1、工業(yè)鍋爐改造煤炭清潔利用方案煤碳?xì)饣c氣化新技術(shù)簡(jiǎn)介潔凈燃?xì)飧攀?節(jié)能減排是當(dāng)前全世界都非常關(guān)注的議題，溫家寶總理在哥本哈根向國(guó)際社會(huì)承諾到2120年中國(guó)要減排40%45%，要完成這一宏大目標(biāo)任重道遠(yuǎn)。中國(guó)的能源以煤炭為主的局面在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)難以改變。因此研究和推廣煤的潔凈利用新技術(shù)意義十分重大。煤通過(guò)氣化再燃燒，不但能提高煤的利用效率，更重要的是從源頭解決了環(huán)境問(wèn)題。然而人們一提起燃?xì)猓厝粫?huì)聯(lián)想到造價(jià)昂貴的煤化工用的噴流床氣化爐制氣設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用高得驚人的城市人工煤氣的流化床氣化爐制氣設(shè)備。這些制氣設(shè)備都不適用于一般的工業(yè)企業(yè)用氣。還有就是歷史悠久的單段爐、兩段爐制氣設(shè)備。這種制氣方式非但

2、不環(huán)保還對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。制氣過(guò)程中大量的污水和產(chǎn)生的酚、苯、萘等在很遠(yuǎn)的地方都能聞到刺鼻的味道。因此也被環(huán)保部門禁止或限制。我們經(jīng)多年研究和實(shí)踐，終于研制成功一種新型的潔凈燃?xì)庵茪庠O(shè)備。這種設(shè)備在制氣過(guò)程中不產(chǎn)生污水，酚、苯、萘等都在爐內(nèi)處理轉(zhuǎn)化。這種設(shè)備還有占地少，安裝簡(jiǎn)單，操作方便，維護(hù)容易等特點(diǎn)。該設(shè)備經(jīng)省級(jí)法定部門檢測(cè)節(jié)能和環(huán)保均已達(dá)標(biāo)，符合國(guó)家有關(guān)空氣污染治理設(shè)備目錄的要求。并己獲準(zhǔn)國(guó)家發(fā)明專利。一. 煤的氣化過(guò)程：煤的氣化是將煤炭在高溫下通過(guò)與氣化劑（空氣/氧氣和蒸汽或CO2，H2）發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成煤氣的過(guò)程。通過(guò)煤炭氣化，將煤中的炭和氫轉(zhuǎn)化成CO，H2，CO2和CH4等

3、有效氣體，即煤氣再用做燃料，化工合成和發(fā)電等。不僅可以提高煤炭整體的轉(zhuǎn)化效率，而且可大幅度減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)還可將煤轉(zhuǎn)化加工成高附加值的產(chǎn)品。在實(shí)際氣化過(guò)程中，同時(shí)還伴隨著煤的部分燃燒過(guò)程。因此，在氣化產(chǎn)物中也常會(huì)含有CO2和水蒸氣等非可燃?xì)怏w。煤的氣化過(guò)程通常包括下列10種基本化學(xué)反應(yīng)：C+O2CO2+94.1kcal/mol 2C+O22CO+26.4kcal/mol C+CO22CO-41.0kcal/mol C+H2OCO+H2-42.0kcal/mol C+2H2OCO+2H2-42.8kcal/mol CO+H2OCO2+H2+0.8kcal/mol C+2H2CH4+17.9

4、kcal/mol CO+3H2CH4+H2O+59.8kcal/mol 2CO+2H2CH4+CO2+59.1kcal/mol CO2+4H2CH4+2H2O+60.6kcal/mol上述式和式是燃燒放熱反應(yīng)，式是CO2還原反應(yīng)，式是水煤氣反應(yīng)，也是較大的吸熱反應(yīng)。式是伴隨式而產(chǎn)生的副反應(yīng)。式是變換反應(yīng)，式是甲烷生成反應(yīng)，其中式是主反應(yīng)，式是催化合成甲烷的主要反應(yīng)。二 煤的氣化分類；目前煤的氣化方法已達(dá)60多種，其分類方法也是多種多樣的，常用的一些煤的氣化分類方法分述如下：1. 按入爐煤粒度劃分的有：粉煤（100200目）氣化，小粒度煤（010mm氣化），塊煤（6100mm）氣化。2.按煤在爐

