气化细渣的资源化利用_唐复兴.pdf

氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月作者简介：唐复兴（），男，高级工程师，主要从事氯碱化工、煤化工工作；专题综述气化细渣的资源化利用唐复兴，李 刚，汤胜勇，高志平（新疆天业汇合新材料有限公司，新疆石河子）摘 要：针对气化细渣的资源化利用展开讨论，重点对细渣用于循环流化床（）锅炉工程化过程中涉及的压榨机、输送系统、锅炉的选型要点做了较为详细的说明，供同行借鉴。关键词：气化；细渣；压榨机；锅炉 中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：在气流床气化工艺中，气化单元会产出粗渣和细渣。根据炉型、煤种、原料级配、氧煤比等操作控制参数的不同，不同生产厂家的粗渣和细渣比例不同，渣中残碳含量也不同。近年来，随着国家环保政策的日益严格，煤价的不断攀升，各生产单位对于提高碳的资源化利用效率、降低生产成本、碳基固废协同治理消减等日益关注，并投入大量的人力和物力进行实践。在节能环保的大背景下，深入挖潜做好节能工作，利国利民。细渣的资源化利用具有以下优点：（）可以确保主化工产品的利润空间更宽，企业生存能力更强；（）可以减少一次煤炭化石燃料的消耗，降低排放，有利于改善环境；（）可以减少固废的排放量，将细渣的碳资源化利用后，剩余的渣能作为原料用于水泥、陶粒、制砖、填料、吸附剂的生产，变废为宝。笔者结合调研、试验及实践结果进行总结，可为同行提供参考。细渣的特点气化细渣的比表面积比较大，一般都在 以上，最高可达 ，孔容积均达到了.左右。气化细渣孔隙发达，内表面吸附的水比较多，在自然状态下，不易被脱除。从现有的细渣真空脱水系统可以看出，在真空带式过滤机运行正常的情况下，在滤布长度上，流淌水也只有 就被脱除，说明细渣的透水性不差，在真空带滤机上外水并没有流淌很长。目前国内生产厂家大多采用真空带式过滤机脱水系统，脱水后细渣含水质量分数的最优水平为不低于，大多数脱水后细渣含水质量分为 ；离心机脱水后细渣含水质量分数在 ；陶瓷过滤机（贵州开阳）在脱水后细渣含水质量分数在 。细渣水分质量分数较高会给运输和使用造成很大的困难。对细渣进行激光粒度分析及工业分析，结果见表 和表。由表、表 可以看出：细渣粒度分布基本接近；除去水分后细渣中的固定碳含量较高，可再次回收利用。表 细渣粒度分布表目数质量分数 表 典型工业分析数据项目数值空气干燥基水分质量分数（）空气干燥基灰分质量分数（）空气干燥基挥发分质量分数（）空气干燥基固定碳质量分数（）全水分质量分数（）收到基灰分质量分数（）收到基挥发分质量分数（）收到基固定碳质量分数（）氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月 细渣的应用细渣作为燃料，一般有以下 种处理方式：（）细渣经自然晾晒、脱除外水后送入煤粉锅炉。该处理方式的缺点为晾晒时间长，夏季需要 个月才能使水分含量降低至满足煤粉锅炉的需要。单独晾晒带来扬尘，堆渣场场地及其他环保投入加大。（）细渣经压滤脱水后直接送入循环流化床（）锅炉燃烧。该处理方式的缺点为：细渣燃尽温度高、燃烧效率低；大量水带入后，烟道露点温度升高；细渣粒度过细，易在烟道积灰，烟道阻力增大，停炉清灰工作量大。（）采用机械脱水，同时针对性地设计 锅炉燃烧，确保细渣燃尽和旋风分离效果，同时考虑粗渣作为床料补充。该处理方式既可以解决环保问题和渣的消减，提高残碳的利用率，变废物为燃料，烧尽的粉煤灰可以做水泥、陶粒等原料，延伸循环经济产业链，又可以为用户增加蒸汽产出，提高效益。（）采用重力浮选，然后机械脱水干燥后得到精碳，作为产品使用。该处理方式的缺点为流程长、成本较高，精碳的用途还需要进一步开发，不能简单地用燃煤补充，附加值较低，提取精碳后的浮选渣中碳含量仍然偏高。（）细渣的毛细管丰富，可以作为缺水地区土壤或沙地涵养水源的载体，降低水的蒸发量，确保植物用水，提高成活率。细渣中具有含氨化合物，可以为植物提供一定的氮源，同时细渣基本呈中性，质地疏松，可以作为沙地或盐碱地的改良剂。但如果将细渣用于粮食作物，则还需要研究其中的重金属含量。笔者主要针对第 种细渣处理方式展开讨论，分析了德士古、四喷嘴对置式、西门子 种煤气化炉细渣的钙、镁、铝、铁等氧化物组分含量及烧失量，结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准，对煤气化细渣用于水泥、混凝土等建材及道路路基掺混料等的可行性进行了分析，提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议。细渣的脱水、干燥和焚烧资源化利用.