瀝青拌和站燃燒裝置技術(shù)改造

韓旭

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)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(guān)技術(shù)研究人員的重點(diǎn)課題，而以粉煤氣化技術(shù)為代表的潔凈煤技術(shù)正是此類研究中最先進(jìn)的技術(shù)。就瀝青拌和站燃燒裝置技術(shù)改造中粉煤氣化爐的應(yīng)用問題進(jìn)行了探討，以期為對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：粉煤氣化；瀝青拌和站；燃燒裝置；技術(shù)改造

中圖分類號：U415.522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.123

隨著我國社會的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)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(diǎn)是缺油、少氣、多煤，由于近年來國際燃油市場上石油價(jià)格不斷攀升，因此，加快了我國“以煤代油”能源政策的實(shí)施，也加快了相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)。潔凈煤技術(shù)就是在這一背景下進(jìn)入人們視野的。潔凈煤技術(shù)在煤炭資源的氣化、液化、高效燃燒與發(fā)電技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的利用前景，是目前國際上對高新技術(shù)開發(fā)研究中非常重要的課題。而煤氣化技術(shù)則是潔凈煤技術(shù)中通過長期優(yōu)選而來的先進(jìn)技術(shù)，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(shè)備，其燃料的使用更新經(jīng)歷了4個(gè)階段：①主要是以柴油為主要燃料，每生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)一噸料需要消耗約6 m3天然氣。在此期間，為進(jìn)一步控制能源成本，相關(guān)技術(shù)單位還嘗試過燃煤粉和水煤漿氣化技術(shù)，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(jìn)行粉煤氣化技術(shù)嘗試，實(shí)際操作中每生產(chǎn)一噸料需消耗約10 kg煤粉，從經(jīng)濟(jì)效益上表現(xiàn)出了較明顯的優(yōu)勢。

瀝青拌和站燃燒裝置不同燒料對比結(jié)果如表1所示。

粉煤氣化技術(shù)在瀝青拌和站工作中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在瀝青拌和站粉煤氣化爐的應(yīng)用方面。

該技術(shù)的工作原理是以煤粉與空氣為原料，利用氣流床氣化反應(yīng)器在瀝青拌和站現(xiàn)場將煤粉轉(zhuǎn)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(nèi)，通過與助燃?xì)獾墓餐饔眠M(jìn)行燃燒，烘干加熱瀝青拌和站干燥滾筒內(nèi)的骨料，從而為瀝青拌和站的正常工作提供各項(xiàng)操控技術(shù)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(shè)備

瀝青拌和站成套設(shè)備由氣化爐系統(tǒng)、柴油點(diǎn)火系統(tǒng)、煤粉輸送系統(tǒng)、導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)、燃燒器系統(tǒng)等5部分共同組成。其粉煤氣化爐系統(tǒng)則由氣化爐本體、煙道、氣化風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、底部燒嘴風(fēng)機(jī)、撈渣機(jī)、空氣預(yù)熱器、相關(guān)儀表、管道及平臺等構(gòu)成。相關(guān)設(shè)備的用途如表2所示。

3 優(yōu)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(shí)際使用的情況來看，采用粉煤氣化技術(shù)的粉煤氣化爐雖然需要進(jìn)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(yīng)用符合其進(jìn)行燃燒裝置改造的初衷，粉煤氣化爐可實(shí)現(xiàn)99%以上的煤轉(zhuǎn)化率，充分釋放煤炭的化學(xué)能，與重油、天然氣相比，采用粉煤氣化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)燃料30%、50%的成本節(jié)約。