5、內(nèi)狀況劃分的有：固定床（或移動(dòng)床）氣化，流化床（沸騰床）氣化，氣流床氣化，熔渣（熔鹽）床氣化。3. 按氣化介質(zhì)劃分的有：空氣-水蒸氣，富氧空氣-水蒸氣，蒸氣和氧氣等。4. 按煤氣用途劃分的有：燃料煤氣，城市煤氣，高熱值煤氣（代用天然氣），還原氣。5. 按煤氣熱值劃分的有：低熱值煤氣10001500kcal/m3（標(biāo)準(zhǔn)下同），中熱值煤氣（28004000kcal/m3），高熱值煤氣（4000kcal/m3）以上。6. 按排灰方式劃分，有：固態(tài)排渣，液態(tài)排渣，灰團(tuán)聚排渣氣化。7.按操作方式劃分，有：常壓氣化，加壓氣化。目前較常用的分類方法是按煤在氣化爐內(nèi)狀況劃分，再配以排灰方式即可概括出各種氣化方

6、法。8. 以煤和氣化介質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行分類，可分為：并流氣化，逆流氣化。9. 以氣化反應(yīng)的類型為主進(jìn)行分類，分為熱力學(xué)過(guò)程和催化過(guò)程等氣化。10. 以氣化的階段性為主進(jìn)行分類，可分為單段氣化，雙段或多段氣化等。11. 以氣化的操作方法為主進(jìn)行分類，有連續(xù)式，間歇式和循環(huán)式氣化等。三以往常用的煤的固定床氣化及其特點(diǎn)； 煤的固定床汽化是指在水煤氣爐，發(fā)生爐煤氣爐，兩段氣化爐和加壓氣化爐中對(duì)煤進(jìn)行氣化的方法。在這些煤氣爐內(nèi)煤塊由上而下運(yùn)動(dòng)，而氣化劑則由下而上，煤在爐內(nèi)僅停留1h左右，排出爐外的煤氣和爐渣經(jīng)過(guò)熱交換，可使其溫度較其它方法低。他的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)； 工藝簡(jiǎn)單，操作方便：投資少，建設(shè)

7、快：熱效率高，炭轉(zhuǎn)化率高：耗氧量低。 缺點(diǎn)； 對(duì)煤種有一定要求，煤的粘結(jié)性不能太強(qiáng)，要求使用塊煤：復(fù)產(chǎn)焦油，酚水難于處理。造成污染。單爐產(chǎn)氣量較低。四. 以往常用的煤的流化床氣化和氣流床氣化及其特點(diǎn)；流化床又稱沸騰床，運(yùn)行過(guò)程中氣化劑以一定的速度由下而上通過(guò)煤粒床層，使煤料浮動(dòng)并互相分離。典型的流化床氣化爐如溫克勒Winkler爐，前蘇聯(lián)的蓋依阿帕4，朝鮮的恩德爐等。氣流床氣化可比流化床更快、氣化量更大。新型環(huán)保節(jié)能型煤碳?xì)饣癄t及其特點(diǎn)； 它在技術(shù)上具有如下三個(gè)特點(diǎn)：a.以往的氣化技術(shù)，爐內(nèi)氧化層，干餾層無(wú)法人為地控制。排渣速度以及何時(shí)排渣都是無(wú)法做到精確控制的，所以對(duì)煤種的適應(yīng)性也受到限制。

8、本發(fā)明通過(guò)對(duì)爐內(nèi)氧化層，干餾層，灰渣層進(jìn)行精準(zhǔn)的溫度控制和物位控制，在通過(guò)變頻調(diào)速的方式對(duì)加煤量，進(jìn)熱空氣量，進(jìn)蒸汽量，出渣量進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測(cè)計(jì)量和有效控制，從而使煤種的適應(yīng)性大為放寬。能夠適應(yīng)幾乎是任何的煤種。而且由于有了精準(zhǔn)的檢測(cè)和控制手段，除煤種適應(yīng)性廣外，(能氣化煙煤、無(wú)煙煤、石煤、焦炭等。)更是效率得以提高，氣化能力增強(qiáng)。b.以往的氣化技術(shù)，要么用氧氣作氣化劑，要么用常溫空氣作氣化劑。用氧氣作氣化劑雖然效率高但成本也高，用戶一般很難接受。本發(fā)明采用氣化時(shí)產(chǎn)生的高溫燃?xì)饫鋮s余熱，（因?yàn)檫@種余熱有500以上）利用技術(shù)手段收集這類余熱來(lái)加熱常溫空氣，讓作為氣化劑的空氣升溫到350以上，這樣做

9、既節(jié)約了能源，又使氣化速度加快，氣化效率提高。采用這種方式的氣化速率明顯高于以往技術(shù)的固定床爐，效率介于固定床與流化床之間。造價(jià)大大低于流化床爐。c.由于加快了氣化進(jìn)程和讓氣化后的煤氣穿過(guò)氧化層后再被吸出爐外，這樣可以將荒煤氣中的有害物質(zhì)萘、酚、焦油類有機(jī)會(huì)讓其通過(guò)氧化層時(shí)再裂解，而不是直接排出爐外。因?yàn)榕懦鰻t外就會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的污染。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)有害物質(zhì)的零排放，零污染。1. 工藝流程：塊 煤氣 化全 自 動(dòng)可控排渣余 熱煤氣冷 卻凈 化氣水分 離氣量控制及 穩(wěn) 壓入鍋爐燃燒器或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組2.構(gòu)造和原理： 新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐是一種最新的、具有專利的爐型。該爐型集成了上述爐型的優(yōu)點(diǎn)，克服（

