干煤粉气化设备的可行性介绍

曲青龙

根据我国“富煤、缺气、少油”的能源结构，煤炭是我国最为重要的工业与民用能源，我国能源革命主要还应集中在煤炭的清洁、高效、可持续开发利用。为了大幅度减少煤炭造成的大气污染，洁净煤技术已经成为我国当前最为迫切的应用，煤炭气化技术是煤炭清洁化利用中最为优选的技术，而干煤粉气流床气化技术由于其特有的清洁、高效特点，代表今后煤炭气化技术的发展方向。

干煤粉气流床气化技术是指利用射流卷吸的原理，将干煤粉颗粒（通常含水量<6%）与气化剂（氧气、水蒸气）通过喷嘴高速喷入气化炉内，气化炉内特殊设计的流场强化了煤粉与气化剂的混合，有利于气化反应的充分进行。气流床气化炉的高温、高压、混合充分、煤粉颗位小等特点决定了它能够在有限的单位时间、单位体积内发挥最大潜能的生产负荷，并且保证气化反应的彻底性，因此与固定床、流化床气化炉相比，气流床气化炉具有最大的煤种适应性和更优良的技术性能，其碳转化率高、合成气中不合焦油等产物，因此是煤基燃料气化装备的首选技术，代表着当今最先进的煤气化技术的发展方向。

一、方案可行性分析

干煤粉气化设备采用当今最先进的干煤粉气流床气化技术，以煤粉与空气为原料，在微正压的情况下，在特殊设计的气流床气化反应器内合成人工煤气，高温煤气通过煤气管道送到燃烧器，高温煤气在燃烧器内与助燃风相遇即开始燃烧。最大程度地满足沥青库的导热油加热使用要求，相比较使用煤作为燃料，为用户节约50～70%的燃料成本，实现最佳的经济效益。

干煤粉气化设备不仅经济效益明显，操控性优异，同时在生产过程中实现了更加完美的环保与安全性能，满足当前日益苛刻的环保要求，可以让用户施心使用。

二、安全保障措施

1.煤粉罐及其发料装置

煤粉罐是用来储存煤粉的装置。根据不同的煤粉罐结构设计，每个煤粉罐可以储存75立方的煤粉：

煤粉罐内采用氮气或者二氧化碳保护，防止煤粉发生自燃。煤粉罐的煤粉储存系统设置了独立的安全自控系统，在沿煤粉罐高度设置了多个温度探测器，煤粉罐的顶部安装有氧分仪，当系统发现煤粉罐内储存温度偏高、煤粉罐顶部的氧气含量超标后，系统将自动向罐内冲入氮气或者二氧化碳等惰性气体，保证罐内的氧气浓度降低到安全范围内。

如果配置了制氮机系统，则制氮机也具备自动启停功能，当氮气储罐压力偏低的时候，制氮机开始工作；当氮气储罐压力过高，制氮机自动停止工作。

在沿煤粉罐高度设置有多个料位计，煤粉罐的顶部安装有布袋除尘器，布袋除尘器采用压缩空气脉冲反吹方式清灰，布袋除尘器采用袋式针刺毯布袋，保证达到清洁的除尘效果：除尘器出口安装有单向阀，当向罐内送入煤粉的时候，单向阀打开；当停止送粉的时候，单向阀关闭；煤粉罐的顶部还设置有安全阀，当罐内排气不畅导致压力升高的时候，会自动打开安全阀。

煤粉罐的底部设置有煤粉发料装置，包括破拱装置、给料阀、煤粉泵及气力输送装置等。

煤粉发料输送时，系统会自动检测煤粉罐底部是否发生起拱等原因导致无料流现象，然后自动启动空气炮装置破拱，恢复正常的料流。

煤粉通过星形给料器调节给料流量，电动星形给料器采用变频调速，实现无级调速。

煤粉通过煤粉泵及其气力输送装置向气化炉送入煤粉，该装置采用特殊设计，实现煤粉的长期、稳定输送。

2.煤粉气化系统

煤粉气化系统包括气化炉、导热油循环系统、导热油冷却器、气化风机与燃烧器的助燃风机等设备，整个系统的所有设备与管道全部安装在一个钢架内，方便用户安装与使用。

气化炉系统采用最先进的粉煤气流床气化工艺技术，具备气化速度快、效率高、使用寿命长、气化过程清洁等特点，启动时间10～15分钟即可进入气化状态。

气化炉采用导热油循环系统进行换热，以保护气化炉炉衬能够长期稳定工作。导热油系统已经集成在整个煤气化系统内，系统启动时会首先启动导热油循环系统，检测该循环系统正常后才能给气化炉点火。

3.煤气管道与煤气燃烧器

气化炉产生的高温煤气（1000～1100℃）经过煤气管道送入燃烧器进行燃烧，给沥青库的锅炉提供热量：煤气管道内壁敷有耐火材料以及隔热材料，工作时管道外壁面温度不超过80℃。

4.氮气/二氧化碳气瓶或者制氮装置

为了保护煤粉仓储的安全性，气化设备现场应当配置一些氮气或者二氧化碳气瓶，定期向煤粉罐充入惰性气体，保护煤粉储存的安全性。

也可以选购一套不同制氮能力的制氮装置，提供99%浓度的氮气。制氮装置采用变压吸附原理，以压缩空气为气源，通过二个吸附器交替吸附空气中的氧气，实现制氮功能。

三、使用的煤粉技术指标、供应渠道

干煤粉气化设备要求使用单一煤种磨制的煤粉，要求使用挥发份大于28%的烟煤或者更高挥发份的褐煤，煤炭场地优先考虑陕西神木与府谷的高热值低硫煤、内蒙鄂尔多斯东胜煤田的煤炭、内蒙东部的褐煤、云南褐煤等，价格低，品质高，具体指标如下：

1.发热量：大于4000kcal/kg（低位热值）；

2.挥发份：大于28%：

3.灰熔点：流动温度5T小于1250℃；

4.硫：推荐0.3-0.5%白勺低硫煤：

5.含水量：小于6%。

近年来，随着天然气作为清洁能源的广泛应用，天然气价格大幅上涨，我国天然气消费以年均15%的速度快速增长，国产资源已不能满足市场需求，从长远看我国将会面临较大的天然气缺口。尤其冬季生活用天然气和取暖用天然气量非常大，限时用气已经成为必然，很多加气站都没有天然气可加，因此，天然气的使用风险非常大。而我国的煤炭探明储量和远景储量还是相当丰富，从资源量分析，煤炭具有中长期保证能力，并且生产和消费的数量大，比重高，在近50年内，煤炭在能源结构中的主导地位不会改变。我国煤炭开采的过程、数量和成本基本不受国际上不确定政治、经济因素的影响。因此，煤炭不但是现在我国能源供给的主要部分，甚至是国家能源的最后退路。煤炭的科学开发、洁净高效利用是今后的战略趋势。干煤粉气化燃烧设备具有占地小，投资少，建设周期短，防火间距小，建站灵活，使用安全，操作简单，维护方便，易于管理，看站人员少，工作压力低等优点。干煤粉气流床气化技术从经济上、环保上、长远发展上都有著不可替代的优势。