3.2 能源利用清潔環(huán)保

從粉煤氣化爐的工作原理看，粉煤氣化技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)清潔能源的供應(yīng)，有利于環(huán)境保護(hù)。粉煤氣化爐及其燃燒設(shè)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(zhì)，僅有少量的甲烷，其熱能達(dá)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(zhuǎn)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(guān)燃燒技術(shù)無法相比的。此外，粉煤氣化技術(shù)的發(fā)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(huán)境危害的單質(zhì)氮?dú)?，在提高煤炭利用率方面，可?shí)現(xiàn)99%的煤粉充分燃盡，而常規(guī)設(shè)備只能達(dá)到70%左右的煤粉燃盡率。在重油燃料燃燒的過程中，會產(chǎn)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(shí)際燃燒過程中產(chǎn)生的大量多環(huán)芳烴由于成分復(fù)雜、具有強(qiáng)致癌性，對環(huán)境的破壞非常嚴(yán)重。粉煤氣化爐的相關(guān)技術(shù)在提高煤炭能源的潔凈利用方面下足了功夫，通過將爐內(nèi)的反應(yīng)溫度提高到1 200～1 500 ℃，從而將煤炭的能源轉(zhuǎn)化率提升到99%以上。這樣有效控制了多環(huán)芳烴的生成，在污染物排放方面可以達(dá)到國家煤粉鍋爐有關(guān)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 實(shí)際操作簡單便捷

粉煤氣化爐的相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面充分利用了現(xiàn)代化自動(dòng)信息技術(shù)，設(shè)置了全自動(dòng)的點(diǎn)火與產(chǎn)氣工作程序，使得粉煤氣化爐的整個(gè)工作過程可以在10 min內(nèi)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(dòng)電子打火將乙炔小氣點(diǎn)燃，不僅實(shí)現(xiàn)了無油點(diǎn)火，且有效提高了打火成功率，操作也更簡單。此外，相關(guān)設(shè)備還配置了自動(dòng)關(guān)機(jī)程序，可以實(shí)現(xiàn)一鍵關(guān)機(jī)。

粉煤氣化爐的相關(guān)技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)在沒有任務(wù)預(yù)熱裝置的情況下開機(jī)啟動(dòng)，這可以使其生產(chǎn)的高溫煤氣在進(jìn)行燃燒器時(shí)不用進(jìn)行再次點(diǎn)火，通過助燃風(fēng)就可以自動(dòng)燃燒。為了滿足瀝青攪和器不同產(chǎn)量的要求，相關(guān)的粉煤氣化爐還進(jìn)行了煤氣產(chǎn)生的負(fù)荷調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，可以在30%～120%的范圍內(nèi)進(jìn)行自由調(diào)節(jié)。

3.4 工作過程安全、可靠

與其他燃燒設(shè)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(shí)啟動(dòng)關(guān)機(jī)；另一方面，由于其采用了符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)，相關(guān)的煤粉輸送管道采用的是全封閉結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生泄漏問題；相關(guān)設(shè)備還設(shè)置了自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和煤粉自燃預(yù)防措施，從根源上杜絕了煤粉自燃的安全隱患。

3.5 其他優(yōu)勢分析

在粉煤氣化爐的設(shè)計(jì)中，采用了導(dǎo)熱油冷卻技術(shù)用于爐膛壁面的冷卻，這項(xiàng)技術(shù)可以充分利用粉煤氣化爐燃燒產(chǎn)生的余熱用于瀝青系統(tǒng)供熱或其氣化系統(tǒng)的工作，在最大程度上節(jié)約燃料成本。同時(shí)，由于相關(guān)技術(shù)產(chǎn)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(jié)束語

粉煤氣化爐技術(shù)在瀝青拌和機(jī)燃燒裝置改造上的應(yīng)用，是我國以煤代油政策推動(dòng)下新興的一種有效技術(shù)，具有明顯的能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)。相信煤粉氣化爐的應(yīng)用將成為社會發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]周欽.瀝青拌和站燃燒裝置技術(shù)改造——粉煤氣化爐的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械，2016（06）.

[2]郭志民.瀝青拌和站燃燒器的使用及技術(shù)改造[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2012（11）.

〔編輯：張思楠〕