10、避開）了上述爐型的缺陷；該爐對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)爐內(nèi)氣化生產(chǎn)的煤氣中焦油含量低，氣化效率高，灰渣含碳量少，操作安全和清潔衛(wèi)生。除煤渣和灰之外，無(wú)其他任何排放。本爐采用固定床反火型煤氣發(fā)生的工藝流程，運(yùn)行時(shí)爐內(nèi)所需要的空氣（氣化劑）是從設(shè)置在爐頂上部的可控爐口進(jìn)入爐內(nèi)，與爐內(nèi)上層煤料發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)生成高溫二氧化碳CO2，再被吸入到下面的還原層中被還原成一氧化碳CO等可燃?xì)怏w，從爐底部抽吸出爐外的反火氣化生產(chǎn)煤氣的工藝流程，在以上爐內(nèi)反火氣化過(guò)程中由于空氣（氣化劑）是從爐頂上部的爐口進(jìn)入爐內(nèi)與煤料發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，故使煤料中焦油受到氧化層產(chǎn)生1000左右的高溫裂解，所以出爐煤氣中的焦油含量較低

11、，不但有利于煤氣凈化處理，而且又能提高和增加煤氣中的發(fā)熱量。該爐特點(diǎn)是在原固定床反火型煤氣發(fā)生爐的底部增設(shè)正火氣化煤氣的生產(chǎn)工藝，爐內(nèi)所生產(chǎn)的煤氣從設(shè)置在爐中部煤氣集氣圈的外圍，同時(shí)抽吸爐內(nèi)上層反火氣化煤氣和爐內(nèi)下層正火氣化煤氣，該爐運(yùn)行時(shí)使?fàn)t內(nèi)形成上、下兩層共同氣化的優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)煤氣，在氣化運(yùn)行時(shí)使?fàn)t內(nèi)形成上、下熱，中間冷的煤氣生產(chǎn)工藝流程，用這種方法生產(chǎn)煤氣的工藝是將進(jìn)爐煤料首先經(jīng)爐內(nèi)上層反火氣化時(shí)在氧化層產(chǎn)生1000左右的高溫將煤料中的焦油先行裂解，同時(shí)對(duì)經(jīng)爐內(nèi)反火氣化后且含碳量高達(dá)20%的煤渣，再經(jīng)爐底部正火氣化工藝進(jìn)行氧化和還原生成一氧化碳CO等可燃?xì)怏w，與從爐上部反火氣化生產(chǎn)的煤氣共同

12、被抽吸出爐外的雙層氣化煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)煤氣的工藝流程。這種新工藝流程可使能源的有效利用效率大為提高。3. 在工藝上有以下特點(diǎn)：爐內(nèi)煤料經(jīng)上部反火氣化后，將使含碳量高的煤渣再次經(jīng)爐底部正火氣化工藝進(jìn)行氧化和還原生成一氧化碳，將能有效地克服單一反火氣化煤氣工藝中存在煤渣含碳量高的缺陷，對(duì)充分利用和節(jié)約能源減少環(huán)境污染具有顯著效果。經(jīng)用新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的可燃?xì)怏w中的焦油含量較低，有利于凈化處理，經(jīng)凈化處理后的煤氣中焦油含量可控制在10mg/m3以內(nèi)為清潔氣體能源，可供燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力氣源發(fā)電，并能替代各種燃油工業(yè)所需燒用的油料，來(lái)減少我國(guó)對(duì)石油資源的消耗。將是我國(guó)現(xiàn)階段以煤代油的重要技術(shù)

13、措施。 新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐采用反火氣化原理，自上而下地進(jìn)行連續(xù)氣化反應(yīng)。氣化劑（高溫空氣和高溫蒸氣）在泵的作用下，由爐進(jìn)入爐內(nèi)，經(jīng)干燥、干餾層進(jìn)入氧化層，在劇烈的氧化反應(yīng)下，生成大量的高溫二氧化碳（CO2），進(jìn)入還原層被還原為一氧化碳（CO），水蒸氣被分解出氫（H2）等可燃?xì)怏w，當(dāng)進(jìn)入下面灰渣層時(shí)，受灰渣層氧化物催化劑的影響，又促進(jìn)一部分一氧化碳和氫氣被聚合生成部分甲烷（CH4），煤氣被送入凈化塔，進(jìn)行凈化、干燥、穩(wěn)壓等，使煤氣冷卻和凈化，實(shí)現(xiàn)了低碳模式。 獨(dú)特的氣化及凈化原理，決定其工藝流程短，主體設(shè)備少的特性。現(xiàn)將兩種爐型的煤氣發(fā)生爐工藝流程相比較： 新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐的工藝流