项目的政策支持气化细渣的脱水、干燥和焚烧资源化利用是一个环保项目，符合发改环资规 号文、发改办环资 号文要求，符合国家高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（年版）中的重点技术与实施要点要求，解决煤气化灰、渣资源化综合利用问题。固废资源化利用消耗的细渣不计入动力煤，二氧化碳排放不纳入碳交易，细渣的资源化利用属于节省燃煤措施，相当于节省了动力煤，降低了二氧化碳、二氧化硫排放。单纯焚烧细渣锅炉副产蒸汽余热余压利用，符合国家产业政策，所产蒸汽发电为绿电。.工艺路线来自气化渣水工段的黑水（含固质量分数约）通过过滤机给料泵输送至黑水缓冲槽，再由压滤机给料泵送入压滤机进料系统。经过压滤、隔 膜 压 榨 后 的 滤 饼 再 进 行 热 风（，.）干燥，干燥后含水质量分数约为 的滤饼卸料至压滤机下方皮带，输送至干渣仓上部。经过滤饼破碎机破碎后进入渣仓，脱水干燥后的细渣经打散后由皮带送至 锅炉，滤液则回流至滤液罐由泵送回气化工段进行再利用。含水质量分数为 的气化细渣通过上料系统进入锅炉的料仓，细渣从料仓经螺旋给料机进入 锅 炉，与 经 空 气 预 热 器 预 热 后 的 空 气（）反应产生热量。从炉膛顶部排出的热烟气与未燃尽残碳的气固混合物经旋风分离器分离后，未燃尽残碳经返料器返回炉内继续燃烧，热烟气经过余热锅炉和空气预热器回收余热，同时进行脱硝，余热锅炉产生高压过热蒸汽。降温后的烟气经除尘、脱硫后，达到超低排放标准，经过烟囱排出。为防止堵料和蓬料，料仓安装旋转清堵装置。此外，由于细渣冬季结露结冰，上料皮带采用封闭栈桥，且上料皮带、料仓和螺旋给料机均设置蒸汽伴热。为保证细渣锅炉加热均匀、床压稳定，锅炉内加有气化粗渣作为床料。床料通过斗式提升机送至床料仓，经床料给料机从焚烧炉左右侧墙对称进入锅炉内。除灰渣系统采用干式灰、渣分除方案，除灰采用低压连续气力输送系统，除渣采用固体除渣系统。飞灰采用低压连续气力输送系统，烟气中飞（下转第 页）氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月（）尿素控制室通过压力流量调节阀组 调节空气用量，保证尿素系统 含量。（）在尿素系统空气流量调节稳定后，现场联系尿素包装系统打开空气压缩机至尿素包装系统截止阀，开启尿素包装系统运行。结语克服了空压机的频繁跳车对高压系统及脱氢系统的影响，一方面延长了催化剂的使用寿命，避免了高压系统的缺氧腐蚀；另一方面将空气压缩机改为后备系统节约了大量的电耗，也节省了专用润滑油、备件等的费用。参考文献 孙清涛，孙岩，李勇，等 压缩机低压缸改造总结 中氮肥，（）：姜磊，李刚 尿素装置防腐脱氢空气改造与应用 氮肥与合成气，（）：张东旭，吴涛，杨建霞 尿素系统提产优化总结 氮肥与合成气，（）：，许海，张东旭 压缩机三段冷却器的思考 氮肥与合成气，（）：（收稿日期）（上接第 页）灰被除尘器拦截后，由仓泵送入灰仓暂存，达到一定量后由罐车外运。细渣锅炉的环保设施严格按照超低排放指标执行。粉煤灰送砖厂制砖或送水泥厂。脱硫后细渣中硫含量很低，脱硫所产生的副产品量很少。.设备选型要点 细渣脱水干燥设备每个生产单位产生的气化细渣情况可能都有所不同，细渣的脱水干燥设备需要利用微型机进行现场试验，确定细渣参数，以进一步确定设备规格。以压榨机选型为例，假设压滤后压实滤饼的干密度为.；全自动压滤机过滤面积为，滤饼厚度按照 （可满足水分质量分数要求）计算，单次产出滤饼干基质量为.。经试验验证，全自动压滤机的生产过程用时见表。由表 可以看出，每次排料时间合计为，则单台设备的处理能力为.。表 全自动压滤机的生产过程用时名称时间 备注入料过滤 隔膜压榨.高压风干正吹风、反吹风、贯通吹风辅助时间压紧、松开等 根据用户的干基细渣量及备用设备数量，可以最终确定设备数量。烘干用蒸汽量计算过程成熟，其他如设备机械部分、电气自动化控制部分、检维修及备品备件部分的要求，各生产企业要求各有不同，此处不再赘述。细渣锅炉细渣锅炉及其蒸汽的利用，不同项目阶段和不同生产企业对物料和蒸汽平衡方案的不同，具体方案都会有所区别。新疆天业汇合新材料有限公司和中科院工程热物理研究所在细渣焚烧方面有其自主知识产权的 残碳焚烧技术及相配套的装备。细渣在工业化试验装置上经过了试烧，各项指标均满足。细渣锅炉的设计要点在于细渣的稳燃、燃尽温度的控制、停留时间的控制、旋风切割粒径的控制、床料的补充等，其余参照相似锅炉设计优化。结语随着煤价的上涨、环保压力的加大，气化细渣资源化利用可以实现将细渣由固废转化为燃料，进一步转化为原料的产业链延伸，有效提高资源化利用效率并降低生产成本。参考文献 杨帅，石立军 煤气化细渣组分分析及其综合利用探讨 煤化工，（）：，周辉，李灵，娄伦武 水煤浆气化细渣处理分析 化工设计通讯，（）：杜杰，戴高峰，李帅帅，等 气化细渣基础燃烧特性试验研究 洁净煤技术，（）：陈倩倩，何晓方，孙东柏，等 气化炉堵渣问题及解决 氮肥与合成气，（）：（收稿日期）