后，燃燒爐中所應用的煤質將發生一定的變化，這對于燃燒爐的正常運行將產生諸多影響，原因在于，在通常情況下，燃燒爐中最好能夠采用設計煤種作為燃料，或是應用與設計煤種相似度較高的煤種，以保障燃燒過程中各項參數均能夠持續處于正常的范圍內。但是從近幾年的情況來看，一方面，煤炭天然氣資源較為緊張，各企業均已逐漸呈現出燃燒原料多元化的特點，另一方面，單一燃燒煤炭極易導致環境受到嚴重影響，同時各方面成本相對較高。

從整體上來看，煤化工企業應用摻燒模式屬于大勢所趨，但是在實際應用摻燒模式的過程中，雖然經過科學合理的配比，但仍有可能導致多種不良情況出現：①出力受限。煤質的變化易導致燃燒機組中部分設備處于不能滿負荷運行的狀態，例如煤灰分發生改變，能夠導致其中積灰性和結渣性增加，并增加爐膛受熱面積，使其中結渣現象更加嚴重，也就限制了燃燒爐的正常出力。②設備可靠性降低。在對摻燒模式進行應用的過程中，如果煤質下降，燃燒性能將會下降，進而導致燃燒爐中出現燃燒不穩的情況，由此，燃燒過程中可能逐漸熄火，而如果摻燒燃料之中的灰分含量較高，爐膛內火焰中心將向上移動，并導致內部出現過熱情況，甚至可能發生超溫爆管現象。

5 結束語

在煤化工企業生產過程中，燃煤能夠產生大量廢氣、污染物以及固體顆粒，導致環境以及大氣逐漸受到污染，所以針對不同類型的廢棄物，應該采用煤化工氣化爐工藝技術進行合理處理，以能夠有效克服摻燒氣固廢棄物過程中的各項技術難點，提升各類廢棄物的摻燒效果，以能夠起到提升煤化工企業經濟效益和環境效益的作用。