14、程： 煤新型反火型煤氣發(fā)生爐熱管換熱器1、熱管換熱器2帶納米濾網(wǎng)膜的凈化塔精凈化穩(wěn)壓器穩(wěn)壓控制柜用戶。傳統(tǒng)的氣化和凈化工藝至少比上述環(huán)節(jié)再多出1倍以上。遠(yuǎn)比上述過(guò)程復(fù)雜許多。 從兩者比較可以看出新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐制氣工藝流程環(huán)節(jié)少，幾乎完全省掉煤氣凈化及污水處理設(shè)施。故制氣系統(tǒng)的設(shè)備大為減少，廠房面積相對(duì)縮減，因此工程造價(jià)低，占地面積小，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。安全可靠。 新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐在實(shí)際運(yùn)行中的描述如下：氣化過(guò)程中使用的原料可以是褐煤、煙煤、無(wú)煙煤和焦炭等，氣化劑為氧氣或富氧和空氣、蒸汽。進(jìn)行氣化操作的設(shè)備叫雙層氣化煤氣發(fā)生爐。其工藝流程如下： 在從爐下部進(jìn)入氣化劑（空氣）

15、時(shí)，首先進(jìn)入爐底部的灰渣層，當(dāng)它經(jīng)過(guò)灼熱的灰渣層時(shí)將被預(yù)熱，以減少燃料的消耗，并且可以冷卻灰渣使其安全排出。 在從爐上部進(jìn)入氣化劑（空氣）時(shí)，首先進(jìn)入爐內(nèi)上部氧化層上的干燥干餾層而后再進(jìn)入氧化層(燃燒層)和氧化層下面的還原層。進(jìn)入爐內(nèi)的氣化劑中氧與高溫的碳作用，進(jìn)行如下反應(yīng)：C+O2=CO2+408177 kJ2C+O2=2CO+246035 kJ2CO+O2=2CO2+57031 9 kJ在上述3個(gè)反應(yīng)中，第一個(gè)反應(yīng)是主反應(yīng)。由于氧化過(guò)程中放出大量的熱量，氧化層的溫度可以高達(dá)1000以上。氧化反應(yīng)的速度很快，氣化劑中的氧很快消耗盡，因此氧化層很薄，一般為進(jìn)入爐內(nèi)煤料粒度的8至10倍。還原層

16、在氧化層生成的CO2、CO上升和下吸使它進(jìn)一步的與上部和下部的碳及氣化劑中的水蒸氣作用，進(jìn)行如下反應(yīng)：CO2+C=2CO-1 62142 kJC+H2O=CO+H2-118628 kJC+2H2O=CO2+2H2-75115 kJCO+H2O=CO2+H2+43472kJ還原層中的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，它們所需的熱量是由氧化層上升或下降的氣體帶入的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，還原層的溫度逐漸降低，一般約為8001000。還原反應(yīng)的速度也逐漸減慢，其溫度將逐漸降低至600700因此還原層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)氧化層。干餾層 由爐上部氧化層生成的高溫氣體，使其氧化層上部煤料受熱干餾，溫度約為500700。干燥層 由氧化層

17、、干餾層生成的溫度上升，使上部的煤層干燥和預(yù)熱，溫度約為350400 ，生成的煤氣被吸入氧化層下部的還原層由爐中部抽氣管口抽吸出爐外。制造煤氣的主要反應(yīng)是在氧化層和還原層中進(jìn)行，稱這個(gè)區(qū)域?yàn)闅饣瘏^(qū)，干燥層和干餾層稱為預(yù)處理區(qū)域。在發(fā)生爐中上述區(qū)域并不是截然分開的，實(shí)際上各層會(huì)出現(xiàn)交錯(cuò)、局部滲透現(xiàn)象。本爐采用先進(jìn)的控制手段進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和調(diào)整。煤氣質(zhì)量不同類型煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的煤氣質(zhì)量都有所不同，作為燃料氣應(yīng)用，對(duì)煤氣的組成也有相應(yīng)的要求。煤氣組成對(duì)燃燒速度有較大影響，因此保持煤氣成分的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)提高燃具的燃燒效率和安全具有重要的意義。 煤氣組成主要與原料粒度、氣化強(qiáng)度、飽和溫度等因素有關(guān)。當(dāng)使用

18、煤料粒度增大時(shí)，碳反應(yīng)表面積減少，爐內(nèi)上升氣流中二氧化碳、水蒸氣與碳的接觸面積減少，還原層中還原作用不能充分進(jìn)行。此時(shí)，爐出煤氣質(zhì)量差。只有適當(dāng)減小入爐煤粒度時(shí)，才能改善煤氣質(zhì)量。當(dāng)氣化爐氣化強(qiáng)度增加時(shí)，由于爐體表面積固定不變，散熱損失變化不大，因此使?fàn)t內(nèi)氣化溫度增加，有利于水蒸氣分解反應(yīng)，增加水蒸氣分解率，并能改善煤氣質(zhì)量。灰渣殘?zhí)剂考皻饣拭簹獍l(fā)生爐在氣化過(guò)程中產(chǎn)生灰渣中的殘?zhí)剂浚瑺t出煤氣的含塵量及計(jì)算所得氣化效率既是主要工藝技術(shù)指標(biāo)，也是重要的經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)。爐內(nèi)的排渣量與煤的灰分產(chǎn)率、氣化強(qiáng)度及排灰速度等因素有關(guān)，而灰渣中殘?zhí)剂縿t與原料粒度、灰分性質(zhì)、操作工藝條件、氣化強(qiáng)度及氣化工藝方

19、法等因素有關(guān)。氣化效率是指原料煤在爐內(nèi)氣化后轉(zhuǎn)化成氣體燃料，該氣體燃料的低熱值與入爐煤的低熱值之比的百分?jǐn)?shù)。因此，加強(qiáng)操作工藝管理降低排出灰渣中殘?zhí)己渴翘岣甙l(fā)生爐氣化效率有效的方法之一。附1 氣化設(shè)備的具體技術(shù)參數(shù)見下表XR環(huán)保型煤氣發(fā)生爐的產(chǎn)氣量及氣化強(qiáng)度參數(shù)表：名稱單位XR-8XR -16XR -28XR -30XR -38爐膛直徑mm23003300爐膛面積m34.58.6加煤量kg/h1200-15002500-3000氣化強(qiáng)度kg/m3h300煤氣產(chǎn)量Nm3/h3500-55007500-9800可配發(fā)電機(jī)kw2000-25004000-5000可配鍋爐t1015碳轉(zhuǎn)效率96% 煤

20、氣熱值5.1 M J/ N m35.6 M J/ N m3（煤種不同熱值有所差異）適用煤種無(wú)煙煤、焦炭、貧煤、弱粘結(jié)性煙煤、長(zhǎng)焰煤，（有些煤種需特殊設(shè)計(jì)爐型）自耗電kw80160煤氣成份及氣質(zhì)分折：新型煤氣發(fā)生爐屬于混合爐煤氣。由于煤的產(chǎn)地不同，質(zhì)量不同，所產(chǎn)煤所的成份百分比有高有低，下表列出綜合檢測(cè)結(jié)果的范圍。煤氣成份分析表：成份CO2CmHnO2COCH4H2N2%8.20.80.3182.51852.2煤氣中有害物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果比較： 氣水分離冷卻后的煤氣中（mg/Nm3）有害物質(zhì)焦油、灰塵含量硫化氫（H2S）氨萘國(guó)家規(guī)定（不大于）10205050-100傳統(tǒng)爐（深凈化）7-1215-30微

21、量5-10新型爐（無(wú)煙煤）（但可適應(yīng)任何煤種）2.6（不大于）5.052方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析一.技術(shù)的可行性： 1.本次改造的幾個(gè)特點(diǎn)：a. 燃潔凈燃?xì)夂螅販亍⑼６挤奖悖僮鞲呛?jiǎn)單。c. 燃潔凈煤氣比燃天然氣的清潔、環(huán)保、效率都相差不大。d. 改為燃新型發(fā)生爐煤氣后，提高穩(wěn)定性和可靠性。2.目前國(guó)內(nèi)外以往的煤氣發(fā)生爐主要有兩大類：一類是流化床爐、氣流床爐、液態(tài)排碴?duì)t，另一類是冶金企業(yè)用的一段爐或兩段爐。前者工藝復(fù)雜造價(jià)又過(guò)高故無(wú)法普及，后者雖工藝簡(jiǎn)單和造價(jià)低廉，但制成的粗煤氣，需要水洗凈化，凈化過(guò)程中大量的含酚、苯、萘的污水強(qiáng)力刺鼻，嚴(yán)重污染環(huán)境。對(duì)于這些問(wèn)題本項(xiàng)目的解決方法是采用一種介于

22、上述兩種類型之間，又集上述兩類爐型的優(yōu)點(diǎn)的一種新型環(huán)保型煤氣氣化爐。3. 改為燃新型發(fā)生爐煤氣后，以后國(guó)家提高環(huán)保指標(biāo)，均己優(yōu)于指標(biāo)，一勞永逸。二. 經(jīng)濟(jì)的可行性：1.經(jīng)濟(jì)效益分析：按效率提高10%計(jì)算，現(xiàn)在每小時(shí)如果是1MW發(fā)電用0.5噸煤，年按8000小時(shí)計(jì)算，用煤4000噸，年節(jié)煤400噸，按650元一噸計(jì)，一年省煤費(fèi)用26萬(wàn)元。因?yàn)楸拘录夹g(shù)的工藝是在源頭解決脫硫，在煤氣中脫硫化氫比在煙氣中脫二氧化硫要簡(jiǎn)單得多、容易得多，所以運(yùn)行成本也低得多。2. 一套氣化裝置，可發(fā)電3000KW。以后也不需要再費(fèi)事了。XR新型的潔凈燃?xì)庵茪庠O(shè)備的環(huán)保指標(biāo)簡(jiǎn)介1 . 煤氣脫硫概論1.1.原煤中硫的來(lái)源煤

23、中的礦物質(zhì)可分為兩大類，煤中固有的灰分和“外部的”或外來(lái)的灰分。固有灰分成為煤的原始植物生長(zhǎng)所需的一些元素，其量很少超過(guò)2%，大約占總礦物質(zhì)的3%20%。固有灰分可以是煤微觀組織的一部分，按分子式形式在煤中散布。當(dāng)進(jìn)行物理選礦時(shí)，一般不能將其除去。固有灰分通常含鐵，鈣,鎂,磷,鉀和硫。外來(lái)灰分是砂子，淤泥或泥土作為外來(lái)物質(zhì)的離散粒子沉積在不斷積聚的植物殘塊中。外來(lái)灰分中含的鐵，鈣，鎂和硫要大得多，其顆粒尺寸的變化范圍很大，有時(shí)還存在于煤層的分界處，這部分可以用人工或洗選法除去一些。煤中的硫在氣化過(guò)程中會(huì)以無(wú)機(jī)硫化物（H2S）或有機(jī)硫化物（COS）的形式轉(zhuǎn)化到氣相中。有機(jī)硫化物在較高溫度下又幾乎

24、可以全部轉(zhuǎn)化成硫化氫。因此，在通常情況下，粗煤氣中絕大部分的硫以硫化氫的形式存在，煤氣脫硫工藝的主要圍繞硫化氫的脫除問(wèn)題進(jìn)行。硫化氫在常溫下是一種帶刺鼻臭味的無(wú)色氣體，其密度為1.539kg/m。硫化氫及其燃燒產(chǎn)物二氧化硫會(huì)對(duì)空氣造成污染，對(duì)人體有毒害性，空氣中含有1硫化氫時(shí)就會(huì)危及人的生命。另外，硫化氫及其燃燒產(chǎn)物的危害性還在于對(duì)煤氣管道、煤氣相關(guān)設(shè)備有嚴(yán)重的腐蝕作用。煤氣的脫硫工藝不僅可以提高煤氣的質(zhì)量，達(dá)到工藝的使用標(biāo)準(zhǔn)，而且，對(duì)加強(qiáng)人類的環(huán)境保護(hù)也具有積極的意義。1.2.氣化時(shí)H2S的生成煤中的硫有：有機(jī)硫，黃鐵礦硫（FeS2）和硫酸鹽硫。煤中硫酸鹽硫一般不會(huì)超過(guò)全硫的10%15%。低

25、硫煤所含多半為有機(jī)硫，而高硫煤則主要是硫磺礦硫，在選煤時(shí)有可能去掉一部分。氣化時(shí)，硫基本以H2S的形式和部分的有機(jī)硫化物的形式（COS,CS2）等轉(zhuǎn)移到煤氣中去。2 . 煤氣化時(shí)的爐內(nèi)脫硫工藝流程2.1.爐內(nèi)制氣過(guò)程中的脫硫本工藝與一般氣化爐有本質(zhì)區(qū)別的地方在于爐內(nèi)有兩級(jí)脫硫，一級(jí)脫硫直接是在爐內(nèi)加料時(shí)添加脫硫劑，在制氣過(guò)程中直接參與反應(yīng)，將一部分硫脫除，這時(shí)的脫硫效率一般在65%80%之間。2.2.爐內(nèi)煤氣通過(guò)渣層時(shí)的脫硫 煤燃燒后的氧化物中成分比較雜，大多數(shù)煤的灰分中有七種主要的組成成分SiO2、AIl2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O以及K2O，其他還有P2O5,TiO2和SO

26、3，而SO3數(shù)量范圍可小于1%到大于20%。在煤氣濾過(guò)渣層時(shí)實(shí)現(xiàn)即為二級(jí)脫硫，煤氣中的硫化物與爐內(nèi)渣中的氧化鈣、氧化鋅進(jìn)行反應(yīng)，脫硫后的產(chǎn)物隨爐渣排出。煤在氣化爐中首先經(jīng)高溫裂解生成CO2-H2-CH4,再還原成CO，然后經(jīng)灰渣層，讓灰渣中Cao,Mgo,Fe2o3等吸收了部分的H2S，這個(gè)過(guò)程中H2S的去除的比例會(huì)因煤炭本身所含成分不同而有所不同。一般在可在50%70%之間。在經(jīng)過(guò)兩次脫硫后煤氣中的硫含量一般可達(dá)到國(guó)標(biāo)范圍內(nèi)。2. 3.煤氣脫硫凈化系統(tǒng)示意圖本系統(tǒng)脫硫過(guò)程如圖1：圖1 XR型制氣爐煤氣脫硫示意圖3 . 煤氣化的爐外脫硫介紹煤氣化爐外的脫硫方法按物料形式可分成濕法脫硫工藝和干法

27、脫硫工藝。濕法脫硫工藝中的脫硫劑呈液體狀態(tài)，便于輸送，易構(gòu)成一個(gè)連續(xù)循環(huán)的脫硫工藝流程。因此，一般濕法脫硫工藝適用于高效大容量地對(duì)煤氣進(jìn)行脫硫處理。而干法脫硫則有硫容量高、反應(yīng)速度快、可回收利用、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，一般在精脫硫后做脫硫處理。3.1.脫硫塔濕法脫硫本工藝所采用的濕法（火堿）脫硫，屬于化學(xué)脫硫，并在系統(tǒng)中加入了物理脫硫的方法，以達(dá)到最終以單質(zhì)硫（硫磺）加以回收的目的。采用有機(jī)溶劑為吸收劑，加壓吸收H2S，再減壓將吸收的H2S釋放出去，吸收劑進(jìn)行循環(huán)使用，通過(guò)堿液的氧化使硫化氫氧化為單質(zhì)硫。本工藝是用氫氧化鈉（NaOH）溶液作為脫硫劑，具有脫硫產(chǎn)物易于回收，脫硫效率一般能達(dá)到90%95%

28、之間等優(yōu)點(diǎn)。煙氣經(jīng)除塵后，通過(guò)精脫硫塔入口從中部進(jìn)入塔體，在塔內(nèi)與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（2NaOH +H2S=Na2S+2H2O），需添加的氫氧化鈉溶液由火堿泵輸送至精脫硫塔，整個(gè)流程中脫硫效率高，能將氣化爐中產(chǎn)生的大部分H2S脫離。3.1. 1.脫硫劑簡(jiǎn)介燒堿溶液是一種無(wú)色，氧化性強(qiáng)的透明液體，化學(xué)性質(zhì)較活潑，有一定的腐蝕性。NaOH對(duì)、CO2、H2S等酸性氣體都有較強(qiáng)的溶解能力，尤其是在低溫下其溶解性更大，對(duì)H2、N2、CO、CH4和NO等氣體在其中的溶解性甚微，且溫度對(duì)她們的溶解度影響也不大。因此通過(guò)此法可以從粗煤氣中有選擇性地吸收H2S、COS和CO2等。在本項(xiàng)目的潔凈燃?xì)庵茪庀到y(tǒng)中的濕法

29、脫硫技術(shù)中，采用了應(yīng)用較為廣泛的是栲膠脫硫法。它是以純堿作為吸收劑，以栲膠為載氧體，以NaVO2為氧化劑。 3.1.2. 脫硫再生原理其脫硫及再生反應(yīng)過(guò)程如下：(1)吸收： 在吸收塔內(nèi)原料氣與脫硫液逆流接觸硫化氫與溶液中堿作用被吸收： H2S+Na2CO2=NaHS+NaHCO2 (2)析硫： 在反應(yīng)槽內(nèi)硫氫根被高價(jià)金屬離子氧化生成單質(zhì)硫： NaHS+NaHCO2+2NaVO2=S+Na2V2O2+Na2CO2+H2O 3)再生氧化 在噴射再生槽內(nèi)空氣將酚態(tài)物氧化為醌態(tài)： 2HQ+1/2O2=2Q+H2O 以上過(guò)程按順序連續(xù)進(jìn)行從而完成氣體脫硫凈化。另有資料和實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在酚被氧化為醌的同時(shí)有雙

30、氧水生成，故再生氧化也可按下式表達(dá)： 2HQ+O2=2Q+H2O2生成雙氧水 H2O2+V+4=V+5+H2O HS_+V+5=S0+V+43. 2 .脫硫塔干法脫硫本工藝采用的干法脫硫，用活性氧化鐵（Fe2O3H2O）作脫硫劑。當(dāng)含有硫化氫的煤氣通過(guò)脫硫劑時(shí)，硫化氫與活性氧化鐵接觸生成硫化鐵和硫化亞鐵。含有這種鐵的硫化物的脫硫劑與空氣的氧接觸，在水分存在的條件下，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化成為氧化鐵和單體硫。工程設(shè)計(jì)中考慮了可以同時(shí)進(jìn)行脫硫和再生的過(guò)程，并可循環(huán)進(jìn)行多次。這種脫硫方法工藝簡(jiǎn)單，成熟可靠，脫硫效率達(dá)到95%98%之間。3. 2.1.脫硫劑的技術(shù)參數(shù)TC-10X型氧化鐵常溫高效脫硫劑是最新

31、開發(fā)的一種適應(yīng)性很強(qiáng)的新型高效氧化鐵脫硫劑。該脫硫劑是以鐵、錳鹽及其氧化物為基本原料，經(jīng)化學(xué)合成為活性氧化物，并添加助劑和粘結(jié)劑成型為條狀脫硫劑。具有硫容大，阻力小，凈化度高，耐水性好等特點(diǎn)，用于化肥、化工、石化、煤化工等工業(yè)原料及工藝氣體中脫除硫化氫。如天然氣、水煤氣、半水煤氣、碳化氣、變換氣、焦?fàn)t氣、液化氣、沼氣、CO2以及城市煤氣等含硫氣體的干法脫H2S。對(duì)有機(jī)硫也有一定的脫出效果。效果良好，操作簡(jiǎn)便，節(jié)約能源，亦能再生使用。產(chǎn)品性能指標(biāo)指 標(biāo) TC-101 TC-102 TC-103 外觀及顏色 棕黃色條狀物 棕黃色條狀物 棕黃色條狀物直徑（mm） 4.5-5.5 4.5-5.5 4.

32、5-5.5 長(zhǎng)度（mm）5-15 5-15 5-15 強(qiáng)度N/cn 45 4545堆密度kg/L 0.70-0.80 0.75-0.85 一次工作硫容wt% 25% 20% 18% 累計(jì)工作硫容wt% 40% 35%30% 脫硫精度：ppm 0.1 0.5 1.0 .脫硫及再生原理 脫硫反應(yīng): Fe2O3.H2O+3H2S=Fe2S3.H2O+3H2O 再生反應(yīng): 2Fe2S3.H2O+3O2=2Fe2O3.H2O+6S 再生反應(yīng)是較強(qiáng)的放熱反應(yīng)。若氣體中有O2時(shí),當(dāng)O2/H2S2.5時(shí),脫硫再生反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)再生,則上述兩反應(yīng)式合并為: 2H2S+O2=H2O+2S 氧化鐵實(shí)際上相當(dāng)于催化劑

33、。主要特點(diǎn)：1）.反應(yīng)速度快該脫硫劑使用空速為10003000h-1，穿透空速達(dá)6000h-1，比普通氧化鐵使用空速（300h-1）高36倍。2）.工作硫度大在空速1000h-1、常壓、水飽和、進(jìn)口H2S達(dá)1%、出口H2S510-8原粒度條件下，對(duì)比評(píng)價(jià)了TC-101脫硫劑和國(guó)內(nèi)先進(jìn)的其它氧化鐵的穿透硫容。在相同條件下，TC-101高效脫硫劑的一次性穿透硫容高達(dá)25%，是其它牌號(hào)氧化鐵脫硫劑的35倍。3）.強(qiáng)度高、耐水性好水煮2h或浸泡30天不粉化，強(qiáng)度不變；12MPa壓力下急驟充壓、卸壓，進(jìn)行100次沖擊試驗(yàn)后，強(qiáng)度也無(wú)變化。4）.適用溫度范圍廣實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在10100溫度范圍內(nèi)，TC-101高效脫硫劑的硫容無(wú)明顯變化。5）.可在無(wú)O2或高CO2氣氛中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在無(wú)O2或98%的CO2氣中，TC-101型高效脫硫劑的硫容無(wú)明顯影響。4. 除塵新型環(huán)保節(jié)能型煤氣發(fā)生爐是一種最新的、具有專利的爐型。出爐煤氣的含塵本來(lái)就只有500mg/Nm3，經(jīng)一級(jí)旋風(fēng)除塵后，除塵效率大于70%，按70%計(jì)算，150 mg/Nm3，二級(jí)旋風(fēng)除塵帶有納米濾網(wǎng)膜，由于材料的不粘特性和耐熱特性，效率優(yōu)于普通布袋除塵，按95%的除塵效率計(jì)算，燃?xì)庵械暮瑝m僅7.5 mg/Nm3，到煙氣以后就更低了，遠(yuǎn)優(yōu)于目前50 mg/Nm3的要求指標(biāo)。